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。     

基于RELS方法的激光焊接过程非线性辨识

激光焊接过程是一个很复杂的非线性系统,用机理建模法很难得到系统的数学模型,通常采用基于输入输出数据的系统辨识方法。考虑到实际系统通常伴随着有色噪声,本文采用递推增广最小二乘法(RELS)辨识。这种方法考虑了噪声模型,可以得到模型参数的无偏最小方差估计。试验数据和模型仿真的拟合效果表明,递推增广最小二乘法是激光焊接过程非线性辨识的一种行之有效的方法。     

大功率光纤激光焊焊缝偏差检测方法

在大功率激光焊接过程中,准确提取焊缝偏差是实现焊缝跟踪和保证焊接质量的前提。本文以10kW大功率光纤激光焊接304不锈钢板为试验对象,采用近红外高速摄像机获取焊接区域熔池动态热像,以匙孔最下端、最左端和最右端位置处的列坐标为匙孔形变参数,运用中值滤波、灰度拉伸、阈值分割、边缘提取等图像处理和识别算法,获取激光束偏离和对中焊缝时的匙孔形变参数,进而求得焊缝偏差。试验结果表明,熔池匙孔形变参数与焊缝偏差之间有密切关系。     

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。     

基于神经网络的316L不锈钢激光焊焊缝形貌预测

在316L不锈钢的激光焊接过程中,其焊接工艺参数直接影响焊缝的形貌,建立焊接工艺参数与焊缝几何形状之间的关系对于优化焊接工艺参数,降低焊接成本非常重要. 根据316L不锈钢焊缝二维不光滑轮廓形貌特点,采用分段函数思想,分别使用Hermite插值和最小二乘拟合的方法描述焊缝轮廓,构建广义回归神经网络焊缝二维形貌预测模型. 结果表明,采用Hermite插值的方法能够获得更准确的焊缝形貌,其平均相对误差为?3.49%. 该模型为316L不锈钢激光焊焊缝预测提供一种有效方法.     

平面自主移动焊接机器人初始位置检测定位

平面自主移动焊接机器人用于在狭小的船舱格子间作业,其焊接初始定位主要依靠人力。但有时工人很难进入纵向空间狭小的格子间,且提起机器人需要克服机器人本身的重力和底座磁吸附力。利用超声波传感器的工作特性,将机器人旋转扫描壁面得到的位置信息,使用最小二乘法拟合出在整个扫描过程中垂直于壁面的时间点,建立机器人边距调整的数学模型,标定单目视觉传感器修正保护距离。结果表明,该系统解决了机器人检测定位初始焊接位置的问题,对于复杂的工作环境有较强的适应性。     

电弧焊接焊缝偏差方法研究

焊缝跟踪技术是自动电弧焊接的一个重要研究领域,实现精确的焊缝跟踪对于提高焊接质量具有非常重要的作用。而要实现精确的焊缝跟踪,焊缝偏差(即焊缝中心与电弧的偏差)检测技术是一个关键。通过图像处理技术,选取熔池图像处理区域(包括熔池前端与熔池前端部份焊缝),并将熔池图像质心作为分析焊缝偏差的特性参量,研究利用熔池特性参数来建立焊缝偏差测量视觉模型的方法。     

基于线激光扫描的工业焊缝外观检测系统

文中针对表面带有鱼鳞纹的焊缝提出了工业焊缝外观检测算法：采用高维最小二乘法来拟合焊缝轮廓线,求取拟合轮廓线的二阶导数来确定焊趾范围;并基于拟合轮廓与实际轮廓间的位置偏差提取特征点,进而得到工业焊缝的形状参数.基于上述算法,开发和调试工业焊缝检测的软硬件系统.试结果表明,针对表面有鱼鳞纹的焊缝该算法可以稳定、准确、快速的进行检测.工业应用表明,该系统可稳定实现焊缝轮廓数据的快速采集.通过该系统实现对采样数据的处理计算,最后得到准确的检测结果.     

焊缝激光检测梯形边缘小波分析模型及应用

采用条状激光投射到薄板对接、搭接等焊缝上,利用CCD摄像机拍摄其图像,对该类图像的特征进行分析,采用Harr小波变换,建立了梯形边缘小波变换分析模型,分析了该模型的性质,并利用此性质实现了激光线条的检测与提取。该模型统一了三角形边缘和方波形边缘,试验表明,与传统的LOG方法相比,该方法运算量小、图像处理时间短,对激光线条宽度变化有较强制 适应性,且不受激光线条与周围区域的灰度相对强度的影响。为实时焊缝激光检测与跟踪提供了一种有实用价值的算法。     

激光焊接过程焊缝跟踪传感方法

激光焊接已经成为焊接制造业中最具发展前景的焊接技术。在激光焊接过程中必须依靠先进的焊缝跟踪系统来保证焊缝和激光束的精确对中以获得良好的焊件,传感技术的应用为焊缝的实时跟踪提供了最有利的解决方案。综述了国内外最新结构光视觉传感、红外线传感、同轴视觉检测、磁光成像传感检测技术的原理及其优缺点,并给出应用实例加以说明。     

单条纹激光引导焊缝跟踪图像处理

研究了单条纹激光引导焊缝跟踪图像处理方法.首先利用小波分解技术获得图像水平方向的细节部分,在该部份激光条纹的信息得到了较好的保持,而噪声信息则比较少,有利于焊缝识别;然后对该部份进行竖直方向上的中值滤波以滤除残余的噪声;最后采用KSW熵算法,对图像进行分割,并识别出焊缝区域.该方法效果较好,抗干扰性强,耗时少,能满足焊缝实时跟踪的要求.     

