第33卷第1期 2012年1月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.33
No.1
January2012
基于视觉的焊接缺陷熔池图像特征探讨
沈莹吉，王克鸿，潘明财，陈菲”（1.浙江纺织服装职业技术学院机电与轨道交通学院，宁波315211；
2.南京理工大学材料科学与工程系，南京210094）
摘要：针对MAG焊电弧光谱特点，采用被动式视觉传感方法，利用CCD摄像机配合近红外复合滤光系统消除弧光干扰，获取MAG焊熔池图像，从MAC焊焊接缺陷产生的机理及熔池流态出发，采用同步对比试验，研究了熔池图像特征与焊接缺陷的映射关系，提取出表面气孔、焊竭、焊穿等焊接缺陷所对应的焙池图像特征，结果表明，一种焊接缺陷往往有多种视觉图像特征，通过熔池图像特征判断表面气孔、焊竭、焊穿等焊接
缺陷具有良好可行性，为基于视觉的焊接缺陷自动在线预测提供了技术依据关键词：熔化极氧化性混合气体保护焊；视觉传感；焊接缺陷；图像特征
中图分类号：TC409 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253-360X(2012)01-0105-04
沈莹吉
将视频模拟信号转化为数字信号传递给计算机从而获取熔池图像
基于视觉的焊接缺陷熔池图像特征研究，主要
思路来自有经验的焊工焊接时通过观察熔池变化来实时调整工艺，保证焊缝成形良好根据这一思路，借助CCD摄像机模拟焊工眼晴来观察熔池，从视觉图像角度出发，研究气孔、焊穿等焊接缺陷产生前后，熔池熔渣形态、熔池半凝固区特征等变化，探寻熔池图像特征与焊接缺陷的映射关系，最终目的是通过视觉特征对焊接质量进行实时控制1,2]，目前，基于视觉传感的焊接质量控制已成为国内外学者研究的热点3，随着视觉技术的发展，利用视觉传感器观察熔池行为，反映焊接过程熔融金属动态行为，已成为重要研究方向（4,5)，文中采用被动式视觉传感方法，利用CCD摄像机配合复合滤光系统消除弧光干扰，采集熔池图像：通过同步对比试验，研究熔池图像特征与焊接缺陷的映射关系，提取出表面气孔、焊塌、焊穿等焊接缺陷所对应的熔池图像特征，
为基于视觉的焊接缺陷在线预测打下基础 1熔池图像采集系统
焊接熔池视觉传感系统如图1所示，该系统包括焊接电源、焊枪及行走机构、CCD摄像机、图像采集卡、滤光系统、计算机等，焊接时，CCD摄像机将熔池图像视频信息传输给图像采集卡，图像采集卡
收稿日期：2010-12-10 万方数据
焊接速度
焊接电源
焊枪及行走机构
Hcepl 口滤光系统
工作台
图像采集卡 t 计算机
图1MAG焊熔池图像采集系统
Fig. 1 MAG weld molten pool image acquisition system 2熔池图像特征与表面气孔缺陷关系 2.1常规工艺下典型熔池图像
焊接时，母材采用8mm厚低碳钢，Φ1.2mm H08Mn2SiA焊丝，80%Ar+20%C0，混合气体保护，坡口焊，射滴过渡，正常工艺下，焊接电流260 A，焊接电压28V，焊接速度30cm/min.
常规工艺下采集的典型熔池图像如图2所示，由图2可见，熔池边缘较平滑，熔池左右对称性较
好，电弧区、熔池液态金属、熔渣等较为清晰 2.2熔渣形态与表面气孔缺陷关系
熔渣是MAG焊碳钢熔池图像最重要的特征之一，包含丰富信息，如熔渣的流态、数量、位置和大小