基于环形结构光的三维拼缝法矢测量方法分析

三维拼缝焊接中,仅仅依靠示教再现以及预装夹的方法已很难满足焊接精度和质量要求.为了保证焊接质量,提高激光拼焊装备的适应性,需要在焊接过程中调整焊炬姿态,要求焊炬要垂直于焊缝表面,即与焊接点法矢方向一致.为了精确测量三维拼缝法矢,文中设计了三维拼缝法矢测量装置,提出了基于环形结构光采用曲面拟合计算三维拼缝法矢的方法,进行了仿真试验,并和基于条形结构光采用平面拟合的方法对比.结果表明,文中提出的方法具有较高的测量精度,有助于实现焊接过程中焊炬位姿的准确调节.     

基于环形结构光的三维拼缝法矢测量方法

三维拼缝焊接中,仅仅依靠示教再现以及预装夹的方法已很难满足焊接精度和质量要求.为了保证焊接质量,提高激光拼焊装备的适应性,需要在焊接过程中调整焊炬姿态,要求焊炬要垂直于焊缝表面,即与焊接点法矢方向一致.为了精确测量三维拼缝法矢,文中设计了三维拼缝法矢测量装置,提出了基于环形结构光采用曲面拟合计算三维拼缝法矢的方法,进行了仿真试验,并和基于条形结构光采用平面拟合的方法对比.结果表明,文中提出的方法具有较高的测量精度,有助于实现焊接过程中焊炬位姿的准确调节.     

三维T型焊缝的双光束激光焊接及其焊缝跟踪控制

由于三维T型焊缝的焊接中存在双光束焊接结构特殊、三维焊接轨迹难以拟合、焊接变形量大的难点,针对三维T型焊缝的双光束焊接需求,在六轴联动机床上设计了双光束焊接平台的方案,根据焊件的三维模型,运用三维焊接路径控制技术,生成实际的三维双光束焊接路径;在双光束焊接过程中采用双路实时闭环焊缝跟踪技术,对焊接过程中的焊接变形引起的焊接偏差进行的跟踪. 结果表明,双光束焊接平台的实施及其双路焊缝跟踪技术很好的满足了双光束激光焊接要求.     

基于轨迹动态规划的移动机器人焊道自动跟踪

针对大型构件复杂轨迹焊缝自动焊中的移动机器人跟踪控制滞后和焊接轨迹频繁振荡等问题,提出一种基于轨迹动态规划的焊道跟踪方法. 利用结构光传感器检测区域超前于电弧的优势,实时获取焊接区前方焊缝位置特征信息实现对焊道轨迹宏观走向的超前感知,基于焊道等距逼近思想动态规划移动机器人运动轨迹,结合电弧传感技术实时检测焊接偏差信息,通过机器人本体与机载执行机构的协同控制对焊接轨迹进行动态补偿. 结果表明,该方法提高了复杂轨迹焊缝跟踪中焊接速度一致性及焊接轨迹平滑度,改善了焊道弯曲或折角处的焊缝成形质量.     

搅拌摩擦焊对接拼缝间隙特征的在线检测方法

针对航天大型军工产品的搅拌摩擦焊接过程对对接拼缝焊接检测与控制的工程需求,提出了一种激光和视觉图像相结合的在线检测方法,以解决拼缝间隙0.2 mm的在线检测难题。该方法可实现焊前拼缝间隙量和错边量的精确、快速检测以及焊中实际焊缝位置跟踪。介绍了测量原理及检测方法,并详细阐述了拼缝间隙特征的自动提取技术,即面向搅拌摩擦焊焊缝特征影像的图像处理和数据处理方法,包括感兴趣区域提取、激光条纹轮廓提取、亚像素激光条纹中心提取、拼缝间隙特征提取等;结合五轴加工中心对测量系统进行试验验证,并与影像仪测量结果进行了对比。     

基于Labview的激光焊接多点热循环曲线测量技术研究

测量焊接过程的热循环循环曲线对于进行焊接冶金分析和应力分析意义重大。由于激光焊接近缝区温度变化极快,且热源快速移动,对测量的仪器和系统提出了很高的要求。基于Labview软件和USB数据采集卡,选用高精度、快速响应热电偶,建立了激光焊接接触式测温系统。实现了冷端温度的实时补偿和激光焊接过程中多点热循环曲线的测量,系统能满足激光焊接热过程快速响应的要求,获得了准确的测量结果。     

