基于结构光视觉的激光拼焊焊缝质量检测方法研究

在基于结构光视觉的激光拼焊焊缝表面质量检测系统中,需要准确获得焊缝结构光条纹中心线和特征点的位置.由于焊接过程中的各种噪声干扰,使得焊缝图像复杂多变,因此选择合理高效的图像处理算法是非常重要的.针对这一问题,对结构光视觉焊缝质量检测系统图像处理方法进行了深入研究.在图像预处理中,首先通过开窗处理来获得兴趣区域,采用中值滤波去除图像噪声.在结构光条纹中心线提取过程中,提出了一种新的模板法获得了条纹的边界并用几何中心法提取了条纹中心线;最后,使用斜率分析法提取了特征点.试验表明,该方法具有较高的特征点检测可靠性,并且运算速度快、抗干扰能力强,具有较高实用价值.     

基于局部阈值的激光拼焊焊缝条纹中心线快速检测方法研究

基于视觉的激光拼焊焊缝表面质量在线实时检测系统中,结构光条纹中心线能否快速、准确提取是影响检测系统性能的关键因素之一。传统的高斯拟合法和Hessian矩阵法虽然具有较高的亚像素提取精度,但其计算量非常大,无法满足实时性的要求。文中在分析激光拼焊焊缝质量检测系统中结构光条纹图像特点的基础上,将传统的几何中心法引入到结构光条纹中心线提取中,提出了一种精度介于像素级到亚像素级之间的局部阈值几何中心法。实验表明:该算法具有较高的精度和较强的抗干扰能力,实现了视觉检测系统中结构光条纹中心线的快速提取,为激光拼焊焊缝质量视觉检测系统在线实时检测奠定了基础。     

基于结构光视觉的激光拼焊焊缝质量检测方法研究

焊缝质量自动检测是实现焊接自动化的关键技术。文中在分析结构光视觉检测原理的基础上,建立了基于结构光视觉的激光拼焊焊缝质量检测系统并对检测系统的图像处理方法进行了研究。对原始图像进行了开窗处理和中值滤波,并使用迭代阈值法获得了结构光光纹。提出了一种简化的模板获得了光纹的边界点并使用几何中心法提取了光纹中心线。使用平均斜率法识别出光纹中心线的特征点。分析了激光拼焊焊缝截面轮廓的特点并建立了截面轮廓几何参数计算方法。实验结果表明该检测系统可以完成焊缝截面轮廓相关参数的计算。     

焊缝成形线结构光视觉检测方法研究

针对焊缝尺寸测量和表面成形质量评估问题,研究一种基于线结构光的焊缝视觉成形检测系统。在详细论述结构光视觉传感器的组成结构以及标定过程的基础上,优化图像预处理流程,提出了基于边界限定的灰度重心法来提取激光条纹中心线。以单像素的激光条纹为信息源表征焊缝轮廓,融合多特征点提取算法实现激光条纹轮廓特征点的检测并基于特征点建立角焊缝的尺寸计算模型,最终实现焊缝尺寸测量。结果表明:该焊缝成形视觉检测系统能满足焊缝检测性能的要求。     

基于结构光的角焊缝外观检测算法研究

针对结构光条纹曲率变化较大时中心线提取存在误差，导致焊后角焊缝外观参数检测不准确的问题，提出一种基于结构光的角焊缝外观检测算法。首先建立角焊缝外观检测系统并对系统内相机进行标定；然后采集图像并经过高斯滤波、Otsu值分割等一系列图像预处理，提出一种法向平均法来提取结构光条纹中心线；最后通过直线拟合法与移动向量法来提取结构光特征点，结合角焊缝外观定义计算出其宽度、凸度和咬边等外观参数。实验结果表明，所提出的角焊缝外观检测算法准确性高，平均误差为0.021mm，且系统算法具有良好的稳定性。     