基于最小二乘支持向量机的激光拼焊焊缝识别

激光拼焊焊缝质量结构光视觉检测中,对焊缝的准确识别是实现高精度检测的关键. 针对检测图像中结构光光纹畸变特征不明显,无法准确识别焊缝的问题,依据焊缝纹理特征信息,提出了一种基于最小二乘支持向量机的焊缝识别方法. 首先,分析并提取焊缝区和非焊缝区差异明显的纹理特征. 其次,训练最小二乘支持向量机模型,对焊缝进行粗识别. 最后,采用Laws纹理滤波提取焊缝区域,并通过阈值分割方法精确识别焊缝. 针对不同工艺参数下的激光拼焊焊缝开展焊缝识别试验,结果表明,该方法能够有效地识别焊缝.     

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...     

焊接坡口激光检测图像处理及跟踪信息的提取

利用CCD摄像头,摄取了各种条件下的焊接坡口激光反射图像,其中包括夜间无其它照明光源图像、日光灯照明下的图像、室内自然光下的图像及阳光直射条件下的图像。试验结果表明,夜间无照明光源的图像具有较小的干扰,其它图像均存在较明显的相应照明光源的反射光干扰。通过加装窄带滤光片和适当的去噪预处理,可完全排除各种照明光源反射光的影响。采用复合形优化方法,提取出了坡口宽度、间隙宽度及间隙中心位置等信息,其误差绝对值不超过0．125mm,完全满足焊接跟踪的要求。     

Experimental study of weld position detection based on keyhole infrared image during high power fiber laser welding

Keyhole is one of the important phenomena in high-power laser welding process. By studying the keyhole characteristic and detecting the seam offset during high-power fiber laser welding, an infrared sensitive high-speed camera arranged off-axis orientation of laser beam was applied to capture the dynamic thermal images of a molten pool. The 304 austenitic stainless steel plate butt joint welding experiment with laser power 10 kW was carried out. Through analyzing the keyhole infrared image, the weld position was calculated. Least squares method was used to determine the actual weld position. Image filtering technique was used to process the keyhole image, and the keyhole centroid coordinate were calculated. Also, least squares method was used to fit the keyhole centroid curve equation and establish a nonlinear continuous model which described the deviation between keyhole centroid and weld seam. The heat accumulation effect affected by the infrared radiation was analyzed to determine whether the laser beam focus spot deviated from the desired welding seam. Experimental results showed that the keyhole centroid has related to the seam offset, and can reflect the welding quality.     

熔池图像质心算法的焊缝位置测量模型

建立了一种基于熔池图像质心的焊缝位置测量模型,通过视觉传感器获取焊接区熔池图像,选择熔池前端为处理区域,对该区域进行中值滤波与图像灰度变换,并计算该区域的熔池图像质心值及相对应的焊缝偏差.在不同的焊接条件下,获取多组熔池图像及对应的样本数据,应用最小二乘法建立熔池图像质心与焊缝偏差之间的关系,得到基于熔池图像质心的焊缝位置测量数学表达式.在此基础上,通过分析比较各数学表达式之间的关系,建立焊缝位置测量数学模型.计算机仿真及焊接工艺试验结果表明,该模型可有效地检测焊缝位置.     

大功率盘型激光焊接焊缝外观在线预测模型

焊缝成形在线检测和评估在自动焊接过程中具有举足轻重的作用。熔池形态与焊缝成形密切相关,而焊接过程中的熔池形态特征变化数据可以通过高速视觉传感器及相应的图像处理程序在线获取,通过BP神经网络建立在线获取的特征数据与焊后焊缝成形之间的非关系模型实时的进行焊后焊缝成形的预测,从而为自动焊接控制和焊接质量在线检测建立基础。     

双线激光传感焊枪定位与焊缝走向识别

为实现焊接机器人焊枪定位与焊缝走向识别,提高焊缝跟踪精度,提出了一种交叉式双条纹激光传感方式,建立了该传感方式下双条纹激光间距与焊枪高度关系的理论模型.按图像行上灰度值和的一阶导数提取感兴趣区域(region of interest, ROI)、最大类间方差阈值分割及Canny边界提取等处理后,获得了上下激光条纹中心间距离及坡口中心值,由理论模型计算得焊枪高度,上下坡口中心值获得焊缝精确偏差与焊缝轨迹走向.结果表明,建立的理论模型正确,该方法可快速实现焊枪准确定位,识别焊缝轨迹走向,减小导前误差,提高偏差识别精度和焊接机器人智能化程度.     

一种基于图像质心的焊缝跟踪新方法

研究一种基于图像质心识别的电弧焊焊缝跟踪新方法。通过视觉传感器获取焊接区熔池图像，抽取图像质心坐标并构成状态向量，建立一种基于图像质心的状态方程和位置测量方程。在此基础上，应用卡尔曼滤波对图像质心位置进行状态估计，在时域中采取递推计算的方式得到最小均方差条件下的焊缝位置最佳预测值．从而消除过程噪声和测量噪声引起的焊缝位置测量偏差。计算机仿真和实际焊接试验结果显示该方法可有效地提高焊缝跟踪精度。