基于激光光源的焊缝坡口边缘检测算法研究

研究以激光为主动光源的焊缝图像处理算法,首先对图像进行平滑预处理,然后基于图像每列像素的灰度分布包络近似于高斯分布这一特点,获取三条灰度相对较大的激光线的中心行坐标作为基准,最后通过搜索计算得出焊缝坡口处激光拐点的位置。     

外加横向磁场的异种钢角焊电弧热输入分配

提出对电弧施加横向磁场的方法,通过偏转电弧改变焊缝两侧电弧热分配,从而提升焊缝成形质量.为了掌握外加横向磁场对电弧热输入分配的影响机制,开展了GTAW电弧热输入分配规律研究;建立了外加横向磁场下的异种钢角焊缝GTAW电弧-熔池耦合瞬态三维模型,对电弧温度场、电磁场、流场开展了耦合计算;对比分析了偏转焊枪与外加横向磁场偏转电弧两种电弧热量分配方式;在上述工作的基础上,研究了外加横向磁场偏转电弧方式磁感应强度对熔透形态和电弧热分配的影响规律.结果表明,偏转焊枪方式在角焊中适应性较差,而外加横向磁场偏转电弧可获得更好的焊接质量.相关研究可为此类异种钢角焊的焊接工艺参数优化提供技术支持.     

盾构机焊接/切割机器人的研制

针对盾构机盾体结构复杂、焊接耗时长这一问题,设计了全自动焊接/切割机器人.该机器人同时具备焊接/切割功能,能够进行多层多道自动焊接,并满足焊缝自动切割要求;焊接机器人控制系统具有横焊、平焊、立焊三种位置的焊接数据库,每个数据库中层数、道数可灵活设置;具有坡口规划和轨迹存储功能,实现不规则坡口的多层多道自动焊.利用所研发的焊接/切割机器人进行盾体自动焊接及切割试验,试验结果表明,该机器人能够满足盾构机盾体焊缝自动焊接及切割要求.     

基于PLC的管道多层焊跟踪控制系统研究

管道多层焊视觉图像跟踪系统采用CCD获取焊缝区域图像,通过计算机处理控制行走机构,设计的跟踪算法及相应的PLC软件程序设计实现了厚板多层焊的焊缝自动跟踪.     

港机大型构件机器人打磨路径规划

港机装备中的箱梁、桁架等典型大型构件在打磨工序上目前仍以人工打磨为主,其劳动强度大、效率低,故采用机器人打磨将成为技术发展的必然趋势。针对港机大型构件的结构特点,本文对机器人打磨路径规划进行研究,并基于MatLab软件和ROS机器人操作系统进行仿真,同时采用K-means算法和TSP-混合PSO算法解决了机器人由于打磨点多和打磨点不确定性而带来的任务分配和路径排序难题,还借助RRT*算法研究并验证了机器人打磨避障技术,为推动机器人打磨在大型构件制造中的推广应用提供了技术基础。     

多层焊填充层焊道图像处理及边缘提取

结合二维小波变换方法与数学形态学方法对多层焊填充层焊道图像进行处理,实现对焊道边缘及坡口边缘的提取。首先通过对图像进行小波变换获取明区及暗区信息,鉴于坡口边缘及焊道边缘两端暗区及明区的峰值绝对值大于其他位置,将图像小波变换结果进行二值化处理,取对应峰值的位置信息。然后根据图像明区及暗区的峰值所处位置特征采用图像形态学方法对其进行处理,最后提取焊道及坡口边缘。采用该方法获取的边缘与实际焊道及坡口边缘吻合。     

环境压力对GMAW电弧电离度的影响

电离度是表征电弧特性的重要指标之一,借助电离度来分析高压GMAW焊接过程,为高压GMAW焊接过程稳定性问题研究提供了一个新的视角. 采用光谱仪测试高压GMAW电弧空间点的光谱数据,使用Boltzmann法和Saha热电离公式计算出测量点的电弧电离度,从而获得高压GMAW电弧电离度的分布特征及其随环境压力的变化特性. 结果表明,随着环境压力增大,高压GMAW电弧电离度呈明显下降趋势,高压GMAW电弧电离度的减小意味着电弧空间中起导电作用的带电粒子比例减小,维持电弧稳定燃烧的难度增大,电弧稳定性下降. 另外,焊接电流增大有助于提高高压GMAW焊接过程的稳定性.     

基于二维小波变换及图像模式识别的焊缝坡口识别

采用二维小波变换及二值化方法处理初始条件下管道焊缝坡口图像,获取焊缝坡口纹理信息,作为模板。 对后续坡口图像进行同样的小波变换及二值化处理,利用模式识别方法获取后续图像焊缝坡口及其中心线的基本 位置信息,研究的焊缝坡口识别算法为实现自然光下焊缝坡口实时跟踪提供了理论依据。     

焊接机器人自动跟踪系统研究

研究开发了一种光纤式激光焊缝跟踪系统,介绍了该系统的结构组成及工作原理,对焊缝自动跟踪的系统定位、实时跟踪算法、抗弧光干扰等关键技术问题进行了深入探讨.该系统在管道预制焊接机器人的工艺试验表明,系统自动跟踪焊缝稳定性好、精度高,可满足焊接机器人全自动焊作业需求.     

应用于焊接机器人的莫尔投影三维焊缝轮廓实时测量系统

针对焊接机器人对焊缝传感器实时性的要求,提出并设计了莫尔投影三维焊缝轮廓实时测量系统,系统由LD、光栅、CCD、视频A/D、FPGA、DSP、输出接口等组成.介绍了基于数字信号处理器(DSP]和现场可编程阵列(FPGA)的高速实时图像处理电路的原理和硬件组成,给出了三维焊缝轮廓图像测量结果.