激光视觉传感焊缝识别与自动跟踪系统

发布时间：2017-11-19 08:12

  本文关键词：激光视觉传感焊缝识别与自动跟踪系统

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【摘要】：焊接过程是一个复杂、非线性、干扰因素较多的过程,焊接热变形、错边、咬边以及焊缝间隙的变化等都是无法预测的,这些因素均会直接影响到焊接质量。因此,实时焊缝纠偏可以进一步提高焊接精度,尤其适用于焊接时易发生热变形的焊接材料,如本文所用到的铝合金板材。本文基于省科委项目,以低碳钢板、铝合金板的焊接为背景,针对MIG(熔化极氩气保护焊)焊接方法,对低碳钢板、铝合金板材的对接、搭接、角接进行焊缝跟踪实验。要实现焊缝跟踪控制,焊缝识别技术是核心技术之一。本文详细分析了影响焊缝图像的噪声类型及形成原因,并且介绍了图像处理的各种方法,经最终比较,提出了一种更加有效、精确的图像处理方案,该方案不仅可以提高焊缝图像处理速度,还可以提高焊缝特征点精确度。同时,对焊接过程中所采集到焊缝图像进行分析,影响其图像质量的主要因素有焊接飞溅以及焊接过程中所产生的弧光,为了尽可能降低焊接飞溅以及弧光对图像质量的影响,本文提出了在CCD摄像机前加特征波长的滤光片,同时采用遮光板对焊接飞溅以及弧光进行遮挡。除此之外,在图像处理时也增加了滤波运算。本课题采用实验室自主研发的焊缝跟踪装置,来实现焊缝的自动识别以及跟踪控制。在开焊缝跟踪以及不开焊缝跟踪的情况下,分别针对厚度在3-20mm范围内、坡口宽度在2-15mm范围内的低碳钢板、铝合金板在搭接、角接、对接形式下,采用VC++6.0图像处理软件,提取焊枪运动轨迹坐标。经过实验数据处理对比分析可以得知,在开焊缝跟踪的情况下,焊枪在水平方向上始终围绕焊缝中心上下波动,焊枪运动偏差保持在±0.69mm内。同时,在开焊缝跟踪的情况系,针对不同厚度低碳钢板、铝合金板在不同接头形式下进行了实际焊接,焊成形良好。实验结果表明,焊缝跟踪系统检测精度达到了±0.69mm。并且在使用焊缝跟踪系统对焊缝进行跟踪焊接过程中,其焊缝成形效果及焊缝质量远优于不使用该系统直接进行焊接的焊缝质量。除此之外,该焊缝跟踪系统可以实时进行焊缝错边自动检测,实验结果表明,焊缝错边检测系统的检测精度和灵敏度均满足实际生产要求,检测精度可达±0.2mm.激光视觉传感焊缝跟踪系统不仅提高了焊缝质量、焊接效率,同时也降低了人工劳动强度以及废品率,在很大程度上节约资源,降低了成本。
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG409

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本文编号：1202880