自动化焊接的发展趋势.pdf

2003年第3期 自动化焊接的发展趋势 郭 颖 (哈尔滨钢管厂 哈尔滨 150072) 摘 要 图像处理技术在焊接领域 的应用 已引起 国内外学者 的广泛重视 ，采用该技术 ，对动态焊接熔池位 置及其熔池动态形貌的监控 。可 以实现对 自动焊接过程及其焊接质量 的 自动控制 ；也可以实现焊接缺陷无 损检测 自动化。本文对上述有关文献进行了综合论述，以期推动焊接 自动化的发展。 关键词 图像处理 熔池定义 机器人焊接 VPPA焊接 激光焊接 脉冲TIG焊接 像预处理包括图像变换 、图像增强和图像恢 l 刖 罱 复，以尽量减小 由于摄像中各种条件的限制 随着焊接 自动化水平的 日益提高，对焊 和随机因素的干扰而产生的不足和噪声 ，从 接质量 的控制变得尤为重要。近年来 ，随着 而获取焊缝位置的精确信息；图像识别包括 计算机视觉技术的发展 ，利用机器视觉直接 图像分割和边缘提取等 ，可借助快速傅立 叶 观察焊接熔池 ，通过图像处理获取熔池的几 变换 、小波变换 、概率统计等数学工具进行 何形状信息对焊接质量进行闭环控制，已成 图像 的分析、理解 、特征提取和模式识别。 为重要的研究方向。 在手工和半 自动焊接过程 中，对于一个 2 焊接熔池的定义与特征信息 有经验的焊工 ，通过直接观察接头的位置、 的提取 熔池的行为、电弧形状及焊道外形 ，可 以感 知焊接 的状态。如果希望实现 自动化焊接 ， 为获取熔池信息，首先要对熔池的各特 就必须模拟人 的这些功能。图像处理在 自 征参数进行定义 以便于信息的提取。上海 动焊接过程 中的重要意义就相当于手工焊 交通大学的李克海博士根据熔池形状定义 接过程中人的眼睛，可以实现焊接位置 的传 了熔池半长、最大熔宽、熔池后部面积以及 感、自动焊接时 的焊道对 中、焊接时熔池熔 后拖角等，如图 1所示。在熔池特征的提取 深和熔宽信息的采集和处理 ，进而可利用计 时只需提取这些几何参数即可。原始 的图 算机发出指令实现焊接过程 的各工艺参数 像常采用 CCD摄取 ，并可利用焊接过程 中 如电压、电流、焊接速度的调节和焊丝或 电 的结构光进行成像 ，即被动式直接视觉传 弧的对 中，从而实现焊接过程的 自动控制。 感。但 由于电弧的辐射强度远远超过 了焊 视觉传感器常采用 CCD摄取原始 图 接熔池 的辐射 ，如不采取适 当的措施 ，熔池 像 。图像的处理一般包括量化 、图像预处理 内部的图像会被 电弧光淹没。为了消除弧 和图像识别等步骤 。量化由图像卡完成；图 光的干扰，李克海博士设计了窄带复合滤光 黑龙江冶金》 系统。由于电弧光 的强度超 出了CCD传感 用添加辅助光源对焊接区进行人工照明以 器的响应上限，所有的感光单元都达到电饱 提高图像的质量，即主动式直接视觉传感。 和。但是电弧光不是连续光谱 ，而熔池金属 由于激光具有单波长 ，方 向性好 ，相干性好 辐射光是连续光谱 ，因此 ，在 600 700nm波 等特点，因此 日本 的N ·Shibata教授 】利用 长范围内开辟一个窗 口，利用窗 口内的光成