MAG焊單面焊雙面成形熔池視覺特征與控制模型研究.pdf

1、本文利用被動視覺傳感技術(shù)采集得到了清晰的MAG焊熔池圖像，進(jìn)行了大量的單面焊雙面成形短路過渡焊接試驗，重點研究了不同熔透成形狀態(tài)條件下焊接熔池視覺特征，建立了焊縫熔透成形的多參數(shù)監(jiān)測體系，為焊接質(zhì)量在線智能控制提供相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)和控制模型。
　　 利用工業(yè)CCD配合近紅外復(fù)合濾光系統(tǒng)，傳感采集獲得了短路過渡MAG焊過程的高清晰熔池圖像。利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，對熔池圖像處理算法進(jìn)行了優(yōu)化，大大提高了程序執(zhí)行的效率，滿足了熔透控制的

2、實時性需求。
　　 在已有的熔池幾何形態(tài)特征參數(shù)體系基礎(chǔ)上，提出熔池邊界傾斜角θ和熔池尾部輪廓角β等特征參數(shù)，設(shè)計了相關(guān)參數(shù)實現(xiàn)的程序，提取了不同類型熔池圖像的形態(tài)特征參數(shù)，試驗證明，當(dāng)-5°＜θ＜5°時焊槍對中性良好；分析并試驗研究了焊接線能量、焊縫根部間隙尺寸、板材坡口鈍邊尺寸以及焊接干伸長對焊縫熔透成形的影響，總結(jié)歸納出不同熔透狀態(tài)對應(yīng)的過程熔池形態(tài)特征規(guī)律：未熔透熔池一般呈扁圓形，熔池后拖角α＞90°，尾部輪廓角β＞12

3、0°；全熔透型熔池一般呈近橢圓形，熔池后拖角α＜90°，尾部輪廓角β＜110°；焊塌型熔池與全熔透型熔池相比較，呈更大程度的細(xì)長狀橢圓形，熔池后拖角α＜60°，尾部輪廓角β＜80°。
　　 從過程熔池圖像中焊接電弧位置和熔寬變化兩個角度出發(fā)綜合識別焊塌類型熔池圖像，研究表明：若焊接過程中焊接電弧中心點位置在縱軸線方向下降幅度△y＞10個像素，且熔池寬度收縮量△W＞30個像素，綜合信息將預(yù)示著焊塌現(xiàn)象的發(fā)生；從圖像灰度分布特征出發(fā)

4、，引入?yún)^(qū)域像素灰度均值μ，若連續(xù)幀熔池圖像對應(yīng)的區(qū)域像素灰度均值μ發(fā)生陡降，且變化量△μ＞20，即可判斷此時焊穿的概率極大，應(yīng)進(jìn)行焊穿處理或停止焊接。
　　 從采集所得的MAG單面焊雙面成形熔池圖像庫中抽取熔透、未熔透、焊塌狀態(tài)下的典型熔池圖像，選用“歸一離散化”方法建立不同熔透狀態(tài)下熔池尾部輪廓標(biāo)準(zhǔn)化曲線模型，并提出偏差均值E和偏差標(biāo)準(zhǔn)方差ε作為判斷熔池熔透類型的特征參數(shù)。根據(jù)大量的試驗數(shù)據(jù)獲得了基于不同熔池尾部輪廓標(biāo)準(zhǔn)曲線的