铝/钢电弧辅助激光焊接润湿铺展的数值分析

针对铝/钢电弧辅助激光对接焊,根据流体力学基本原理,采用VOF(Volume of Fluid)方法追踪自由表面,建立焊接熔池的三维数学模型.通过加载激光热源和电弧辅助激光热源,运用FLOW-3D软件求解得到不同热源作用下熔池的温度场、自由表面及界面接触角.结果表明:单激光作用下x轴方向上距激光热源15mm处的金属温度约为500K,熔池温度场分布范围小,液态金属的润湿铺展受限;辅助电弧的引入改善了温度场分布,为液态金属在钢表面的铺展提供较长时间,x轴方向上距激光热源15mm处的金属被电弧再次加热形成面积较大的熔池,促进了液态金属的润湿铺展;与单激光作用相比,当焊接时间t=6s时,在x=45mm处,电弧辅助激光作用下熔池yz面的自由表面变形较大,铝/钢焊接界面接触角较小,液态金属在钢表面的润湿铺展效果较好.     

不同标定窗口条件下的连续焊接熔池振荡频率检测与分析

提出了一种利用激光视觉原理测量熔池振荡频率的方法.采用高速摄像机采集反映熔池表面振荡变化的图像,并设计图像处理方法以实现振荡频率的提取.为了研究标定窗口大小对熔池振荡频率的影响,提取了不同像素值下的熔池振荡频率,并分析了其对熔池表面振荡及内部金属流动的影响.结果表明:激光视觉测量方法能够精确检测熔池表面各个方向金属的振荡、流动情况;选取部分窗口标定,将会造成熔池振荡信息丢失而无法得到准确的熔池各个方向金属的振荡频率,因此,需将整个激光条纹所在图像区域全部标定.     

基于结构激光反射的脉冲TIG焊熔池三维表面演化观测

针对移动的脉冲TIG焊动态熔池表面复杂行为,提出基于结构激光反射视觉传感的方法对脉冲TIG焊动态熔池表面演化过程进行观测研究.通过所搭建的视觉系统采集网格激光在熔池表面反射的图像信息,在此基础上,对不同基值电流、峰值电流、占空比条件下的脉冲TIG焊的图像特征进行分析.研究发现:在峰值电流阶段,熔池的三维表面是向下凹的.在基值电流阶段,TIG焊熔池三维表面是向上凸的,并可明显观测到激光网格的形态随时间也在变化,表明在基值电流阶段,熔池三维表面仍在波动.     

激光焊接与重熔自由表面温度分布及熔池形状的数值分析

以固液相变的统一模型方程为基础,计算了激光焊接与表面重熔不同加热模型条件下,液态熔池的形成过程,以及温度场和流场.主要考察了激光诱导的合金元素汽化和表面张力驱动流对自由表面温度分布及熔池形状的影响.结果发现,熔池自由表面温度和溶池形状主要受表面张力驱动的流体流动的影响,它在限制自由表面最高温度方面起着主要作用,合金元素汽化热损失的影响是第二位的.熔池的形状主要受液态金属涡旋方向的影响,在负的表面张力温度系数条件下,熔池浅而宽;在正的表面张力温度系数下,熔池深而窄.     

脉冲钨极气体保护焊熔池振荡频率激光视觉测量

为检测连续焊接条件下熔池振荡频率,提出了一种激光视觉测量的熔池振荡检测方法,介绍了激光视觉测量的原理、搭建了试验平台.采集反映熔池表面振荡变化的图像,并进行了裁剪、中值滤波、顶帽变换、二值化处理;编写程序获取熔池振荡的时域信号,进一步通过快速傅里叶变换算法提取了熔池振荡频率.结果表明:该方法能够实现连续焊接条件下熔池振荡频率的检测;顶帽变换图像算法能将整幅图像背景亮度均匀化,为提取完整的激光条纹及熔池振荡频率奠定了基础.     

基于双目视觉的水泥混凝土路面错台检测方法

针对水泥混凝土路面错台测量手段的不足,提出了一种基于双目视觉的错台测量方法.该方法根据双目摄像机的成像特点和水泥混凝土路面的图像特征,对接缝位置进行定位和错台计算.定位分为2个主要步骤,一是基于灰度投影的粗定位,二是在粗定位的基础上提取接缝附近图像,利用灰度投影和边缘投影精定位.由双目视觉测量系统计算相邻2块水泥板在错台附近点的三维坐标,利用这些坐标计算错台量,其中关键环节是在双目图像匹配时提出了一种基于匹配点位置估计的匹配算法.试验表明,与直尺测量结果吻合.     

