[发明专利]基于正面熔池图像特征的非对称角焊缝焊接质量检测方法

权利要求书

1.一种基于正面熔池图像特征的非对称角焊缝焊接质量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)安装及调试实验装置，将CCD相机沿焊接方向安装在自动焊机器上并且其与水平面的夹角为60°；焊枪角度β定为焊枪与厚板一侧的实际夹角，对β分别取30°、45°、60°三组进行试验，工件放置在支架上，焊枪角度45°时，焊枪中心垂直于水平面；所述自动焊机器为时代TDW4000脉冲TIG焊焊机；

步骤(2)进行焊接试验，采集熔池图像，非对称角焊缝焊接试件包括厚板和薄板，取焊后焊接试件中段，沿垂直于焊缝轴线方向截取试样，切割、打磨、抛光后并用腐蚀剂进行腐蚀，在金相显微镜下观察不同组角焊缝两侧的熔透情况；由于TIG焊焊接时弧光干扰较强，选取脉冲焊焊接电源并在基值电流段获取熔池图像；

步骤(3)图像滤波处理，为除去熔池图像中存在的噪声，先对图像进行中值滤波处理，再用巴特沃斯低通滤波器通过低频过滤掉或者衰减高频，减弱了弧光以及反射的弧光对图像处理的干扰，大大削弱了弧光对于区分熔池边界的影响；

步骤(4)直方图均值化处理，直方图均衡化利用灰度变换自动调节扩大图像的动态范围，提高了对比度和灰度色调的变化，使图像边界清晰；

步骤(5)图像边缘提取，使用Canny双阈值进行边缘检测，再利用多项式对熔池图像边缘和钨极边缘进行拟合，可以得到边缘；

步骤(6)提取熔池中心和焊枪中心，获得二者偏移量，提取正面熔池图像边缘轮廓横坐标的最小值记为P_min和最大值记为P_max，焊枪边缘横坐标的最小值记为Q_min和最大值记为Q_max，易得到熔池中心的横坐标为P_W＝(P_max-P_min)/2，焊枪中心的横坐标为Q_w＝(Q_max-Q_min)/2；经对图像标定后得到1pixel的实际宽度b，所以焊枪的实际偏移量△W＝(Q_w-P_W)*b；

步骤(7)建立焊枪偏差量与熔透形态的关系，随着焊枪与薄板夹角的增大，厚板熔深减小，薄板熔深增大，利用此关系可通过调整焊枪角度来改善未熔合缺陷或焊透情况。

2.根据权利要求1所述的基于正面熔池图像特征的非对称角焊缝焊接质量检测方法，其特征在于：上述步骤中采用的视觉传感装置包括CCD摄像机、图像采集卡和中心波长为650mm的窄带滤光片，采集到的图像经电力注射器直接传输到计算机。

3.根据权利要求1所述的基于正面熔池图像特征的非对称角焊缝焊接质量检测方法，其特征在于：上述步骤的焊接条件为：采用非填丝TIG焊焊接方法且电源频率为2Hz，基值电流为50A，峰值电流为180A，试验材料为Q235，焊接速度为3mm/s，保护气体为Ar；厚板尺寸170mm×50mm×6mm，薄板尺寸170mm×50mm×2mm。