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图像处理在自动焊接中的应用和展望
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(完整内容请下载后查看)图像处理在自动焊接中的应用和展望
陈彦宾 李俐群 陈凤东 陈杰
(现代焊接生产技术国家重点实验室,15001,哈尔滨,)
摘要:图像处理技术在自动焊接领域的应用已引起国内外学者的广泛重视。通过图像传感技
术获取焊接熔池直观丰富的图像信息,使用高效的图像处理算法,提取焊接熔池的特征信息,
用以实现自动焊接过程质量实时传感与控制。本文综合论述了图像处理技术在自动焊接中的
应用原理、数字图像的采集方法、数字图像的特征信息定义、广义数字图像处理技术及其对
自动化焊接理论研究和实践应用的推动作用。通过总结图像处理技术的研究和应用现状,综
合分析了图像处理技术在现代焊接技术中发展和应用的前景。
关键词: 图像处理
视觉传感 自动化焊接
中图分类号:TG665
现代焊接技术的自动化水平日益提高,焊接质量控制得尤为重要。在自动
化焊接中,焊接信息传感技术是焊接过程质量实时传感与控制的技术难点[1]。国
内外学者针对焊接过程中存在的声、光、电、热、磁等诸多物理和化学现象,采
用各种传感技术如声学传感、光学传感、温度场测定、熔池振荡信息等来监测焊
接过程质量[2-5],但是由于焊接过程具有多参数、高耦合及时变性的特点,传统
的传感方法尚未能取得令人满意的结果,难以实现焊接质量实时传感与闭环控
制。近年来,随着计算机视觉技术的发展,用机器视觉直接观测焊接熔池,通
过图像处理获取熔池的特征信息,建立焊接过程质量实时传感与控制系统,已成
为重要的研究方向[6-16]
。
利用机器视觉直接观测焊接熔池有明显的优点,采集的数字图像表象直
观,信息丰富,且数字化的图像据,可以实时传输到计算机高速缓存内,进行
实时处理,提取特征信息,并作出在线判决,使得实现焊接过程质量的实时传感
与控制成为可能。图 1 所示为焊接过程图像传感与控制系统结构[17]
。
在自动化焊接过程中,图像传感技术多用于焊缝跟踪[18-19]、焊接过程稳定性
监测[20-21]和熔透控制[22-23]等,而熔透控制以其难以直接监测的特点,更注重熔池
信息的捕获,通建立焊接熔池图像特征信息与熔深之间的映射关系,实现熔深
预测和控像传感技术以其独特的的优势,成为自动化焊接中质量控制关注
的焦点。
控制器
执行机构
摄像头
图像采集处理
监视器
焊炬
滤光片
图 1 焊接过程图像传感与控制系统
Fig. 1 System of image sensing and controlling in welding process
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