基于熔池图像的熔化极气体保护焊焊接过程质量监测方法

利用复合滤光技术建立熔化极气体保护焊熔池传感试验系统,采用熔池自身辐射被动法采集焊接过程的熔池图像,采用中心波长670nm的滤光片以有效抑制弧光干扰并获取清晰的熔池图像,开发出熔池轮廓提取及其特征参数计算的图像处理程序;针对焊偏量、焊接电流和装配间隙进行单因素焊接试验,采用SPSS统计分析软件分析各因素水平下的熔池特征参数.结果表明:熔池形态与焊接质量之间存在密切关系;通过对熔池形态的监测,可以实现对焊偏量以及焊接质量的实时监测.     

基于视觉传感的激光-MIG复合焊熔透闭环控制

在对接焊中,坡口同隙的波动会导致焊接熔透状态的变化,为保证稳定的熔透,需要对焊接熔透状态进行实时检测和控制.针对CO2激光-MIG复合对接焊,建立了基于视觉传感和DSP的熔透状态实时检测与控制系统,获取了清晰的熔池背面图像,经过适当的处理得到了熔池背面熔宽的信息,并通过调节焊接速度或控制电弧电流,对熔透状态进行了控制.结果表明:即使在间隙明显波动的情况下也获得了熔透可靠、背面熔宽均匀的焊缝,从而实现了复合对接焊熔透状态的闭环控制.     

MIG焊焊丝熔化率的研究

作者在本文中研究了在ＭＩＧ焊焊丝熔化率与焊接参数（电流密度，伸出长度和保护气体成分）的关系，发现，如果伸出长度和保护气体不变，尽管焊接电流和焊丝直径有不同变化，而焊丝熔化率仅与焊接电流密度有关。 通过实验和理论分析，作者成功地评定电阻热和电弧热的分别作用，并导出焊接时焊丝的电阻率。伸出长度上的温度分布及其平均温度亦可近似求出。还发现保护气体对焊丝熔化率有一定的影响，但影响的程度在焊接电流大幅度变化时保持不变。 文中所得之结果将有助于在ＭＩＧ焊中选择焊接参数和控制焊接质量。     

铜包铝线材TIG焊熔池宽度的最佳检测与控制

文章针对铜包铝线材TIG焊焊接速度快、所采用的铜板很薄、熔池宽度很小的特点,设计了一种采用视觉传感器在近弧区对熔池进行取像的熔池宽度实时检测与控制系统.采用CCD视觉传感器在焊接方向钨极的后方采集焊接熔池图像;利用视频处理电路对视频信号进行处理,获得熔池边缘信息;依此信息采用改进的模糊控制器对弧焊电源的电流进行快速控制,从而实现对熔池宽度的控制;实验结果表明,该系统的熔宽偏差、检测误差能够很好地满足生产要求.     

旁路耦合电弧MIG焊熔池边缘提取算法

对一种新型高效多弧焊接方法——旁路耦合电弧MIG焊(DE-GMAW)在连续大电流焊接条件下的焊接熔池图像进行被动视觉采集和熔池边缘提取算法研究,为降低熔池周围电弧信号对边缘提取结果的影响,提出一种新的图像预处理算法,并在对比6种微分算子边缘提取结果的基础上,提出一种新的熔池边缘提取算法.结果表明:新的图像预处理算法可以...     

具有不同壁厚的薄壁铝管氩弧焊

本文针对不同壁厚铝合金薄壁管接头焊接性及影响焊缝成形质量的因素，研究了ＭＩＧ焊熔滴过渡形式、焊接过程稳定性、ＭＩＧ焊和ＴＩＧ焊工艺。研究成果已用于生产，获得了优良的焊接质量，具有较大的经济效益和实用价值。     

用遗传算法的阈值选取法检测铝合金MIG焊熔池边缘

针对铝合金MIG焊熔池边缘提取问题,建立视觉传感和采集的实验系统,提出基于最大类间方差阀值的遗传算法来提取铝合金MIG焊熔池边缘.介绍系统与算法的结构,同时与基于Sobel算子、Canny算子的熔池边缘提取结果进行对比.结果表明,遗传算法阀值图像分割在熔池图像边缘提取是可行的,通过该算法提取的铝合金MIG焊接熔池边缘清晰,可以有效地克服熔池图像信号中的噪声及阴极雾化区的影响,该方法提供了一种新的焊接熔池边缘实时检测与控制的方法.     