斜率表征与卡尔曼滤波的焊缝跟踪方法研究

针对V型坡口中厚板对接焊焊接过程中存在的系统噪声和测量噪声的问题,采用了斜率分析与卡尔曼滤波相结合的方法进行了焊缝跟踪。使用激光视觉传感系统采集了V型坡口的条纹图像,获取了测量系统内外标定参数,通过锯齿靶标建立了焊缝特征点坐标转换模型;提出了一种基于极值法的边界约束灰度平方加权重心法,提取出了激光条纹线的中心点,采用斜率分析法寻找到了激光条纹中心线拐点,对每一段条纹中心线通过最小二乘法拟合求交,提取出了焊缝特征点;利用卡尔曼滤波方法对系统噪声和测量噪声进行了优化;对V型坡口进行了厚板对接焊试验,焊炬能始终对准焊缝中心。研究结果表明:基于斜率分析法与卡尔曼滤波的焊缝跟踪方法能够减小系统噪声干扰的影响,实现了焊缝特征点的准确提取,提高了焊缝跟踪精度。     

角点检测与光流跟踪的焊缝特征提取与定位研究

针对V型坡口中厚板对接焊焊缝特征点检测精度不高的问题,研究了一种基于激光视觉传感的角点检测与光流(LK)跟踪的焊缝特征快速提取与定位方法。根据三角测量原理,设计了能够实时检测焊缝特征图像的激光视觉传感器,并建立了由激光条纹特征点像素坐标到焊缝特征点三维坐标的数学模型;对焊缝图像进行了预处理,采用Shi-Tomasi角点检测提取了焊缝特征;最后使用光流法为后续帧匹配特征角点,实时计算出了图像中焊缝特征点的亚像素位置。研究结果表明:基于角点检测与光流法跟踪的焊缝特征提取与定位方法,其特征点检测精度较高,平均误差在±0.13 mm以内,可以实时、准确地识别焊缝特征。     

基于结构光的螺旋钢管埋弧焊焊缝跟踪系统研究

介绍了基于结构光的螺旋钢管焊缝跟踪系统,利用LOG滤波和二值化法消除图像中的噪声并把光带图像从背景中提取出来.采用边界取平均值法抽取光带的中心线,用斜率分析法检测出特征点.该图像处理方法处理速度快,能够满足跟踪系统的要求.     

基于分段线性拟合的典型焊缝特征提取

针对角接、搭接、V型坡口对接和窄对接等四种典型焊缝特征的提取问题,搭建了一套基于激光视觉的焊缝图像采集系统,通过图像预处理和焊缝激光条纹中心线提取,建立了基于分段线性拟合的焊缝特征提取方法.该方法通过计算斜率划分中心线像素坐标点集,然后采用最小二乘法对各分段点集进行直线拟合来实现焊缝特征点的有效判别.结果 表明:特征点的平均提取时间为9ms,平均提取误差为0.035 mm,为基于线激光视觉图像的焊缝跟踪系统提供判据.     

焊缝磨抛机器人视觉算法实现及其试验研究

为实现大型结构件焊后焊缝自动磨抛,磨抛机器人除了具备移动能力和磨抛能力外,更需要在复杂和不规则的工业环境中对焊缝进行准确的跟踪和测量,进而为焊缝磨抛提供有效的加工参数。将两个电荷耦合器件(Charge-coupled device, CCD) 相机和激光器搭载在吸附移动机器人本体上,构成焊缝磨抛机器人视觉系统。根据结构光的亮度分布特征,提出定位图像感兴趣区域(Region of interest, ROI)的算法,减小了计算量,提高了计算效率;提出在噪声干扰条件下快速检测结构光特征线的列高斯差分算法,成功提取结构光特征线;提出差分最值粗定位-距离阈值精定位的焊缝边缘点检测算法,快速、精确提取焊后焊缝的边缘点,计算出焊后焊缝的几何信息。图像处理试验及相应的焊缝磨抛试验结果表明：该视觉系统稳定、可靠,视觉算法快速、精确并且具有很好的鲁棒性,为复杂工业环境下大型结构件焊缝磨抛自动化奠定了基础。     

