光纖激光深熔焊接的熔透與焊縫同步監(jiān)測研究.pdf

1、隨著汽車行業(yè)對自動化程度要求的提高，激光焊接以其焊接速度快，焊接變形小，飛濺少，易于實現(xiàn)自動化等突出優(yōu)點，逐漸成為汽車制造業(yè)主要的焊接方式之一。但由于激光光斑直徑小，受工件焊接熱變形等影響，易引起光斑中心偏離焊縫。焊接質(zhì)量難以長期保持穩(wěn)定。采用機(jī)器視覺的方法對焊接過程進(jìn)行監(jiān)測引起廣大學(xué)者重視。
　　為實現(xiàn)激光焊接的熔透與焊縫同步監(jiān)測，本文搭建了主動式同軸監(jiān)測系統(tǒng)，對比分析了有無輔助光源條件下，并采用中心波長分別為532 nm和80

2、8 nm窄帶濾光片同軸監(jiān)測的小孔、穿透孔和焊縫圖像特征。采用808 nm激光輔助光源照明和808 nm窄帶濾光片能較好地消除光致等離子體/金屬蒸氣對拍攝的干擾，在強(qiáng)光干擾下，同一硬件系統(tǒng)中，同步拍攝采集到清晰的小孔、穿透孔及焊縫圖像。
　　本文采集了不同焊接工藝參數(shù)下的小孔、穿透孔以及焊縫的同軸圖像。通過圖像處理算法，提取相應(yīng)的目標(biāo)信息。熔透性提取的圖像處理過程主要包括開窗口、濾波、圖像二值化、圖像形態(tài)學(xué)處理等過程，經(jīng)過圖像處理后

3、能夠準(zhǔn)確地提取出小孔以及穿透孔輪廓。分析不同焊接工藝參數(shù)焊接下的焊縫的力學(xué)性能、焊縫截面形貌以及焊縫宏觀形貌，確定適度熔透的焊接工藝參數(shù)。建立熔透狀態(tài)與穿透孔面積關(guān)系，實現(xiàn)熔透狀態(tài)監(jiān)測?？p寬間隙監(jiān)測及焊縫跟蹤監(jiān)測圖像處理過程主要包括開窗口處理、濾波、圖像二值化、圖像形態(tài)學(xué)處理以及霍夫變換等，經(jīng)過這些圖像處理過程能夠準(zhǔn)確地提取待焊縫隙的上下邊緣，待焊縫隙的上下邊緣的中位線為焊縫中心直線。計算小孔質(zhì)心與焊縫中心偏差，實現(xiàn)待焊縫隙監(jiān)測以及焊縫

4、跟蹤監(jiān)測。
　　針對圖像處理中，小孔、穿透孔可能受到被反射的輔助光、飛濺等干擾，造成提取失敗。提出容錯機(jī)制，利用小孔面積值區(qū)間及兩次計算的焊縫中心直線斜率差值，作為判斷提取失敗的標(biāo)準(zhǔn)。如果提取失敗，將上次計算的所有值賦值給本次計算結(jié)果，跳出本次計算，進(jìn)行下一幀圖像的計算。
　　研究表明，當(dāng)穿透孔面積均值在4.09×10-4 mm2～1.52×10-2 mm2時，焊件適度熔透。在本文提出的焊縫提取算法能識別的最小待焊縫隙為0.