数字激光视觉在激光焊和复合焊接中的应用

为了获得更高焊接速度下的焊接高质量,激光焊接或激光电弧复合焊接通常需要自动化的控制系统。智能的数字激光视觉技术能保证激光或激光电弧复合热源准确地对中焊缝,在焊接时根据所测量的间隙和错边等数据实时地调整焊接过程参数,并在线检测焊后焊缝成形和探测表面缺陷。DIGILAS/MDL智能激光焊接模块在激光拼焊中的应用和数字激光视觉在结构型材、船板、管件及直缝焊管等的激光电弧复合焊系统中的应用,说明激光视觉已成为激光焊接和激光电弧复合焊接系统中提高焊接质量和一致性、增加有效焊接时间和降低总体焊接生产成本的关键组件。     

搅拌摩擦焊焊缝激光检测与焊接轨迹自动修正

针对大型薄壁构件搅拌摩擦焊过程中,焊缝实际位置与程序轨迹容易出现偏差的情况,采用点扫描激光法对焊缝位置进行检测,通过开放式数控系统对数据进行实时分析与处理,得出实际焊缝分布状态,从而实现对焊接轨迹的自动修正。试验结果表明,该方法可以有效纠正焊接轨迹,提高大型薄壁构件搅拌摩擦焊的焊接质量。     

基于偏最小二乘回归模型的激光焊缝宽度预测与控制方法

激光焊接焊缝是激光拼焊板成形性能的重要影响因素之一,同时也是导致拼焊板在冲压过程中出现破裂失效的导火索.因此,为了优化焊接工艺以及激光拼焊板成形性能就必须对焊缝宽度加以预测与控制.利用有限元软件对激光焊接过程进行三维动态温度场模拟,通过分析试验钢板节点温度分布情况,计算出焊缝宽度.在此基础上,利用偏最小二乘同归方法建立了激光焊缝宽度预测模型.运用本文预测模型,焊缝宽度预测相对误差均在5%以下,充分验证了该预测模型的合理性及适用性.     

结构光视觉辅助焊接的轨迹识别与控制技术

对激光多点寻位、焊前轨迹拟合、焊缝实时跟踪的3种结构光视觉辅助焊接的轨迹识别与控制技术进行了研究.提出了适用于上述三者的以CNN模型、自适应特征提取算法、先验模型、坐标矩阵转换为核心的焊接轨迹识别流程.提出了分别对应上述三者的焊接轨迹控制模型:示教轨迹修正模型、焊前轨迹拟合模型、焊缝跟踪实时纠偏模型.结果表明,激光多点寻位、焊前轨迹拟合模式焊接时,能够在焊前高效地识别出焊接轨迹曲线,焊接轨迹与焊缝中心线基本重合;焊缝实时跟踪模式焊接时,系统能够实时矫正焊枪的偏差.文中提到的焊接轨迹识别流程与轨迹控制模型足以保证结构光视觉辅助焊接的稳定运行.     

薄板机器人自动焊接焊枪三维偏差的有效提取

机器人自动化焊接中焊枪三维偏差的提取是实现自动纠偏的前提.薄板机器人MAG对接焊接中对试件开坡口,试验中利用被动视觉传感器采集焊缝图像.通过调整滤、减光组合使得同一帧图像中出现稳定的电弧区域、坡口边缘线和缝隙接头线.设计有效算法直接提取缝隙接头线.以电弧区域的几何中心反馈焊枪位置,设计有效算法在缝隙接头线上确定焊枪当前跟踪位置,并借助视觉标定技术将其转换为世界坐标.利用用户软件系统从机器人控制系统中获取焊枪在世界坐标系下的坐标及转换后的坐标.结果表明,文中算法可以有效获取焊枪的三维偏差.     