激光刻花表面形貌的数值模拟及实验比较

建立了一种研究激光刻花轧辊表面形貌的三维模型 .该模型采用有限元方法对熔池中的热传导、对流以及熔池表面变化进行了模拟 .模拟的表面形貌与实验结果进行了比较 ,能对实验结果进行较好的解释     

焊缝表面缺陷的视觉图像表征

提出一种基于焊缝表面缺陷几何特征提取的视觉图像表征方法.以视觉系统采集的焊缝表面视觉图像为信息源,通过图像增强、图像平滑、阈值分割等方法完成了焊缝与母材的分离,采用多尺度Retinex增强、模糊边缘检测算法,实现焊缝图像中缺陷几何特征区域的提取.基于焊缝及其成像间的坐标变换关系,建立缺陷几何特征参数的求取算法.验证结果表明,获取的几何特征参数能够准确表征缺陷的大小、形状、位置等信息,基于视觉图像表征焊缝缺陷的方法是可行的.     

不同工作模式下激光熔化沉积过程熔池演变数值研究

激光熔化沉积工艺中有连续波(continuous-wave,CW)和脉冲波(pulse-wave,PW)两种激光模式.基于Fluent针对熔池瞬态运动和传热传质建立了三维对称数值模型,通过求解VOF(volume of fluid)连续方程追踪沉积层自由表面,分析了不同激光工作模式下熔池的演变过程及上表面波动规律,对熔池尺寸及最大流速、最高温度进行了对比.结果表明:所得模拟结果和实验结果吻合良好.两种激光模式下熔池上表面中部都会经历凹陷-凸起的波动过程,CW模式熔池内部流速变化相比PW模式平稳,后期熔池内部流动呈准稳态,而PW模式下会重复经历熔池形成过程.PW模式下熔池内部最大流速、最高温度呈周期性变化;同时脉冲激光增大了熔池上表面的波动,其上表面波动幅度接近CW模式的1.8倍,而熔池的较大波动可以较好地平衡未熔化的熔渣颗粒.     

基于激光跟踪的V型坡口焊接机器人研究

介绍了激光跟踪焊接机器人的结构组成和工作原理。在分析了V型坡口焊缝空间位置和形状特征的基础上,采取结构光法标定焊缝图像,经过焊缝条纹图像处理,提取焊缝特征点,根据三角测量原理建立了特征点的三维坐标。通过建立图像空间到机器人末端焊枪的笛卡尔空间雅可比矩阵,计算出焊枪在基坐标下的位姿,利用机器人逆运动学方程,求得机器人各关节的位置值,最后由关节控制器控制各个关节的运动,实现了机器人V形坡口焊接的视觉控制。     

一种基于立体视觉的焊缝成形质量评价方法

摘要： 提出了一种基于立体视觉检测而实现焊缝成形质量评价的新方法.从采集的焊缝原始图像中分割出表征成形特征的焊缝图像，在确定相似性测度函数、匹配窗口大小和相似性阈值的基础上，建立了基于图像灰度的焊缝区域匹配算法；由视差图建立了焊缝轮廓的三维坐标，完成了焊宽、余高的提取和焊缝的三维重构；依据焊缝外观尺寸的检验标准(GB10854-89)建立了焊宽最大差、余高最大差、填充度和直线度等焊缝成形质量参数的评价指标.实际验证结果表明，所建立的焊缝视觉评价方法和指标可以快捷有效地评判焊缝成形的质量.     

横向交变磁控DP-TIG焊电弧熔池特性研究

外加交变磁场可改善大电流高速焊接时的焊缝成形缺陷,为获得不同励磁参数对DP-TIG(deep penetration,TIG)焊接电弧和熔池特性的影响,在横向交变磁场作用下,对12 mm的Q345B板进行了DP-TIG焊接试验.通过高速摄像系统观察电弧形态,采用小孔法测量电弧压力,基于金相腐蚀法分析熔池截面.结果表明:与无磁场作用时的DP-TIG电弧相比,在横向交变磁场作用下,DP-TIG电弧形态发生明显变化,电弧压力峰值随交变频率的增大先降低后增大,熔池截面形态由指状向锅底状过渡,且镍基堆焊时,焊缝表层铁含量在5%以内,焊材被稀释程度较低.     

