机器视觉在铝合金tig焊中的应用基础研究

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1、摘要摘要在实际的焊接工作中，由于现场环境所限，对焊接质量的实时监控是近年来专家学者一直讨论的重要问题。而将视觉传感技术应用到焊接过程中，是实现焊接过程及其质量智能化测控的一个有效途径。此外，铝合金是焊接结构制造中常见的一种材料，其在航空、航天、汽车、制造等领域有着广泛的应用。因此，对于铝合金交流TIG焊的视觉传感基础研究具有重要的工程实用价值，并对今后的焊接质量的自动化监控亦有着重要的理论指导作用。本文利用自行建立的高速采像系统，成功采集了清晰的电弧图像和熔池图像。在方波交流100A的条件下，分别对氩气和氦气作为保护气体下的电弧及熔

2、池图像的形态特征以及光强变化进行了详细的分析和研究。其中，重点分析了电流过零时刻的电弧及熔池图像，发现此时的熔池图像成像质量较其他时段要更好。同时，通过对过零时刻的电弧弧光的等灰度线划分后，从形态上和数值上进一步证实了电弧在过零时刻的弧光灰度相对EN、EP时段来说明显减弱。研究还发现，电弧及熔池图像在电流过零前后其光强会随着电流波形在过零点附近产生小幅震荡情况。通过对铝合金交流TIG电子数密度与交流方波电流波形间对应关系的分析，本文建立了电弧图像与电子数密度间的联系，搭建了宏观图像特征与微观电子数变化过程之间的桥梁。此外，文中利用相

3、机自带的Linglog技术使图像获得了更大的动态范围，较好地抑制了强弧光对熔池图像的干扰，使得熔池边界能从强弧光的覆盖下显现出来，并成功采集到了大电流条件下的熔池图像。通过自主设计的图像处理算法，获得了熔池图像的边界信息。通过与原始熔池图像的对比，表明此算法提取到的熔池边界平滑，很好地保持了原始熔池边界的特征信息，误差较小。关键词铝合金交流TIG焊；机器视觉；电流过零；高速摄像；大电流AbstractAbstractAsweallknown，therealworkingenvironmentofweldingisSOhardthat

4、itisdifficulttocontroltheweldingqualifiesinrealtime．Forthisreason，itbecomesamainproblemtosolveinthisfield．Nowadays．丽mthedevelopmentoftechnology,machinevisionismoreandmoreappliedinweldingprocess．Itisbenefittoimplementintelligentoperationandcontrolinrealtimeofweldingproc

5、ess．Besides，aluminumalloyisoneofcommonmaterial，whichispopularizedinmanyfields，suchasAviation,Aerospace,Automation，Manufacture，andSOOn．Therefore，itisveryimportantfortheoryandapplianceto面somebasicvisionresearchforaluminumalloyACwelding．Anditwillbemeaningfulandhelpfultoha

6、ndlesensingproblemforweldingautomaticcontrolinfuture．Inthispaper,itbuilthi曲speedshootingsystemtocaptureimagesinweldingprocess．Whenthecamerafrequencyisastomorethan10KHz．itacquiredclearpicturesofelectrona∞andweldp001．WiththesituationofIOOAofACcurrent，itanalyzedthecharact

7、ersofelectronshapeandthechangeofweldaredensity．Especially,itdiscussedtheweldarcandweldpoolwhenthecurrentischangedfromENtoEPorfromEPtoEN．Fromimageobservation，itfoundthearclightisveryweak；andtheinterferenceforshootingimagesofweldpoolislessthanothertimes．Meanwhile，accordi

8、ngtotheimageprocessingofgraydivisionforweldarc，italsotestifiedthatthearclightistheweakestwhenthecurrentischanged．Ther