光切法视觉检测的焊缝坡口中心定位方法

焊缝坡口成像质量和焊缝中心定位是实时焊缝跟踪系统的关键问题,针对氩弧焊接时坡口的视觉焊缝跟踪过程中强弧光干扰等问题,设计了基于高亮单色激光结合窄带滤镜的光切法坡口成像系统,分析焊缝图像特征,提出一种基于直线Hough变换的坡口中心快速定位方法,实际应用结果表明,该系统算法简单并满足实时性要求。     

Adaptively Controlled Hybrid Welding Using a High Brightness Laser

Hybrid laser-MAG welding with real-time adaptive control has been demonstrated.Hybrid welding conditions have been developed to produce ISO 13919-1 class B (stringent) quality butt welds between 8mm thickness steel plates,using a 5kW 6mm.mrad Yb fibre laser combined with conventional arc welding equipment.A laser vision seam tracking system has enabled a 7-axis robot,manipulating the hybrid welding head,to track butt joints in real time during welding.The laser vision system has also provided information on the variations in joint fit-up,in particular the width of any gaps,or height of any mismatches present.This information has then been used to automatically adjust the robot position or speed,or arc welding parameters,depending on the fit-up detected.In this way,the tolerance of the hybrid process has been augmented,producing stringent quality welds over a wider range of joint fit-up cases than when using fixed conditions alone.     

压力容器C、D类焊缝接头形式及施焊工艺分析

压力容器设备中法兰与筒体、法兰与接管连接处的C类焊缝和封头端部、筒上马鞍形的D类焊缝是最为不规则的且施焊工艺最为复杂的焊缝.着重讨论C、D类焊缝的T形接头形式和角接接头形式的焊接工艺,尤其是对施焊难度高的D类焊缝的接头坡口形式、优缺点以适用场合进行了分析.通过分析得出其合理的T型接头形式和施焊方法,为压力容器中此类焊缝的焊接提供参考作用.     

Lap joining of titanium alloy using laser welding and resistance seam welding combined process

Titanium alloy lap joints were performed by combined laser welding and resistance seam welding process. The welding characteristics of this combined process were investigated compared with that of laser welding. The experimental results indicate that the combined process welded joint has larger weld width at the lap surface. The joint tensile shear force of combined process is 2.5 times that of laser welding. There are some pores around the lap surface in laser welded joint, and most pores can be eliminated by resistance seam welding process. Metallographic examinations of combined process welded joint reveal that the microstructure in heat-affected zone (HAZ) and weld zone has the acicular martensite morphology, which causes that the microhardness in HAZ and weld zone increases compared with the base metal, and the microhardness in weld zone is highest.     

基于激光视觉的薄板焊缝跟踪方法研究北大核心

由于示教型焊接机器人在进行汽车薄板件连续焊工艺时存在装夹误差和热变形等问题,导致焊缝实际轨迹与示教轨迹存在较大误差。为提高焊接质量,基于焊接机器人构建激光视觉焊缝检测跟踪系统,提出基于目标估计准则的焊缝跟踪算法,实时跟踪焊缝中心点三维位置变化。以传统图像处理法提取初始帧焊缝特征点,通过改进的孪生神经网络对强干扰下的焊缝特征点进行跟踪提取。通过坐标转换得到机器人基坐标系下的焊缝中心特征点三维坐标。结果表明:该算法能精确提取跟踪焊缝特征点,平均误差为0.48 mm,平均帧率为90帧/s,优于传统图像处理方法和基于相关滤波的方法,能够实现快速准确的跟踪。     

基于激光双目视觉的接缝三维重建

设计研制了结构激光双目视觉传感器,该传感器加入结构激光,很好地解决了立体视觉中对应点的匹配问题.利用该传感器采集接缝图像,开发了图像采集处理程序,实现接缝图像处理和特征分析,识别并提取了二维平面上接缝特征点的图像坐标.采用MATLAB软件实现了三维重建标定算法,根据双目视觉原理,由接缝特征点的图像坐标计算出其三维坐标,进行了三维重建,抽取了接缝三维几何尺寸、坡口类型、角度、间隙等焊接特征信息.     

基于DSP的不锈钢大直径焊管焊缝实时跟踪系统

介绍了一种基于DSP的不锈钢焊管等离子弧焊的焊缝实时跟踪系统,对其工作原理、控制系统的硬件设计和软件程序设计的要点等进行了阐述.该系统采用激光传感器测量焊缝的位置,并采用Fuzzy-P双模控制进行焊缝的纠偏;采用DSP作为核心控制器产生控制信号,驱动焊枪高度方向的运动和焊管的旋转,实现焊枪对焊缝的实时自动跟踪,并根据焊...