焊接过程中的视觉传感技术的研究现状
时间:2017-06-17 15:27 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 焊接传感器作为一种探测器件或装置，通过对焊接过程的内外部条件进行检测，从而监测和控制焊接操作[ - ]。现代焊接技术的自动化发展方向离不开传感系统对焊接过程中的焊接参数的实时检测，故传感系统已经成为实现焊接自动化，智能化的关键技术。10283 同其他焊接传感器，如力、声、热或电学传感器，光学传感器中的视觉传感器与焊接回路无关，其提供的信息丰富，灵敏度和测量度高，动态响应特性好，抗强电场和强磁场的干扰能力强，并且无需与工件接触，故其适用于各种坡口形式，进行焊缝跟踪及对焊接条件的实时控制。因此视觉传感是目前最具有发展前景的焊接传感技术，它与图像处理技术已经在焊缝跟踪、焊接熔透、熔宽、焊接速度、熔池行为、熔滴的过渡形态、电弧长度及电弧诊断等领域得到了应用。 近年来，国内外的专家和学者对基于熔池视觉的焊接过程的自动控制做了大量的研究。 哈尔滨工业大学的张广军和上海交通大学的陈善本等人设计了一套可同时同幅获取熔池正前方、正后方和背面图像的用于焊缝成形质量控制的脉冲GTAW焊接区图像传感系统。通过低值取像电流、复合滤光技术，有效地克服了弧光的影响，获取了清晰度高、对比性强的熔池图像，对于脉冲GTAW动态过程的研究有着很大的帮助[ ]。 山东大学的高进强、武传松等则在分析TIG焊的基础上，设计了复合滤光镜头，将其与普通CCD摄像机组成视觉传感系统，正面观察熔池图像。在焊接过程中，根据电流的大小，使用特定软件来调整图像亮度，从而得到较为清晰的TIG焊熔池图像[ ]。 王建军将图像处理与模式识别技术用于铝合金TIG焊接过程的信息提取，在大电流的焊接条件下，研究分析铝合金熔池图像的对称性。通过单面图像，得到完全的熔池边缘曲线[ , ]。 兰州理工大学的石玗、樊丁针对铝合金在焊接过程中热积累作用强、恒参数焊接时容易产生各种缺陷的问题，设计了基于视觉传感的熔宽闭环智能控制系统，分析了各个脉冲参数对熔宽的影响规律。结果表明，理想的铝合金脉冲MIG焊接过程不仅要控制焊接热输入，同时要保持焊接过程的稳定性，单变量控制器很难满足以上要求，为此设计了模糊专家控制系统。模糊控制器控制焊接热输入，专家系统负责脉冲参数匹配从而保证稳定的焊接过程。焊接试验表明，控制效果良好[ - ]。 南京理工大学的王克鸿等则提出了利用近红外窄带滤光方法。他们认为利用金属特征谱线的频段内总辐射通量相对于电弧的连续光谱而言还是较弱的，不足以完全抑制电弧光对熔池图像的干扰，并且当弧长、焊接电流等规范变化时金属特征谱线会发生漂移，难以在固定的取像窗口中获得清晰的熔池图像，故建立了基于近红外滤光的熔池视觉传感系统，在滤光片中心波长为1064nm或者980nm时均能获得清晰的碳钢熔池图像，即MAG焊[ ]；在滤光片中心波长为980nm时获得清晰的铝合金熔池图像，即MIG焊[ ]。 R. Kovacevic等人针对连续电流TIG焊专门设计了一套由脉冲激光删格状多结构光条纹和电子快门组成的熔池视觉检测系统，摄像机的电子快门与激光脉冲同步.脉冲激光的平均功率为7mw，在一个脉冲周期内激光脉冲持续时间为3ns，激光脉冲功率可达50kw。在激光脉冲持续时间内，激光能量密度远远大于弧光的光强，另外在摄像机成像的光路系统中又加有与激光波长相匹配的窄带光学滤光片，有效地抑制了弧光干扰，提高了熔池图像的信噪比，获得了非常清晰的熔池表面反射图像[ ]。 Kenji. ohshima等人提出一种周期性降低焊接电流，在低电流时通过同步装置控制摄像机电子快门，降低电弧光的干扰，来获取清晰的熔池区图像 (责任编辑：qin) |