探究焊条电弧焊单面焊双面成型焊接技术

焊条电弧焊单面焊双面成型技术是焊工施工中的一项重要技术,应用广泛,操作难度较大,对于焊工的要求较高,这就需要相关从业者对这一技术进行详细地了解,不断提高自身的操作水平。     

自动焊接设备在全位置焊中的应用

首先分析了全位置自动焊接设备的结构和应用特点。其次,分析了全位置自动焊接设备的技术性能,同时,就全位置自动焊接设备常见焊接缺陷和防止措施进行了深入地探讨。     

机械振动焊接对焊接质量的影响

采用机械振动焊接与埋弧自动焊接钢板对比实验方法，通过冲击试验分析研究了机械振动焊接对冲击功Ax值的影响。结果表明，机械振动焊接可提高焊缝及热影响区试样的冲击功；试样冲击功Ax值提高百分率与频率、振幅(激振力)有显著关系。     

双弧焊机器人协调焊接

介绍了双弧焊机器人在摩托车车架附件组焊中的应用情况,采用主从协调控制完成焊接作业,大大提高了焊接质量和焊接生产率。     

弧焊机器人熔化及气体保护焊熔池视觉自适应检测

采用新型互补金属氧化物半导体(Complementary metal oxide semiconductor, CMOS)视觉传感器对弧焊机器人熔化及气体保护焊(Gas metal arc welding, GMAW)熔池图像的提取技术进行研究,通过对CMOS视觉传感器的硬件电路改造,实现GMAW熔池图像的自适应采集.首先对触发电路进行改造,实现熔池图像高速采集的可控化.对GMAW脉冲焊不同时刻采集的熔池图像进行比较,定性得到最佳的采集时刻.对硬件控制电路进行改进,实现熔池图像曝光量的可控化.研究GMAW在送丝速度协同控制模式下,不同送丝速度与曝光量的定量关系.通过对硬件控制电路进行改进,实现熔池图像灰度压缩的可控化.比较CMOS视觉传感器工作在不同模式下对GMAW脉冲和短路焊时采集的熔池图像,得出CMOS视觉传感器工作在线性-对数模式下能更好地适应GMAW熔池图像采集.最后综合运用以上3种技术对GMAW脉冲焊和短路焊的熔池图像进行试验,均获得了清晰的熔池图像,为下一步熔池图像处理和焊接质量控制打下了基础.     

单面焊双面成型转专用焊机设计

工厂中生产的零件铲斗板质量较重、面积大,横跨的空间大,焊接变形量大焊接品质难以保证,生产效率低。通过斗壁板焊接试验,设定相应的参数,单面焊双面成型焊机,焊缝表面成形较好,断面与母材熔合良好,无裂纹、夹渣、气孔缺陷,满足焊接工艺,并进行相应方案设计。     

焊接结构件焊接变形的控制

在机械制造过程中,焊接是极为重要的加工工艺之一。每年由于焊接应力导致的焊接变形造成的损失都高达近千万元的损失,甚至还会造成严重的人员伤亡,这是我们不得不面对的问题。文内首先阐述了焊接结构件产生焊接变形的种类,其次,分析了控制焊接结构件焊接变形的技术要求,同时,就如何有效控制焊接结构件焊接变形进行了深入的探讨,具有一定的参考价值。     

大型三幅板焊接齿轮的组装与焊接

本钢1700轧机改造项目中的F1、F2大齿轮是迄今为止我厂生产的最大的焊接齿轮.其外形尺寸为1340mm×3740mm.制造执行的是德国西马克SN200技术标准,并首次采用了埋弧自动焊技术,焊后探伤一次通过.     

焊接机器人在汽车焊装领域中的应用

主要分析德国KUKA(库卡)机器人的结构特点和在车身焊装生产线中的应用。通过介绍机器人在GA轿车焊装线上的应用,展示机器人在焊装线应用的优势。     

混合气体保护焊在焊接叶轮中的应用

论述了应用Ar CO2混合气体保护焊焊接风机叶轮的方法。指出了其焊接特点及对风机叶轮焊接的适用性。经对焊缝质量检验及机械性能试验均达到设计要求，并成功地应用于风机叶轮的生产制造上。