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    主要研究内容:
    (1) 针对MAG焊电弧光谱特点,建立熔池视觉传感采集系统,采用复合减光、滤光系 统排除弧光干扰,采集各种设定情况下的熔池图像;
    (2) 优化图像处理方法,合理设计图像处理流程,对典型熔池图像进行特征信息分析;
    (3) 制定MAG焊焊接工艺试验,主要针对气孔、夹渣、未焊透等焊接缺陷进行研究,设计极端的实验条件,如保护气体流量不足等;
    (4) 对通过CMOS摄像机采集到的焊接熔池图像进行不变量分析,找出其视觉特征。
    (5) 设计基于熔池视觉图像不变量的图像处理软件
    2  MAG焊焊接熔池视觉图像采集试验
    针对Q235的MAG焊接过程,通过设置不同的工艺参数、改变实验条件利用焊接机器人和CMOS摄像机等组成的采集系统对焊接熔池图像进行采集。
    2.1试验材料与试验采集系统
    (1)试验材料
    本课题选用的焊接母材是Q235,厚6mm,长250mm,宽100mm。根据Q235的化学成分,本试验选择直径1.2mm的H08Mn2Si焊丝。采用80%Ar+20%CO2气体保护。
    (2)试验采集系统
    本文采用MAG焊熔池图像采集系统。其中,行走机构是安川机器人MOTOMAN-MH6,配合焊枪TBI450和焊机福尼斯TPS4000。采集系统中采用德国映美精(IMAGING SOURCE)的DMK BUC02的工业数码摄像机,日本COMPUTAR 16mm的镜头,滤光减光片组,普通计算机及相关采集软件等。焊接系统构成如图2.1。
     
    图2-1-1焊接系统构成
    ①    行走机构
    安川机器人MOTOMAN-MH6如图2-2-2,是高速机器人手臂,安装空间需求小,有6公斤的有效载荷。通过DX 100可编程控制器控制优尔轴机械手臂可以很容易地处理各种应用程序,并提供卓越的可重复性。
       图2-1-2  安川机器人MOTOMAN-MH6        图2-1-3  福尼斯TPS4000
    ② 焊机
    福尼斯TPS4000(如图2-1-3)是全数字化微处理器监控的逆变电源。适用于多种焊接方法,以及能够满足多种多样的焊接任务。最大焊接电流400A,能够满足最苛刻的工业要求。主要应用于:汽车及其零部件制造、仪器仪表制造、化工工程、机械工程、铁路车辆以及船舶工业等领域。
    ③ 采集系统
      (1)CMOS摄像机
    本试验选用德国映美精(IMAGING SOURCE)的DMK BUC02的工业数码摄像机。实物图如图2-1-4所示。
     图2-1-4德国映美精工业摄像机
    DMK是指黑白单色相机,BU是指支持外触发。该摄像机内含Micron公司生产的2/3 "CMOS传感器,响应波长范围在0.4~1.1m之间。                                
    (2)减光片
    本试验选取980nm近红外取像窗口并配以0.1%的减光片以减弱进入CMOS的光强,以防止光饱和的产生。具体实物如下图2-1-5(b)所示。
    图2-1-5  减光片
    (3)镜头
    本试验选用像面尺寸为2/3 "的CMOS镜头,根据上述公式推算,采用焦距为16mm的镜头效果好。故本试验采用日本COMPUTAR 16mm的镜头(实物如图2-1-6所示)。该镜头具有低变形率、在整个屏幕范围内具有高对比度及清晰图像等优点。
     图 2-1-6实物图
    2.2 工艺试验方案
    利用CMOS摄像机配合复合滤光系统来消除弧光干扰,找出影响焊接质量的各种工艺条件,制定出焊缝缺陷产生的工艺条件,在极端的实验条件下(如保护气体气流量不足,焊接电流过低等情况下)和正常条件下,利用光路系统(CMOS摄像机+滤光片+减光片)和电路系统(电压传感器+A/D转换板+自行设计的控制电路)进行焊接和熔池图像的采集。
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