脈沖TIG焊熔池寬度變化過程的實驗檢測

《脈沖TIG焊熔池寬度變化過程的實驗檢測》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、8焊管·第20卷第1期·1997年1月脈沖TIG焊熔池寬度變化過程的實驗檢測鄭　煒　戴　明　王　為　武傳松　吳　林(哈爾濱工業(yè)大學(xué)　150001)　　摘　要　建立了一套以計算機視覺焊縫正面檢測為基礎(chǔ)的脈沖TIG焊熔池寬度變化過程的實驗檢測系統(tǒng)。提出了脈沖基值期間動態(tài)熔池圖象的采集和存貯方法,設(shè)計了熔池圖象處理及熔池寬度檢測的計算機軟件。通過2mm低碳鋼板表面堆焊的工藝實驗,檢測了脈沖電流及焊接速度對熔池寬度變化過程的影響。主題詞　脈沖焊　　TIG焊　　熔池　　寬度　　實驗　　檢測　　圖象處理1　前　　言眾所周知,

2、熔化焊過程中熔池的尺寸和形狀對最終的接頭質(zhì)量有重要影響,因此通過實驗檢測獲得熔池尺寸和形狀的信息,對我們更好地理解焊接過程中所發(fā)生的復(fù)雜現(xiàn)象以及進一步控制焊接過程具有重要意義。但是,由于焊接過程中強烈的弧光干擾及熔池內(nèi)液態(tài)金屬的劇烈運動,使得實驗檢測熔池尺寸和形狀十分困難。脈沖TIG焊在全位置焊、窄間隙焊、薄件焊接等方面有著廣泛的應(yīng)用。由于其焊接過程的非穩(wěn)態(tài),使得脈沖TIG焊熔池的尺寸和形狀在焊接過程中始終是非穩(wěn)態(tài)變化的,即在脈沖峰值期間工件被加熱熔化,熔池擴大;在脈沖基值期間工件冷卻凝固,熔池縮小。對熔池這一復(fù)

3、雜的變化過程,目前研究的較少,因此,開展這方面的工作是十分必要和有意義的。作者針對脈沖TIG焊熔池變化的特點,建立了一套基于計圖1實驗檢測系統(tǒng)硬件框圖算機視覺的檢測系統(tǒng),對脈沖TIG焊熔池寬度的變化過程進行了實驗檢測。386計算機是整個系統(tǒng)控制的核心,它響應(yīng)8031單片機系統(tǒng)發(fā)出的中斷信號,通過圖象2　實驗檢測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)卡實現(xiàn)圖象采集、轉(zhuǎn)貯最終記錄在磁盤上。圖圖1所示為實驗檢測系統(tǒng)的硬件框圖。象卡上共有1M的圖象存貯空間,可存貯工業(yè)攝像機、錄像機、電視機、監(jiān)視器及圖象512×512分辨率的圖象四幅。焊接規(guī)范參

4、數(shù)卡共同完成了熔池區(qū)景象的攝取、記錄、觀(電流、焊速、脈沖頻率等)由單片機系統(tǒng)進行察、轉(zhuǎn)換和監(jiān)視等一系列功能。IBM—PC控制。整個系統(tǒng)的精度高,再現(xiàn)性好。?1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第20卷第1期　　　　　鄭　煒等:脈沖TIG焊熔池寬度變化過程的實驗檢測93　熔池圖象的獲取、存貯及處理在每個基值期間取三幅熔池圖象,若忽略電獲取熔池區(qū)圖象的目的是為了獲得熔池弧熱慣性的影響,則可認為每個脈沖期間的寬度的變化規(guī)律。由于脈

5、沖峰值期間強烈的最大焊縫寬(該值可從每幅圖象中獲取)即是弧光干擾,在沒有背景光的情況下無法獲得脈沖基值開始時刻的熔池寬度。這樣由每個可辨認的熔池區(qū)圖象,而在脈沖基值期間,當(dāng)脈沖基值期間所獲取的四個熔寬信息,基本弧光強度合適時方可獲得能夠辨認的圖上可反映這一期間的熔寬變化趨勢。由于每[1]象。為了反映熔池寬度的變化過程,我們擬個脈沖基值期間要取三幅圖象,這就要求圖圖2一個脈沖基值期間的典型熔池圖象象獲取、轉(zhuǎn)貯的速度必須快、存貯量必須少。為此,將圖象卡的四個圖象頁分為兩部分,第0頁作實時采像用,第1、2、3頁作圖象緩

6、沖區(qū)用,將采得的圖象暫存于圖象緩沖區(qū)中,待所有圖象采集完畢后再記錄到磁盤上。同時,在第0頁采來的圖象上只取熔池區(qū)256×256像素(pixel)面積的區(qū)域,且在轉(zhuǎn)貯時將分辨率降低四倍,這樣,每幅熔池的圖象為128×128像素,作為緩沖區(qū)的三個圖象頁共可存貯48幅圖象。經(jīng)標(biāo)定,圖象與實際熔池的比例為橫向0.1mm?pixel,縱向0.2mm?pixel。圖2所示為一個脈沖基值期間所采的三幅典型熔池區(qū)圖象。在圖象信息獲取和存貯過程中,必然會引入噪聲,噪聲的存在將嚴重影響圖象信息特征的提取和識別,為此必須進行圖象的去噪

7、處理。經(jīng)過反復(fù)試驗,并比較圖象處理的效果,我們最終采用了先將圖象進行中值濾[2]波,然后再進行一次參數(shù)適當(dāng)?shù)腇IR線性[3]數(shù)字濾波的方法。實踐證明,經(jīng)過這樣的復(fù)合去噪處理后,其去噪效果較為理想。圖3所圖3去噪前后熔池圖象灰度分布示為去噪前后熔池圖象灰度分布的對照。(X軸對應(yīng)熔池縱向,Y軸對應(yīng)熔池橫向)?1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.10焊管·1997年1月　　熔池圖象經(jīng)去噪處理后,雖然噪聲大為為v=1.4mm?s)。可

8、見脈沖基值期間熔池寬減輕,但圖象的一些細節(jié)也變得模糊難辨了。度的變化近似于指數(shù)衰減。Ip越小,即Ip與為了有效地檢測熔池及焊縫的邊緣,經(jīng)過反Ib越接近,熔池寬度的衰減量越小,這時熔池[3]復(fù)試驗,我們采用了Laplace邊緣增強法。冷卻凝固、結(jié)晶的速度也越慢。實踐證明,經(jīng)過邊緣增強處理后,焊縫與熔池邊緣清晰可辨,為焊縫及熔池邊緣檢測作好了前處理。4　焊縫及熔池的邊緣檢測由