焊接熔池信息图像检测和处理

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1、第"2卷第,期合肥工业大学学报+自然科学版/3451"2641,"##(年,月789:6;<8=>?=?@96@3?:A@BC8=B?D>68<8ECAFG1"##(HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH焊接熔池信息图像检测和处理王平+安徽省港航勘测设计院0安徽合肥"$##&&/摘要!文章建立了一个近红外DDI熔池动态信息的图像检测系统0用于JB@E焊熔池视觉信息的检测K应用窄带滤光技术成功地解决了强弧光干扰0在获取清晰的焊接熔池区图像的基础上0研究了焊

2、缝熔池几何尺寸的边缘检出方法0获得了满意的熔池边缘特征图像0为智能化高质量焊接提供了技术基础K关键词!视觉检测’图像处理’JB@E焊’熔池中图分类号!BE(#$’BJ$,&1(&文献标识码!;文章编号!&##$%*#-#+"##(/#,%&#)$%#(LMNOPQRSPNOTMUVPUWMRPVSXTYZSNNMUVY[ZYXXSTSQWXYYQMU[YTRP]MYU^;6EJ_‘a+AbcdFef‘gIFh_a‘@‘hi_ibiF4j>fck4cf‘gDlf‘‘F54j;‘lb_Jc4d_‘mF0>FjF_"$##&&0Dl_‘f/noN

3、]TPZ]!;‘_pfaFgFiFmi_4‘hehiFpq_il‘Ffc%_‘jcfcFgDDIj4cp4‘_i4c_‘ailFm4GGFcqF5gG4454‘ilFhbcjfmF4jhiFF5qfhFhifk5_hlFg1^_ililF‘fcc4qkf‘gj_5iFc5F‘hiFml‘454ae0ilFg_hibckf‘mF4jhic4‘afcmqfhh45dFghbmmFhhjb55ef‘gilFm5FfcqF5gG445_pfaFqfh4kif_‘Fg1rfhFg4‘ilFm5FfcqF5gG445_pfaF0fhfi_hje_‘a_p

4、faF4jilFmlfcfmiFc_hi_m4jilFqF5gG445FgaFqfh4kif_‘FgkepFf‘h4jilFh_‘a5Fg_pF‘h_4‘_pfaFj5fi‘FhhpFg_f‘j_5iFc0ilFhGFm_f5_pfaFGc4mFhh_‘af‘gilFf5a4c_ilp4jmlfcfmiFc_hi_mFsicfmi_‘a_‘il_hGfGFc1tSuYTWN!d_hbf5pFfhbc‘a’_pfaFGc4mFhh_‘a’JB@EgFG4h_iFgqF5g’G445#引言脉冲B@E堆焊一般采用电弧作为焊接热源0因此0如何避开焊

5、接电弧的各种不利影响0克服强烈弧光的干扰0使传感系统能在明弧情况下提取熔池视觉信号0并保证信号的稳定0成为图像法应用的关v&w(x键KJB@E电流呈周期性变化0由于弧柱区热惯性作用0使弧柱的温度变化滞后于电流的变化K因此0在脉冲峰值向基值转换后瞬间0摄取的焊接熔池图像可以反映脉冲峰值时熔池区情况v$0*0-xK本文针对JB@E堆焊焊接特点0依靠焊接熔池及其热影响区自身的热辐射作用0利用高灵敏度近红外电荷耦合+DDI/固体摄像机获取清晰的焊接熔池区图像0着重于焊缝熔池几何尺寸的边缘检出和提取焊接质量信息K收稿日期!"##$%&"%$#’修改日期

6、!"##(%#)%"*作者简介!王平+&,-(./0男0安徽芜湖人0安徽省港航勘测设计院工程师1!91-合肥工业大学学报?自然科学版@第+0卷!图像传感系统组成脉冲"#$堆焊铜及图像传感实验系统%如图!所示&该系统由焊接电源’弧焊机械手’计算机’近红外(()摄像机’图像采集卡和监视器组成&导光通路传输熔池区热辐射光线%经过复合滤光片组消除弧光干扰%再通过摄像机和图像卡获得焊接熔池区图像%送到工业控制计算机进行图像处理%从而实现焊接熔池动态信息的正面检测&!*机械手+*控制箱,*采集卡-*(().*滤光系统/*计算机0*工作台1*工件2*焊接电

7、源图!脉冲"#$堆焊铜及图像传感实验系统框图+熔池区图像信息的获取焊接过程中%由于电弧的存在及其作用%使工件表面及被熔化的焊接熔池表面照射或辐射度复杂化%焊接区的形状及表面性质的变化%也使各目标景物辐射更为复杂&文献30%14对焊接电弧’熔化金属及被加热气体进行大量的光谱分析研究%认为该区的辐射源主要来自焊接电弧’被加热的焊件及被加热的焊接保护气体%其中被加热气体的辐射与前两者相比可以忽略&在不同温度时%辐射源的辐射出射度在紫外’可见光’近红外及中远红外区的分布情况%见表!所列&表!温度与辐射出射度关系89:9*0.89*0.:+9567;!

8、99<紫外’可见光;!99<远’中’近红外线89:+989:+9!199!!*2911*!9/99922*2.9*9.!999922*219*9+其中%89*0.: