[发明专利]一种适用于深熔K-TIG焊熔池和锁孔入口特征参数的提取方法

说明书

本发明涉及一种适用于深熔K‑TIG焊熔池和锁孔入口特征参数的提取方法，包括以下步骤，在深熔K‑TIG的焊接图像中划分并选取锁孔电弧区域图像P1、熔池中部区域图像P2和熔池尾部区域图像P3；获取图像P1的电弧边缘曲线，根据电弧边缘曲线获取电弧边缘最左侧边缘像素点(x₁,y₁)、最右侧边缘像素点(x₂,y₂)和尾部边缘像素点(x₃,y₃)；对图像P2的左侧区域和右侧区域提取边缘后进行边缘拟合处理，得到两个边缘曲线f₁(x,y)和f₂(x,y)；对图像P3提取边缘得到图像P3真实边缘像素点集M3，对点集M3进行边缘拟合处理，得到边缘曲线f₃(x,y)；定义并表征锁孔入口和熔池的特征参数。

技术领域

本发明涉及焊接监测技术领域，特别是涉及一种适用于深熔K-TIG焊熔池和锁孔入口特征参数的提取方法。

背景技术

TIG焊(Tungsten Inert Gas Welding)，又称为非熔化极惰性气体保护电弧焊。锁孔效应TIG(Keyhole Tungsten Inert Gas，K-TIG)焊是在传统的TIG焊接方法基础上，通过特制的水冷焊枪，配合大直径钨极，采用大焊接电流产生能量大、挺度高、穿透力强的电弧，大电流电弧作用于焊件表面使焊件金属熔化，在电弧压力的作用下，焊件表面向下凹陷并且把熔化的液态金属挤向四周，使得熔池内部形成类似激光焊的贯穿锁孔，部分电弧等离子体从背面锁孔穿出。熔池的形状包含丰富的特征，能在一定程度上反映焊缝熔透状态、焊缝宽度等信息。

常规获取熔池特征信息的方法一般是在焊接后对工件进行切样，通过打磨、抛光、腐蚀等环节，再采用低倍显微镜拍摄切样，进一步分析熔池特征，但是这种方法步骤繁琐，效率较低，当焊接参数较多时需要花费大量时间制作试样，同时该方法通过建立预测模型去控制焊接过程而无法实现在线监测和调整焊接参数。

焊接视觉检测是获取熔池特征参数重要手段之一，通常在焊接熔池前上方或者后上方搭建一套基于高动态范围CCD工业相机的视觉检测系统，采集关于电弧、熔池以及焊缝的焊接图像，然后提取焊缝边缘点位置信息。然而，由于焊接图像通常存在较多的椒盐噪声，现有技术难以有效提取熔池和锁孔入口的几何特征参数。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种适用于深熔K-TIG焊熔池和锁孔入口特征参数的提取方法，将焊接图像划分为多个区域，采用不同处理方法求出各个区域的边缘轮廓曲线，最终提取熔池和锁孔入口的几何特征参数，该特征参数提取方法具有较高的有效性和时效性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于深熔K-TIG焊熔池和锁孔入口特征参数的提取方法，包括以下步骤，

根据熔池和锁孔入口的形态特征与灰度值，在深熔K-TIG的焊接图像中划分并选取锁孔电弧区域图像P1、熔池中部区域图像P2和熔池尾部区域图像P3；

获取图像P1的电弧二值化图像，根据电弧二值化图像获得电弧边缘曲线，根据电弧边缘曲线获取电弧边缘最左侧边缘像素点(x₁,y₁)、最右侧边缘像素点(x₂,y₂)和尾部边缘像素点(x₃,y₃)；

选取图像P2的左侧区域和右侧区域作为ROI，对两个ROI提取边缘并采用最大连通域搜索法消除伪边缘，得到两个ROI真实边缘像素点集M1和M2，对点集M1和M2进行边缘拟合处理，得到两个ROI的边缘曲线f₁(x,y)和f₂(x,y)；

对图像P3提取边缘并采用随机抽取一致法消除伪边缘，得到图像P3真实边缘像素点集M3，对点集M3进行边缘拟合处理，得到边缘曲线f₃(x,y)；