[发明专利]基于熔池动态特征的端缝焊接未熔合缺欠实时检测方法

摘要

基于熔池动态特征的端缝焊接未熔合缺欠实时检测方法，属于焊接质量控制技术领域。本发明针对薄壁端接接头精密焊接过程，旨在实现对因工件母体结构缺欠、焊偏、热输入和散热条件变化等导致产生的焊缝未熔合缺欠的实时检测，利用视觉传感技术采集焊接过程中熔池瞬态高分辨率图像，采用数字图像处理方法识别熔池特征区域形心位置，通过监测熔池特征区域形心位置在焊接过程中的动态细微跳变实现端缝焊接未熔合缺陷的实时检测。本发明能够为端接焊缝成形质量的在线反馈控制提供基础，并为后续的焊缝质量分析和焊接工艺优化提供可追溯的依据，可应用于薄壁金属结构精密焊接场合，尤其适用于蓄压器膜盒等航天构件的焊接制造。

主权项

一种基于熔池动态特征的端缝焊接未熔合缺欠实时检测方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：1)建立熔池显微视觉传感系统的图像坐标系UOV，使UOV的U轴正方向与焊接方向一致，在工控机中设置熔池形心U轴坐标阈值和熔池形心V轴坐标阈值2)检测开始，采用熔池显微视觉传感系统，从焊接熔池后方拍摄熔池区域；3)采用图像采集设备实时采集熔池瞬态高分辨率图像并将图像数据传输至工控机进行存储；4)记当前时刻为t，由工控机对熔池瞬态高分辨率图像进行图像处理与特征提取，提取t时刻的熔池形心C在图像坐标系UOV下坐标并存储；5)由工控机采用移动平均滤波方法对t时刻至t‑m时刻的熔池形心U轴坐标数据进行平滑，得到平滑后的t时刻的熔池形心U轴坐标其中，m为大于1小于10的正整数；采用移动平均滤波方法对t时刻至t‑n时刻的熔池形心V轴坐标数据进行平滑，得到平滑后的t时刻的熔池形心V轴坐标其中，n为大于1小于6的正整数；6)通过判断条件和条件是否同时满足，以检测熔池形心U轴坐标在时域上是否存在跳变，若同时满足条件，则将t时刻标记为潜在未熔合缺欠出现时刻t_latent并存储；否则则检测条件和条件是否同时满足，以检测熔池形心V轴坐标在时域上是否存在跳变，若同时满足条件，则将t时刻标记为潜在未熔合缺欠出现时刻t_latent并存储，否则则直接进入步骤8)；7)依次检测t‑1时刻至t‑k时刻是否为真实未熔合缺欠出现时刻，若t‑1时刻至t‑k时刻之间存在真实未熔合缺欠出现时刻，则直接进入步骤8)；否则则将t时刻标记为真实未熔合缺欠出现时刻t_real并存储，其中，k为大于1小于5的正整数；8)判断所有图像是否已全部检测完，若全部图像已全部检测完，则结束检测，否则重复步骤3)至步骤8)。