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《南昌航空大学》 2012年
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基于信息融合的窄间隙焊接检测系统研究

王健  
【摘要】:窄间隙焊适用于工业大型厚板的焊接,其焊接效率高、焊接质量好,在船舶、机械制造行业中得到广泛应用。焊接时侧壁熔合的情况是影响窄间隙焊接质量关键的部分。为了提高窄间隙焊接质量,本文利用多传感器信息融合的方法,通过两个CCD摄像机分别从前后方向采集窄间隙焊熔池图像,同时采集焊接过程中的焊接电流、电弧电压信息,研究其中与窄间隙焊侧壁熔合相关的特征信息。 本课题首先设计了双视觉图像信息和电参数信号的同步采集系统,通过自制的焊接电信号采集装置和多视觉传感装置采集焊接过程中的电参数和熔池图像。在WindowsXP系统平台上利用VisualC++6.0开发了多信息同步采集软件系统,该系统可以同时实现双视觉图像、焊接电流和电弧电压信号的同步采集。 本文采用的焊接方法是CO_2气体保护焊,图像采集选择了被动式视觉。由于焊接过程中存在弧光及飞溅带来的干扰,通过对不同滤光系统的实验对比,证明1064nm近红外波段的窄带滤光组合下,CCD摄像机采集效果最好。然后对双视觉熔池图像进行图像处理,经过中值滤波、Canny算子双阈值提取、去伪边、曲线拟合,从而得到完整的熔池边缘,经与原图对比,符合缘边轮廓信息。 通过对双视觉熔池图像信息的分析可以得到以下信息。利用电弧宽度大小反映侧壁熔合程度,电弧压缩越小,侧壁熔合效果越佳;利用时间间隔250ms的图片判断焊丝是否对中;将前后拍摄的熔池图像进行信息的融合,获得熔池三维特征信息。通过对采集的电参数的信息的分析,可以得出窄间隙摆动焊接电流基值存在周期性特征变化。然后将熔池三维特征信息和电流波形特征进行数据融合,并且将熔池图像和电流波形一一对应,分析电流波形周期性变化产生的原因,根据电参数采集频率大的特点,准确找到焊枪最大摆幅的时间点,对该时刻的电弧图像信息进行提取或预测,用以判断熔池侧壁熔合效果和焊枪对中性。
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TG441.7

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【参考文献】
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