BP神经网络修正熔池红外图像焊缝宽度测量算法

在激光焊接中,焊缝宽度的实时动态变化对于描述焊接质量起着至关重要的作用。焊缝宽度的准确测量有助于理解焊接过程,获得焊接质量控制模型。针对大功率光纤激光焊接304型不锈钢过程,利用高速摄像机,获得清晰的熔池动态红外图像。红外图像仅仅是熔融焊缝处的热成像,难以准确测量焊缝宽度,必须利用BP神经网络加以修正,得到实际焊缝宽度。三组试验结果表明了BP神经网络焊缝宽度测量模型的有效性。     

激光焊熔池红外辐射特征支持向量机回归分析

大功率光纤激光焊接过程中,熔池红外辐射蕴含着丰富的焊接质量信息。以大功率光纤激光对接焊304不锈钢板为试验对象,运用近红外高速摄像机获取焊接熔池动态热像。定义并提取熔池宽度、匙孔面积、匙孔周长和匙孔质心横、纵坐标,作为熔池特征参数,运用支持向量机建立熔池特征参数和焊缝宽度的回归模型,并通过网格寻优和粒子群算法优化支持向量机参数。试验表明,所建立的支持向量回归机能够较好地融合熔池特征,预测焊缝宽度,从而为自动监控大功率光纤激光焊接质量提供试验依据。     

大功率光纤激光焊接熔池特征提取技术研究

本文针对大功率光纤激光焊接不锈钢板紧密对接焊缝,建立了一个熔池动态信息的近红外图像检测系统,用于焊接熔池视觉信息的采集。应用可见光波和红外光波段滤光组合技术解决了焊接过程中飞溅、等离子体和红外辐射的干扰,在近红外高速摄像机获取清晰的熔池区域图像的基础上,研究了大功率光纤激光焊接熔池图像特征的提取方法,为焊缝跟踪和焊接质量控制提供可靠的视觉信息检测。     

激光焊接熔池质心偏差旋转变换的焊缝检测方法

针对工业实际焊接加工过程的焊缝偏差,利用IPG YLR-10000大功率光纤激光焊接设备,通过高速视觉传感器获取动态熔池红外图像序列,观察激光束偏离焊缝时熔池红外辐射的特征变化,质心位置参数能作为焊缝偏移特征测量值.通过建立图像坐标系,并采用旋转和平移坐标系方法,建立焊点偏差测量模型.试验证明用质心位置参数能体现激光束偏离焊缝的实际情况.利用回归分析方法建立焊缝实际偏差与质心位置测量偏差的红外动态视觉模型,通过分析模型的相关性参数R,确定了该建模的有效性及可行性.     

大功率光纤激光焊焊缝识别回归算法研究

针对工业实际焊接加工过程的焊缝偏差,利用IPG YLR-10000大功率光纤激光焊接设备,通过高速视觉传感器获取动态熔池红外图像序列图,观察激光束偏离焊缝时熔池红外辐射的特征变化,采用焊接熔池前峰点位置作为焊点偏移特征参数测量值,试验证明该参数能体现激光束偏离焊缝的实际情况。最后,利用回归分析方法建立焊点实际偏差与焊点位置测量偏差的红外动态视觉模型,通过分析该模型的相关性参数、对F检验法中F参数的结果进行验证,确定了该二元回归建模的有效性及可行性。     

激光焊接偏差识别的神经网络模型试验研究

激光焊接偏差识别是保证激光焊接质量的关键技术,本文研究一种用于识别激光束与焊缝位置偏差的BP神经网络模型。在大功率光纤激光焊接试验条件下,利用高速红外摄像机摄取焊接区域熔池图像,分析激光束与焊缝对中及偏离所对应的红外辐射瞬态特征。通过图像处理增强熔池图像,计算熔池特征参数（熔池匙孔特征参数、匙孔质心值、热堆积效应参数）以及相对应的焊缝与激光束之间的偏差值,将其输入所设计的神经网络进行网络权值参数的训练,建立基于BP神经网络且具有一定环境适应能力的焊缝偏差模型。试验结果表明,该模型能够反映熔池特征参数与焊缝偏差之间的规律,可实现较精确的焊缝偏差识别。     

焊缝偏差RBF神经网络预测算法

以10 kW大功率光纤激光焊接304奥氏体不锈钢板为试验对象,研究一种焊缝偏差预测算法.利用红外摄像机摄取焊接过程中的熔池红外图像,提取匙孔质心、匙孔形状参数和热堆积效应参数等反映激光束与焊缝位置偏差的特征量作为径向基函数RBF神经网络预测模型的输入量,建立焊缝偏差RBF神经网络预测模型.选择焊缝偏差特征量作为训练样本并对预测模型进行训练,建立焊缝偏差预测模型.结果表明,该模型能够对大功率光纤激光焊接过程中的激光束与焊缝位置之间的偏差进行有效预测.     

