焊接熔池视觉特征信息获取与处理系统的设计

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1、焊接熔池视觉特征信息获取与处理系统的设计摘要在脉冲GTAW的自动化焊接过程中，保证焊缝稳定成形的有效措施是实现焊接过程实时闭环控制。而控制必须建立在准确的熔池尺寸计算基础上。本文对已有脉冲GTAW焊接过程中的视觉传感技术与熔池特征计算问题进行了较为系统的研究，并深入研究了部分获取熔池二维和三维特征信息的图像处理算法，基于这些算法开发了“焊接熔池视觉特征信息获取与处理系统”软件，该软件已获得软件著作权。首先阐述了可实现视觉信息获取的脉冲GTAW焊接试验系统，该系统可以实现熔池视觉信息的采集和对焊接参数的实时调节。根据弧光辐射的强度分布和光谱分布特点，利用熔池反射电弧光的低强度的连续光

2、谱作为照明光源，宽带复合滤光系统可以克服金属表面反射的高强度电弧光对熔池视觉信息的干扰。采用的软件工程模型中的线性模型为基础，设计了脉冲GTAW熔池图像处理软件系统。软件基于VisualC++/MFC开发，主要分为文件管理，图像检测，图像预处理，边缘检测，曲线拟合，三维尺寸获取6个模块。文件管理模块完成图像的读取，保存，打印等操作；图像检测模块完成标定，退化图像复原，判断熔池类型的功能；图像预处理模块完成滤波，图像增强的功能；熔池边缘检测模块获取熔池边缘；曲线拟合模块采用B样条，L-M算法合成完整的熔池图像，并计算熔池的二维尺寸；三维尺寸获取模块选用基于阴影恢复的三维图象处理算法，

3、获得熔池正面高度信息。最后进行实验验证。在本软件所集成的多种算法中，针对铝合金，低碳钢，不锈钢选取不同的算法，进行实验。实验结果与实际情况符合，说明软件的有效性。本软件适应性强，速度快，可满足焊接过程闭环控制的要求。因为集成了多种算法，本软件可适用于今后不同情况下获取熔池图像的处理。同时，该软件对不同的硬件适应性好，可以应用于不同型号的CCD摄像机所采集的图像，并保持精度。关键词：脉冲GTAW，视觉信息获取，图像处理，从阴影恢复形状OBTAININGANDIMAGEPROCESSINGOFWELDPOOLVISIONCHARACTERISTICSSYSTEMDESIGNABSTRA

4、CTRealtimecontrolofweldpoolcharacteristicsduringpulsedGTAWprocessisveryimportantforweldquality,andmanyfactorssuchasthefluctuationofweldingcurrent,displacementoftheworkpiece,anddistortionoftheworkpiece,willdisturbtheweldingquality.Andthecontrolshouldbebasedontheprecisemeasurementoftheweldpoolsi

5、ze.Inthisthesis,manyresearcheshavebeencarriedoutonthevisualsensingtechnologyofGTAWprocess,andthe2Dand3Dimageprocessingalgorithms.Basedonthesealgorithms,softwarenamedObtainingandImageProcessingofWeldPoolVisionCharacteristicsSystem(OIPWPVCS)hasbeendeveloped.Thesoftwareisprotectedbynationalsoftwa

6、repatentFirstly,avisualsensingsystemwasdescribedforGTAWexperimentstocapturethepicturesofweldpoolimage.Thepropervisualsensorparametersweredeterminedaccordingtothestrengthdistributionofthearclightandspectrumdistribution.Andacompoundfilteringsystemwasusedtoavoidthedisturbanceofarcandreflectionont

7、hesurfaceoftheworkpiece.The“ObtainingandImageProcessingofWeldPoolVisionCharacteristicsSystem”isdevelopedbasedonVisualC++/MFCaccordingtothelinearmodelofsoftwareengineering.Thesoftwareincludessixmodules,namely,fielsmanagement,imagecheckin