基于改进CLAHE算法的复杂场景下熔池轮廓分割

针对包含钨极、送丝杆、金属氧化物等多要素的复杂场景下熔池图像对比度较低、干扰区域过多,致使熔池轮廓难以分割的问题,本文将CLAHE(限制对比度自适应直方图均衡化)算法应用到熔池图像处理领域。首先对图像去噪,然后采用一种基于改进CLAHE算法的熔池图像分割算法对图像进行增强处理,然后利用Otsu算法对增强后的图像进行分割。该改进CLAHE算法方法结合了CLAHE算法和伽马校正,克服了原始图像对比度低,干扰区域多的缺陷。随机选取了3幅复杂场景下的熔池图像进行了处理,并与其他算法进行对比。结果表明,本文所提算法在增强效果和分割效果上均有明显提升,不仅改善了熔池边缘对比度,还抑制了干扰区域,提高了熔池轮廓分割的准确性和完整性,有助于自动焊精确识别熔池边缘,防止出现咬边,确保焊接质量。

基于边缘导向算子模板匹配的熔池轮廓提取方法

轮廓提取作为熔池的基本视觉形态特征,在焊接质量在线监测中起着重要作用.文中建立了非熔化极惰性气体保护电弧焊(tungsten Inert gas welding, TIG)焊接工艺环境下的熔池视觉传感系统,采集了高质量的熔池图像.针对TIG焊不锈钢熔池图像中弱边缘检测的难点提出了一种基于边缘导向算子模板匹配的熔池轮廓提取算法(operator template matching based on edge direction guidance, OTM-EDG),算法中首先基于非线性灰度变换方法增强弱边缘.之后利用4个方向的Sobel算子与熔池图像进行卷积操作来判断后端弱边缘的方向并计算梯度图.最后对梯度图进行边缘连接操作以及基于数学形态学的边缘平滑操作,得到需要提取的熔池轮廓.结果表明,文中算法能够提取到封闭完整且定位准确的TIG焊不锈钢熔池轮廓.在实际焊接环境中具有较高的鲁棒性,有效解决了熔池区域弱边缘难以准确检测的问题.

基于熔池运动特征的选区激光熔融过程状态检测方法

选区激光熔融是一种极具发展前景的金属增材制造技术,由于加工过程容易产生各种缺陷,过程监控对于产品质量的控制显得尤为重要。熔池变化特征是最有效的监测手段之一,但是传统的熔池几何特征缺乏与不同熔化状态的准确对应关系。针对该问题,根据熔池特点提出一种新的熔池运动特征用于描述运动熔池的变化规律。首先利用激光扫描位置数据确定熔池的移动方向及质心,然后通过设定3个不同尺度的阈值来捕捉飞溅,并结合连通分量分析方法提取熔池区域和飞溅,进一步消除熔池感兴趣区域中的飞溅。接着将熔池质心到熔池边界轮廓的距离按顺时针方向展开,获得一个36维的矢量特征用于描述运动的熔池。最后,利用k均值聚类算法分别对同一工艺参数和不同工艺参数下获取的熔池进行了聚类分析,并与传统的熔池几何特征进行了对比。实验结果表明,提取的36维熔池运动特征可以较好地区分熔池移动方向及不同的熔化状态,为选区激光熔融过程在线监控提供了一种新的思路。

倾斜基板激光熔覆GH3536熔池形貌的仿真与实验研究

采用实验与仿真相结合的方法研究了工艺参数及基体倾斜角度对激光熔覆GH3536熔池流场及轮廓的影响。研究结果表明:倾斜基体激光熔覆时,基体倾斜导致的激光能量密度及粉末浓度的降低对熔高有显著影响,送粉量及激光能量的适度增加能够有效弥补熔高的降低;熔池内部存在的马兰戈尼对流分为前后流场,前流场主导轮廓前沿坡角,后流场主导熔高;基体倾斜时重力会加强相应方向的流场,进而影响最终的熔池轮廓。上坡熔覆时熔池轮廓下凹,下坡熔覆时熔池前沿更加平缓。结合温度场及流场分析基体倾斜对激光熔覆轮廓的影响,对于采用激光熔覆技术修复工作区间有限的倾斜面结构如燃烧室内部,在工艺参数调整及修复路径规划方面具有重要的指导作用。