基于图像处理旋转电弧传感GMAW平堆焊电弧形态和熔滴过渡行为的研究

发布时间：2021-04-28 14:13

　　随着焊接行业的迅猛发展,焊接自动化和智能化是未来焊接技术发展的重要趋势。旋转电弧传感GMAW（Gas Metal Arc Welding,熔化极气体保护焊）作为一种高效的焊接方法,逐渐成为国内外学者研究的热点和重点。本文建立了一套借助背光源的旋转电弧传感GMAW焊接图像采集系统,并通过图像处理技术对旋转电弧传感GMAW平堆焊电弧形态和熔滴过渡行为进行了相关研究。为分析旋转电弧平堆焊电弧形态,首先通过ROI提取选取电弧区域,针对电弧弱边缘提出了图像相乘的图像增强算法,然后选用大津法对电弧图像进行自动阈值分割,通过对阈值分割后像素值为1的像素点叠加获得电弧区域面积,提高了电弧边缘提取精度,并且提取到了较为准确的电弧边缘和面积。分析了旋转电弧旋转一周弧长、电弧面积和电流变化过程,获得了旋转电弧不同位置处的电弧特性。对于焊接过程中焊丝干伸长和弧长的变化,提出了针对焊丝干伸长和弧长提取的图像处理算法。对旋转不同位置处的焊丝通过透视变换获得其正视图,对焊丝进行特征定位获得其横纵坐标。然后对图像进行剪切、偏移和叠加,通过增强焊丝特征与背景之间的灰度差别来获得焊丝干伸长信息。根据电弧特征定位来选取电弧... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 课题研究背景、目的及意义
    1.2 旋转电弧焊焊接技术研究现状
    1.3 视觉技术在焊接过程中应用的国内外发展现状
        1.3.1 焊接过程研究的手段
        1.3.2 电弧形态研究现状
        1.3.3 焊丝干伸长研究现状
        1.3.4 熔滴过渡行为研究现状
    1.4 课题主要研究内容
    1.5 本章小结
第2章 旋转电弧传感GMAW及焊接图像采集系统
    2.1 引言
    2.2 旋转电弧传感GMAW焊接系统
        2.2.1 焊接系统
        2.2.2 信号采集系统
    2.3 焊接图像采集系统
        2.3.1 背光源选型
        2.3.2 复合滤光系统设计
    2.4 本章小结
第3章 旋转电弧平堆焊图像处理及形态分析
    3.1 引言
    3.2 旋转电弧平堆焊图像预处理
        3.2.1 ROI提取
        3.2.2 灰度变换
        3.2.3 图像去噪
        3.2.4 图像增强
        3.2.5 阈值分割
    3.3 旋转电弧平堆焊图像边缘检测与面积提取
        3.3.1 边缘检测
        3.3.2 电弧面积提取
    3.4 旋转电弧平堆焊形态分析
        3.4.1 旋转一周电弧弧长变化
        3.4.2 旋转一周电弧面积变化
        3.4.3 旋转一周焊接电流变化
    3.5 本章小结
第4章 焊丝干伸长和弧长视觉提取及动态变化分析
    4.1 引言
    4.2 焊丝干伸长算法提取及模型的建立
        4.2.1 焊丝干伸长算法提取
        4.2.2 焊丝干伸长模型的建立
    4.3 电弧弧长算法提取及模型的建立
        4.3.1 电弧弧长算法提取
        4.3.2 弧长模型的建立
    4.4 焊丝干伸长和弧长模型
    4.5 焊丝干伸长和弧长动态变化分析
    4.6 本章小结
第5章 熔滴图像处理及过渡行为分析
    5.1 引言
    5.2 熔滴过渡图像处理
        5.2.1 熔滴过渡图像预处理
        5.2.2 熔滴图像组合增强处理
        5.2.3 熔滴边界提取及边缘拟合
        5.2.4 熔滴等效半径确定
    5.3 旋转电弧熔滴受力分析及生长模型
        5.3.1 旋转电弧熔滴受力分析
        5.3.2 旋转电弧熔滴生长模型
    5.4 熔滴过渡行为分析
        5.4.1 熔滴过渡形态分析
        5.4.2 熔滴过渡频率分析
        5.4.3 熔滴过渡轨迹分析
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Study on arc characteristics and behavior of metal transfer in pulse current flux-cored arc welding of mild steel[J]. 张帅,程方杰,邸新杰,王东坡,曹军.  China Welding. 2016(04)
[2]Arc Behavior and Droplet Transfer of CWW CO2 Welding[J]. Zhi-dong YANG,Chen-fu FANG,Yong CHEN,Guo-xiang XU,Qing-xian HU,Xiao-yan GU.  Journal of Iron and Steel Research（International）. 2016(08)
[3]基于田口方法旋转电弧焊接工艺参数优化[J]. 毛志伟,徐伟,周少玲,陈斌,姜银松.  热加工工艺. 2016(11)
[4]基于图像处理技术的绝缘子放电电弧面积提取[J]. 方春华,周毅,王建国,贾伯岩,孙翠英,潘明龙.  电瓷避雷器. 2016(02)
[5]基于紫外图像相对光斑面积的绝缘子表面放电量化评估方法研究[J]. 丁培,马飞越,高原,郝金鹏,李军浩,李彦明.  电瓷避雷器. 2015(02)
[6]The Influence of Longitudinal Magnetic Field on the CO2 Arc Shape[J]. 常云龙,刘明旭,路林,A.S.BABKIN,Bo-Young LEE.  Plasma Science and Technology. 2015(04)
[7]旋转电弧传感理论数学模型研究及展望[J]. 毛志伟,罗香彬,周少玲,潘际銮,李凯莹,邓凡灵.  电焊机. 2014(02)
[8]复合绝缘子电晕放电紫外图像参数的变化特性及放电量估计[J]. 王胜辉,律方成,刘云鹏.  中国电机工程学报. 2013(34)
[9]GMAW熔滴过渡高速摄像系统与熔滴边缘提取[J]. 贾存锋,朱加雷,焦向东,乔溪,杨晓锋.  河北科技大学学报. 2013(04)
[10]不同参数下MIG焊电弧光谱波动特点[J]. 李志勇,张文朝,李岩,丁京滨.  焊接学报. 2013(01)

博士论文
[1]基于宽动态视觉传感的GMAW机器人焊接偏差实时识别及电弧监测研究[D]. 郭波.华南理工大学 2016
[2]高压干法GMAW电弧行为及熔滴过渡研究[D]. 李凯.哈尔滨工业大学 2014

硕士论文
[1]旋转电弧传感理论模型精确化与信号处理研究[D]. 陈斌.南昌大学 2017
[2]图像增强算法实现[D]. 王蓉.长江大学 2014
[3]药芯焊丝埋弧焊电弧稳定性研究[D]. 李珍平.太原科技大学 2014
[4]DE-GMAW电弧图像处理及匹配算法研究[D]. 王聪.南昌大学 2013
[5]脉冲MIG焊电弧物理特性光谱诊断[D]. 潘成刚.上海交通大学 2013
[6]窄间隙高速旋转电弧焊接工艺的研究[D]. 梅崯玺.上海交通大学 2010
[7]基于遗传算法的图像分割[D]. 黄菲.武汉科技大学 2008



本文编号：3165620