成形缺陷形成過程的視覺特征及參數(shù)化描述.pdf

1、弧焊過程熔池質(zhì)量特征信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè)和提取是焊接智能化的核心問題，本課題在獲取MAG焊清晰熔池圖像試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，通過對(duì)比試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)提取反映成形缺陷產(chǎn)生過程的視覺特征信息，為在線缺陷控制提供相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和模型。 本文采用被動(dòng)視覺傳感方法，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。采用數(shù)字圖像處理技術(shù)分析研究熔池圖像的形態(tài)特征，通過邊緣增強(qiáng)算法突出熔池的邊緣輪廓信息，用

2、自動(dòng)迭代法獲取圖像閾值并進(jìn)行圖像二值化處理，提取出光滑、連續(xù)、準(zhǔn)確的熔池輪廓曲線。 提出并實(shí)驗(yàn)研究了描述短路過渡熔池幾何形態(tài)的參數(shù)，設(shè)計(jì)了部分參數(shù)的數(shù)字處理算法，提取了典型(正常)熔池圖像的形態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熔池的定量描述，為深入研究熔池視覺圖象特征和成形缺陷形成過程的關(guān)系提供了相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和技術(shù)依據(jù)。 對(duì)短路過渡MAG焊“典型”熔池圖像進(jìn)行形態(tài)分析，提取了不同工藝、不同坡口形式下熔池圖像的形態(tài)參數(shù)值，總結(jié)歸納出熔池形態(tài)

3、參數(shù)的數(shù)值范圍：熔池長寬比：TL=0.8～1.4；熔池后拖角：a=600～850；熔池相對(duì)對(duì)稱稱參數(shù)：q=0.95～1.05；熔池復(fù)雜性：e<2.5，在此范圍內(nèi)缺陷產(chǎn)生的概率很低。同時(shí)試驗(yàn)研究了不同工藝條件下熔池圖像的形態(tài)參數(shù)，得出了熔池視覺參數(shù)與規(guī)范參數(shù)之間的關(guān)系：熔池面積、周長、寬度、半長隨焊接焊接電流的增加而增大，隨焊接速度的增加而減小，規(guī)范參數(shù)在正常范圍內(nèi)變化，熔池后拖角和形態(tài)復(fù)雜性系數(shù)不發(fā)生變化。 采用同步對(duì)比試驗(yàn)，分

4、析研究了熔池形態(tài)參數(shù)及其它特征與氣孔(夾渣)、未焊透、焊塌成形缺陷形成過程的關(guān)系：熔池形態(tài)參數(shù)數(shù)值大幅無規(guī)律波動(dòng)或熔池尾部出現(xiàn)凸起或凹進(jìn)，即形態(tài)復(fù)雜性系數(shù)增加，預(yù)示著氣孔夾渣產(chǎn)生的概率增加；熔池圖像較小，熔池面積、周長、半長、寬度等參數(shù)明顯小于正常值，且熔池尾部為近似圓形曲線過渡，后拖角約大于80°，熔池產(chǎn)生未焊透的概率極高；熔池面積、周長、寬度半長等參數(shù)同時(shí)快速減小，是熔池加熱面不斷下降、將由熔透轉(zhuǎn)變?yōu)楹复┑倪^程特征；焊絲長度較大、熔