铝合金双丝焊接熔池图像采集与特征分析

论文摘要

本文采用CCD摄像机、近红外复合滤光系统、图像采集卡和计算机等设备建立了一套熔池双向视觉检测系统，该系统可以从熔池后方和侧面传感采集焊接熔池视觉图像。针对6mm厚3A21型防锈铝合金板的双丝MIG焊接过程，采用该系统采集到了较为清晰的铝合金双丝焊接熔池的双向视觉图像。设计开发了铝合金双丝焊接熔池图像的处理算法，用滤波、图像平滑等方法有效地消除了熔池图像的断点和噪声，提取了光滑、连续的熔池轮廓曲线，定义并分析了铝合金双丝焊接熔池视觉图像的几何参数指标，较准确地描述了双丝焊接熔池的形态特征；通过灰度、几何形态等分析方法对熔池图像进行了深入的分析，归纳出焊接参数与熔池图像几何参数指标之间的对应关系，初步建立了双丝焊接过程焊穿、焊偏、焊透等焊接缺陷与熔池图像之间的关系模型，为基于视觉传感的铝合金双丝焊质量智能控制提供了良好的技术基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 铝合金的焊接应用现状
• 1.2.1 电子束焊在铝合金焊接中的应用
• 1.2.2 激光焊接在铝合金焊接中的应用
• 1.3 双丝焊接技术的研究现状
• 1.4 视觉传感技术在焊接领域的应用现状
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 2 双丝焊接及其熔池图像采集系统
• 2.1 双丝焊接设备系统
• 2.2 双丝焊接工艺原理及特点
• 2.2.1 双丝焊接电流波形协同方式
• 2.2.2 双丝焊接电弧熔滴过渡方式
• 2.2.3 双丝焊接过程的熔池特点
• 2.3 熔池视觉图像采集系统的设计
• 2.3.1 视觉传感方法分析
• 2.3.2 熔池图像采集系统
• 2.4 本章小结
• 3 基于防锈铝双丝焊接的熔池图像采集实验
• 3.1 铝合金的双丝焊接实验
• 3.1.1 铝合金的焊接性分析
• 3.1.2 焊接母材和焊丝的选择
• 3.1.3 焊前准备和工艺参数
• 3.1.4 焊接实验步骤
• 3.1.5 典型的焊接工艺参数
• 3.2 熔池图像的采集实验及结果分析
• 3.2.1 采集实验系统的硬件准备和参数设置
• 3.2.2 熔池后方图像采集实验及结果分析
• 3.2.3 熔池侧面图像采集实验及结果分析
• 3.3 影响熔池图像采集效果的因素分析
• 3.4 本章小结
• 4 基于防锈铝双丝焊接的熔池图像处理
• 4.1 图像的基本特征描述
• 4.2 熔池图像的预处理
• 4.2.1 熔池图像滤波处理
• 4.2.2 熔池图像平滑处理
• 4.3 熔池图像的增强处理
• 4.4 熔池图像的轮廓提取
• 4.4.1 熔池图像的阈值变换
• 4.4.2 熔池图像的轮廓提取
• 4.5 图像灰度局部放大处理
• 4.6 本章小结
• 5 防锈铝双丝焊接熔池图像结果分析
• 5.1 熔池正面图像结果分析
• 5.1.1 熔池图像的灰度分析
• 5.1.2 拉伸后的熔池图像分析
• 5.1.3 熔池图像的轮廓分析
• 5.1.4 熔池图像几何参数指标定义
• 5.2 不同焊接规范时熔池图像的对比分析
• 5.2.1 不同的焊接速度
• 5.2.2 不同的焊接电压和电流
• 5.3 缺陷焊接熔池图像简要归纳分析
• 5.4 熔池侧面图像结果简要分析
• 5.4.1 熔池侧面图像的特征分析
• 5.4.2 熔池侧面图像的灰度分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献