外加纵向磁场惰性气体保护钨极电弧焊接熔池流动模型

在惰性气体保护钨极电弧焊接（GTAW）过程中,引入纵向磁场焊接,它是以LD10CS铝合金炙焊接材料,水冷紫铜板为阳极,实验用探针法测定外加纵向磁场GTAW焊接电弧电流密度的径向分布,。并在此基础上用磁流函数法详细推导了外加纵向磁场GTAW焊接熔池流体所有体积力的表达式,建立了外加纵向磁场作用下焊接熔池流体流动和传热过程的新模型,该模型考虑了外加纵向磁场的附加作用,使之更能接近外加纵向磁场GTAW焊接的实际,为外中纵向磁场GTAW焊接机理的研究提供了条件。     

钨极惰性气体保护焊熔池表面三维恢复算法及其可视化

摘要： 针对焊接熔池具有高动态、不规则的镜面等特性,在已有的熔池表面激光点阵熔池镜面反射三维恢复算法的基础上,建立了为实现钨极惰性气体保护焊熔池表面三维恢复的数学模型.对于不同的三维凸面和三维凹面,利用新的算法来实现熔池表面的三维恢复,激光经过不同的三维面形反射后在成像屏上形成不同分布的激光点阵,并编写相应程序进行了可视化研究.结果表明：所建立的数学模型根据成像屏上形成的激光点阵分布的高低程度不同、紧密程度不一致等,反映出熔池表面高低形态的变化趋势,但要能更准确地反映动态的三维熔池表面,需添加更多的约束条件.     

焊接熔池信息图像检测和处理

文章建立了一个近红外CCD熔池动态信息的图像检测系统,用于PTIG焊熔池视觉信息的检测。应用窄带滤光技术成功地解决了强弧光干扰,在获取清晰的焊接熔池区图像的基础上,研究了焊缝熔池几何尺寸的边缘检出方法,获得了满意的熔池边缘特征图像,为智能化高质量焊接提供了技术基础。     

铜熔池信息视觉检测和图像处理研究

建立了一个近红外CCD熔池动态信息的图像检测系统，用于钢表面铜熔池视觉信息的检测。应用窄带滤光技术成功地解决了强弧光干扰，在获取清晰的焊接熔池区图像的基础上，研究了焊缝熔池几何尺寸的边缘检出方法，获得了满意的熔池边缘特征图像。     

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.     

基于双棱镜单摄像机立体视觉的P-GMAW熔池表面重建

利用传统的双目立体视觉技术进行焊接熔池表面形貌的三维传感,系统成本昂贵,且拍摄时必须保证同步,摄像机参数的不一致也容易造成重建误差。分析了双棱镜立体视觉系统原理,搭建了一套基于双棱镜的单摄像机立体视觉系统,在一个CCD像面上拍摄到同一物体存在视差的两幅图像,预处理后通过SSD算法求取像素级视差图,然后由二次曲线拟合进一步获得亚像素级视差图,由标定结果求得每个图像点对应的三维坐标。通过搭建的传感系统获得了P-GMAW平板堆焊基值期间的熔池图像,依照上述流程重建了熔池的三维表面形貌,同时针对重建结果做了误差分析,证实了其可靠性。     

焊条溶滴短路过渡特性的研究

本文利用双画面象声电同步激光高速摄影技术和电脑式电弧分析仪等先进测试手段,系统地研究了焊条药皮组成和焊接规范对短路过渡特征参数的影响规律及短路过渡的控制环节。提出焊条熔滴短路过渡可分为熔滴与熔池的接触、液桥金属向熔池的过渡及液桥颈缩断开三个环节;而熔滴表面张力、尺寸大小、气体析出量以及电磁力即短路电流等因素对这三个环节起控制作用。     

Influence of Flux and Sulfur on YAG Laser Welding

1　IntroductionYAGlaserweldingprocesscanbeconductedbyarobotusinganopticalfibertotransferthelaserenergyontoaworkpieceduetoitssmallwavelength (1.0 6mm ) .ThustheweldingautomationlevelcanbehighlyincreasedcomparedwithCO2 laserwelding .Therefore ,recentlyyears ,YAGlaserweldingprocesshasbeenquicklydevelopedandappliedformanufac turingofautomobileandchemicalvesselsetc .Gener ally ,thepowerofaCWYAGlaserisnotsohigh (sofarupto 10kW )duetoitslowefficiencyofenergyconversion .Whenweldingwithamiddleorl…