盘型激光焊接状态多传感信息融合分析

针对大功率盘型激光焊接状态,研究一种基于支持向量机的多传感信息融合分析方法. 使用紫外、可视和红外波段的两个高速摄像机同时获取激光焊接过程中金属蒸气、飞溅和熔池动态图像. 通过模式识别技术提取焊接过程多传感信息特征及进行数据主成分特征分析,并以焊缝宽度变化作为衡量焊接状态稳定性的参数. 运用支持向量机融合各特征,通过网格搜索和粒子群算法优化支持向量机参数,建立基于支持向量机的多传感信息融合模型. 结果表明,支持向量机多传感信息融合方法能够有效预测焊缝宽度变化趋势,为大功率盘型激光焊接状态的实时监控提供试验依据.     

基于红外热像的大功率光纤激光焊熔宽检测技术研究

大功率光纤激光焊接中,熔宽是反映焊接质量的直接信息,研究一种基于红外热像的大功率光纤激光焊熔宽检测技术是评价焊缝质量的一个重要方法。本文采用近红外传感高速影像机获取熔池动态热像,经自适应中值滤波、灰度拉伸、裁剪、动态阈值、数学形态学等图像算法来提取熔池热像边缘和检测熔宽。试验结果表明,所采取的组合算法能准确地检测出大功率光纤激光焊中熔宽的变化。     

大功率光纤激光焊焊缝跟踪偏差测量新方法

针对大功率光纤激光焊,分析一种基于近红外图像识别的焊缝跟踪偏差测量新方法.通过高速摄像机获取动态熔池近红外图像序列,分析熔池近红外图像的灰度分布特性,利用图像灰度梯度提取熔池温度分布参数.该参数能够体现激光束偏离焊缝时熔池表面温度的变化特性.以熔池温度分布参数作为特征测量值,利用最小二乘法建立焊缝路径与激光束偏离的近红...     

精密逆变缝焊电源的研制

电阻缝焊在器件封装等应用中要求电源具有较高的精密性.针对精密电阻缝焊的要求,研制了逆变电阻缝焊电源,文中简要介绍了电源主电路、控制电路的构成和系统控制软件结构,介绍了适应于精密焊接的波形设计,给出了实际波形测试结果.结果表明,电源的波形设定灵活,电流、时间等参数控制准确,能够满足精密焊接的需要.实际用于晶振等器件的平行缝焊封装,表明该电源能满足高质量的焊接要求,是一种理想的精密缝焊电源.

Abstract：

A new type of inverter of resistance seam welding power supply was developed for precision welding in device packaging. The main power circuit, control circuit and control software are briefly introduced, and the special current waveform designed for precision welding is introduced in detail. Experiments show that the current waveform can be set flexibly and the parameters such as currem and time can be controlled accurately. The actual use for parallel seam welding of crystal oscillator shows that the power source can meet the requirements of high-quality welding, which is an ideal precision seam welding power source for fine scale parts.     

管道插接相贯线专用焊接机器人

管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝.针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,采用串并联混合方式设计了一种新型的5自由度焊接机器人,实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构和送丝机构的一体化设计.设计了2自由度的自动定心手腕机构,实现了焊枪位置和焊枪姿态的独立控制,建立了专用焊接机器人的运动学模型.针对通用型的相贯线模型,建立了焊枪位置、焊枪姿态和焊接速度的实时控制数学模型.结果表明,该焊接机器人锚固牢固、定位准确,焊接过程可控性好,控制模型能够满足空间相贯线焊缝的焊接工艺要求.     

Robust welding seam tracking using image seam extraction

Abstract

Extracting single pixel wide paths is the core image processing problem in many vision based welding seam tracking applications. Traditional techniques such as edge detection and image thinning may not be effective for solving this problem on low quality welding images polluted by process noises. Based on the understanding of the prior knowledge about the welding images, we present in this paper a welding seam tracking method using the image seam extraction technique. Owing to its optimisation nature, the proposed method is robust to strong image noises caused by environmental factors such as uneven illumination, light interferences and welding spatters. In addition, the proposed method is of low time complexity and is highly adaptive to different types of welding images. Experimental results on a variety of welding images validate the effectiveness and efficiency of the proposed method.     