双旁路耦合电弧GMAW熔池图像边缘提取算法

为了研究在双旁路耦合电弧气体保护电弧焊(DB-GMAW)方法下的铝合金焊接过程,通过被动视觉检测系统对焊接过程中的熔池图像进行了采集.介绍了该焊接方法的原理和系统组成,对所得焊接熔池图像进行了Roberts、Sobel、Prewitt、LOG、Canny、ZeroCross 6种微分算子的边缘提取和结果对比.结果表明:由于旁路电弧的分流作用使得通过母材的电流大幅减小,显著降低了熔池区电弧的亮度,从而降低了熔池图像采集和处理的难度;比较6种微分算子对熔池图像边缘提取的结果,Canny算子可以得到连续性、完整性和准确性均符合控制要求的熔池边缘结果,为实现该种焊接方法的过程控制奠定了基础.     

焊接熔池正面几何参数和背面熔宽的数据提取方法

不论熔透控制还是焊缝跟踪，都需要实时或离线提取焊接熔池正面或反面的几何参数．在小电流脉冲TIG焊接试验条件下，为了获得训练焊缝熔透神经网络模型的大量数据，提出了一套方法，包括用于实时提取焊接熔池正面几何参数的算法和离线提取焊缝背面熔宽的摄影测量法，并采用C 语言开发了相应的软件．试验证明，该方法是可行的．     

ZGMn13 钢 MIG 焊工艺

本文采用高效的ＭＩＧ焊工艺方法,选择抗裂性能较好的单相奥氏体不锈钢焊丝和耐磨ＥＴ－２００Ｋ焊条对ＺＧＭｎ１３进行了焊接工艺试验,制定了ＺＧＭｎ１３钢ＭＩＧ焊的可行性工艺,分析了焊接接头组织及性能,结果表明：确定的焊接工艺能保证焊接质量且焊接接头具有与母材相当的耐磨性。     

基于激光扫描的焊缝成形尺寸测量

提出了一种基于激光扫描获取焊缝成形尺寸的视觉测量方法.搭建了一套焊缝表面成形视觉成像系统并进行系统标定;实时采集投射激光条纹的焊缝视觉图像,采用中值滤波、二值化分割、骨络化和形态学图像处理方法实现了图像中线激光条纹的提取和细化;以细化的条纹图像为信息源来表征焊缝成形轮廓,并建立了焊缝宽度和焊缝长度的检测算法.实测结果表明,所提出的激光条纹辅助视觉测量方法能够实现焊缝成形尺寸的非接触自动测量,测定的焊缝宽度及焊缝长度可以满足焊缝成形表征的需求.     

铝合金脉冲MIG焊动态特性自适应控制

铝合金因其独特的物理性质。在引弧短路与熔滴过渡短路、脉冲峰值阶段与脉冲基值阶段对脉冲熔化极惰性气体保护(MIG)焊有不同的动特性要求．据此提出了焊接过程中根据不同的焊接状态输出不同的动特性。满足铝合金MIG焊对动特性要求．采用短路电流控制器和动态电子电抗器。实现了脉冲MIG焊动态特性的自适应控制．具有动态特性自适应控制的脉冲MIG焊机引弧成功率高、电弧挺度好、飞溅小和焊缝成形美观．     

高频焊管错边缺陷的图像处理及特征提取

为准确捕捉到高频焊管错边缺陷的图像照片,建立了高频焊管焊缝图像的CCD视觉系统.对错边缺陷的焊缝图像进行了特征分析,使用形态学方法对焊管错边缺陷进行图像处理,提取图像边缘,在此基础上进一步提取了焊缝宽度和亮度信息.研究结果表明:焊缝宽度和焊缝边缘亮度可以作为视觉检测焊缝错边缺陷的重要图像特征,为进一步构建高频焊管焊缝缺陷视觉检测系统提供了基础.在虚拟仪器开发软件LabVIEW环境下,选择比色测温法构建了高频焊管焊接温度控制系统,并进行温控试验.试验结果表明:采样比色测温模式可较好降低烟尘、水汽等因素对测温的影响,提高测温结果的稳定性和精度,在测温稳定准确的基础上,温控系统控温效果良好.     

