電弧焊熔透視覺傳感與識別方法研究.pdf

1、實現(xiàn)氣體保護(hù)電弧焊熔透控制是自動電弧焊的一個重要研究領(lǐng)域，焊接熔透是焊接質(zhì)量控制中關(guān)鍵的一項性能指標(biāo)。影響焊接熔透程度的因素主要與焊接材料、焊接電流、焊接速度等焊接工藝參數(shù)有關(guān)，控制熔透狀態(tài)的直接因素是焊接電流、焊接速度。焊接熔透狀態(tài)的識別檢測方法有直接檢測法與間接檢測法，由于直接檢測方法需要在焊接結(jié)束之后剖開焊件進(jìn)行檢測是一種不可逆的破壞性檢測，在實際生產(chǎn)中不能作為常規(guī)檢測方法。間接檢測法有多種，本論文以視覺傳感為基礎(chǔ)，研究焊接正面熔

2、池特征參數(shù)與焊接熔透之間的關(guān)系模型，達(dá)到通過觀測熔池特征參數(shù)來間接推斷熔透狀態(tài)。
　　 視覺傳感式熔透狀態(tài)監(jiān)控的一般方法是利用CCD傳感器采集焊接實時熔池圖像，之后利用圖像處理技術(shù)提取熔池特征參數(shù)，根據(jù)已建立起來的熔池特征參數(shù)與熔透狀態(tài)的關(guān)系模型，從而間接的推斷出熔透狀態(tài)。本論文重點是熔池特征參數(shù)的提取以及熔池特征參數(shù)與熔透狀態(tài)之間關(guān)系模型的建立，設(shè)計合理的分類器，識別出不同的熔池特征參數(shù)所對應(yīng)的熔透狀態(tài)。
　　 首先基

3、于一套基于視覺傳感的氬弧焊系統(tǒng)，進(jìn)行試驗研究。該系統(tǒng)主要包括工作臺、CCD傳感器、步進(jìn)驅(qū)動與控制系統(tǒng)等裝置。借助濾光系統(tǒng)在焊接強弧光狀態(tài)下圖像采集方法根據(jù)此方法下獲取的熔池圖像具有高反光的特點，研究設(shè)計一種空域濾波與頻域濾波相結(jié)合的圖像濾波技術(shù)，排除在熔池特征提取階段的噪聲干擾。
　　 其次，利用圖像濾波技術(shù)濾除圖像噪聲并提取熔池特征參數(shù)。焊接時未熔透到熔透的過程中熔池表面熔液激烈變化，熔池熔寬可分為外熔寬及熔池內(nèi)緣寬。在熔池表

4、面激烈變化的過程中熔池內(nèi)緣寬與外熔寬之間的液態(tài)金屬存在互反射和鏡面反射現(xiàn)象，不同部分的熔池進(jìn)入攝像機的光線不同，利用熔池表面鏡面反射現(xiàn)象識別、計算出熔池外熔寬與熔池內(nèi)緣寬。
　　 最后，利用氬弧焊堆焊實時圖像提取熔池幾何特征參數(shù)，將外熔寬、熔池內(nèi)緣寬、相鄰圖像外熔寬差值這三種特征參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，以未熔透、熔透、過透三種狀態(tài)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出，分別建立徑向基(RBF)、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)已建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對熔透進(jìn)行預(yù)測，利用