基于轨道焊接机器人的马鞍形焊缝焊接技术研究

结合自行研制的轨道式全位置焊接机器人,分析了马鞍形焊缝焊接运动轨迹及马鞍形焊接运动数学模型,探讨了其运动系统工作原理和四轴伺服驱动系统控制的柔性功能,提出了利用该机器人解决马鞍形坡口焊接的技术方案,并设计了基于示教功能和基于数学模型马鞍坡口控制器,成功应用于马鞍形坡口的现场焊接实验,取得了预期的结果。     

激光焊接工艺参数对稀土镁合金焊缝成形的影响

采用高功率CO2激光对NZ30K稀土镁合金厚板进行焊接工艺性研究。探讨了激光功率、焊接速度、激光离焦量、侧吹气体流量、背面保护气体流量等焊接工艺参数对焊缝成形的影响。试验结果表明,在单道熔透的情况下,上述焊接工艺参数对焊缝成形均有影响,其中激光功率和焊接速度的影响最明显,焊缝背面熔宽受到焊接工艺参数的影响最大。在合适的激光焊接工艺下,得到了稀土镁合金NZ30K厚板成形良好的焊缝。     

联轴节电子束焊焊缝超声相控阵检测技术

针对联轴节电子束焊缝比较特殊、射线和普通超声波检测存在一定困难的特点,采用超声波相控阵检测技术来进行检测.分析联轴节电子束焊缝的结构,结合超声波相控阵检测技术的特点,确认相控阵检测技术可用于该类型焊缝的检测.制订相控阵检测工艺,设计制作了灵敏度测试试块,并进行试验.结果表明,采用超声波相控阵检测技术可同时进行A型、B型...     

采用改进OTSU法的焊前焊缝图像分割

图像分割是图像理解与分析的基础，在众多的图像分割方法中，阈值法计算简单，具有较高的运算效率，是图像分割中广泛采用的方法，选取适当的阈值是阈值法的关键。OTSU法（最大类间方差法）被认为是阈值自动选取方法的最优方法之一，由于焊缝图像常出现大面积的灰度不均匀，OTSU方法不能有效地分割出焊缝间隙，在充分分析焊缝图像以及OTSU方法的基础上，提出一种改造的自适应阈值选取方法，实验证明该方法具有较强的自适应性；能有效地分割焊缝图像。     

散热器曲线焊缝五枪自动焊工艺

针对散热器的散热管和主流管焊缝是形状复杂的平面曲线焊缝，板薄，坡口尺寸不均匀，数量多，容易出现焊接质量问题，研制了一台自动焊设备并提出相应的自动焊接工艺。采用两轴数控系统控制五把焊枪同时沿焊缝曲线运动，并控制五台焊机同时工作，根据焊缝形状和坡口特点，在不同焊缝段采用不同的焊接规范和运动轨迹，实现了五条焊缝的同时自动焊接，保证了焊缝的质量，提高了生产效率。     

基于机器人的多层多道马鞍形焊缝自动焊接应用研究

针对含盆形坡口的马鞍形焊缝的多层多道焊,研究了一种基于工业机器人的自动化焊接方法,包括机器人运动轨迹规划、焊道排布、焊枪姿态设定、焊接参数设定、起弧收弧优化、自动排道软件设计等具体内容,并且针对3种不同规格的工件进行了焊接试验。试验结果表明,该方法能充分保证焊接质量和成形效果,同时还具有广泛的适用性。     

水下焊缝自动跟踪路径的识别

为满足水下焊缝自动跟踪的需要,设计了一个视觉系统。该系统采用卤钨灯作辅助光源照射焊接电弧前方一定距离处的待焊焊缝．配合复合滤光片进行滤光,能拍摄到较为清晰的焊缝图像。提出了一个基于边缘邻域平均值的算子,用于图像的边缘增强。运用改进的遗传算法计算图像类间方差,求出最佳阈值进行图像边缘分割,能较好地保留图像弱边缘．有效地减少计算时间。对分割后的焊缝图像,提出一种基于待焊焊缝宽度等特征的识别方法,能克服焊接弧光、飞溅、水流、气泡等干扰,识别水下待焊焊缝．准确地获取待焊焊缝中心线．为进一步实现水下焊接的自动化打下了基础。