焊接机器人中智能视觉的研究

自同步的激光扫描机被集成在一个小型的装置中,将其安装在关节式机器人的手腕上。为了改善光三角测量特性,用最新的固体激光器和CCD传感器技术组合成这种新式的摄象机结构。在焊接过程中,摄象机能对焊接工件进行三维测量,且使机器人弧焊过程最优化,在大电流弧焊期间也能以高精度实时进行焊缝和焊接几何形状的分析。它提供了关于弧前方的焊缝几何形状(例如:焊缝跟踪)和焊区后方(例如:完成的焊缝检查)的信息。提供了闭环自适应焊接的两个信息。视觉系统能被用来产生三维物体数据,这些数据同计算机图象系统连在一起,能够组成实时系统乃至专家系统。     

带有视觉功能的同轴一体化焊枪设计及其实现

摘要： 针对目前焊接监控系统与焊枪分离引起的结构冗余与干涉,以及取像偏离熔池中心等问题,设计了一种带有视觉功能的同轴一体化焊枪,摄像机与钨极同轴,同时安装在焊枪的内部,可以同步监测焊缝的质量.设计了钨极调节系统,并将冷却和保护系统设计为一个整体,从而使钨极的调节、焊枪的冷却降温以及气体的保护效果更好,优化了焊枪的结构,提高了焊枪的可达性及可操作性.实验表明,本焊枪结构可获得以钨极为中心的熔池图像,可以清晰地定位钨极和焊丝位置,对比传统的视觉结构,该一体化焊枪机构在焊缝跟踪、过程监控等应用上有明显的优势.
     

弧焊熔滴过渡的高速摄像与电信号测试分析

针对焊接熔滴过渡频率高、难以观察的特点,以焊接电流、电弧电压、熔滴过渡图像为信息源,建立了高速摄像与电信号小波分析系统,论文阐述该系统的构成并分析系统构建中的关键技术,利用该系统对自行研制的脉冲MIG焊电源熔滴过渡信号进行了测试与分析。结果表明,脉冲MIG焊短路过渡发生时,电弧电压信号、弧焊电流信号发生突变,有明显的特征变化,可直接用于过程控制;而射流过渡、射滴过渡发生时,电弧电压信号、弧焊电流信号变化平稳,没有明显的特征变化,可通过提取熔滴特征信息用于过程检测和质量控制。     

钨极惰性气体保护焊熔池三维自由表面特征参数的激光视觉测量

摘要： 针对现有的钨极惰性气体保护焊熔池三维自由表面测量方法难以应用于强弧光、高温辐射、液态金属表面镜面反射等问题,提出一种激光视觉测量法. 利用小功率点或线阵模式结构激光照射覆盖整个熔池表面,采用高速摄像机实时采集经熔池液态金属表面反射畸变的激光图像.设计图像处理算法提取成像激光点位置坐标,建立与投射激光点位置坐标的空间转换数学模型,离线获得熔池三维自由表面的几何特征参数值,对比实测凝固熔池表面对应参数值发现,所提取的几何特征参数值与实测值吻合较好,熔宽、长度和凸度误差分别为0.8%、0.6%和4.7%,证明激光视觉法能够实现熔池自由表面三维信息的动态测量,为采用几何特征参数调整熔池自由表面形貌变化控制焊缝成形及缺陷提供一种新方法.     

Effect of welding process on the microstructure and properties of dissimilar weld joints between low alloy steel and duplex stainless steel

To obtain high-quality dissimilar weld joints, the processes of metal inert gas (MIG) welding and tungsten inert gas (TIG) welding for duplex stainless steel (DSS) and low alloy steel were compared in this paper. The microstructure and corrosion morphology of dissimilar weld joints were observed by scanning electron microscopy (SEM); the chemical compositions in different zones were detected by energy-dispersive spectroscopy (EDS); the mechanical properties were measured by microhardness test, tensile test, and impact test; the corrosion behavior was evaluated by polarization curves. Obvious concentration gradients of Ni and Cr exist between the fusion boundary and the type II boundary, where the hardness is much higher. The impact toughness of weld metal by MIG welding is higher than that by TIG welding. The corrosion current density of TIG weld metal is higher than that of MIG weld metal in a 3.5wt% NaCl solution. Galvanic corrosion happens between low alloy steel and weld metal, revealing the weakness of low alloy steel in industrial service. The quality of joints produced by MIG welding is better than that by TIG welding in mechanical performance and corrosion resistance. MIG welding with the filler metal ER2009 is the suitable welding process for dissimilar metals jointing between UNS S31803 duplex stainless steel and low alloy steel in practical application.