[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

摘要

本发明公开了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，由CCD相机采集非对称角焊缝焊接的正面熔池图像，针对采集到的熔池图像的特点，利用研究的图像处理算法获取正面熔池图像的轮廓及焊枪在熔池图像中的位置，对焊枪在熔池中偏移规律以及焊后试件的熔透形态综合分析发现，当焊枪与厚板夹角变大时，角焊缝的厚板侧和薄板侧的母材熔化程度不同，焊枪相对熔池中心的位置也会向薄板一侧偏移，又由此偏移量建立偏移量与熔透形态的关系，从而实现对焊接质量的控制。

主权项

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。