基于电流多特征融合的窄间隙P-GMAW摆动电弧传感焊缝跟踪方法

电弧传感是实现窄间隙焊接焊缝跟踪的主要方式之一。针对电弧传感稳定性差、可靠性低的问题,提出融合摆动周期内电流信息的多个统计学特征进行偏差提取的方法,克服单一数据特征容易受到电弧稳定性影响、导致传感精度下降的问题。首先,提取电流信号的多个时域特征,计算特征矩阵与偏差矢量相关性;然后,取相关性高的特征用主成分分析的方法进行融合,取前两个主成分作为观测数据;最后,基于多分类的支持向量机模型对其进行分类试验。试验结果表明最大误差为0.2 mm,0.1 mm以内的误差占93.75%。该方法对比传统方法精度有所提升,对比神经网络方法,所用训练样本少,训练过程更加简单。

面向无人船视觉感知的几何结构保护视差图像拼接

针对海上低纹理、大视差图像拼接过程中由于误对齐产生的伪影问题,提出一种基于点线特征配准和最佳接缝线融合的几何结构保视差图像拼接算法。在传统的基于点特征求解单应变换的基础上引入线段特征,并将潜在的共面局部线段合并为全局线段,为接缝线融合提供精准对齐的条件;在图像融合过程中,利用tanh度量的颜色差异和梯度差异以及引入显著性检测权重来设计接缝切割方法的能量函数,引导最佳接缝线避开图像中显著海上结构,从而确保结构边缘的连续性;使用SIFT flow方法校正拼接缝上的错位像素,实现几何结构准确的海上图像拼接。在20对不同场景数据上的拼接实验表明,与基准方法相比,所提算法的基于SSIM的接缝质量误差平均降低了44.6%,最多降低66.7%,基于ZNCC(zero mean normalized cross-correlation)的接缝质量误差平均降低了24.7%,最多降低了51.6%,能够有效地避免伪影,从而得到观感自然的拼接结果,满足无人船航行过程中对宽视场的需求。

熔焊缝缺陷弱磁检测实验研究

为实现熔焊缝缺陷的检测,基于弱磁检测技术,采用测磁传感装置对S06材料的焊缝进行检测,同时提出利用上、下测磁线圈的磁感应强度梯度曲线阈值线区分应力集中和缺陷信号的数据处理算法。结果表明:下测磁线圈的磁感应强度曲线在应力集中和缺陷处均存在磁异常特征,而上测磁线圈的磁感应强度曲线只在应力集中处存在磁异常特征;在应力集中处,上、下测磁线圈的梯度曲线均超出各自上下阈值线,而在缺陷处,仅下测磁线圈的梯度曲线超出其阈值线。此外,将缺陷信号借助二维图像显示的可视化方式进行分析,可以更加直观地对缺陷进行定位。

跨模态特征融合模板驱动的盾构隧道管片孔缝智能识别

基于点云的隧道数据处理方法已逐步替代人工用于盾构管片接缝识别中。但常规点云处理算法提取螺栓孔和接缝时会存在因附属设施遮挡造成错误识别的问题,导致目标识别精度降低。针对此问题,以广州2003年开通的某地铁线路某段地铁隧道数据为例,提出一种跨模态特征融合模板驱动的盾构隧道孔缝识别方法。首先将隧道断面点云的几何中心作为视点,以扫描测线为单元进行逐测线投影生成隧道二维图像;然后通过Canny边缘检测和Hough变换缓冲识别纵缝,对二维图像进行环片分割,并基于双模板匹配实现盾构环分类,依据环片模板进行螺栓孔和横缝的粗定位;最后利用螺栓孔点云DBSCAN聚类后的中心坐标对环片模板进行精校正,实现盾构隧道管片孔缝智能识别。研究结果表明:该方法在附属设施遮挡干扰等情况下能较好地实现孔缝精确识别。其中,设计的基于局部形态特征双模版驱动的盾构环片分类方法,可实现盾构环片的精确分类;设计的顾及盾构管片空间位置关系的孔缝识别方法,可有效提升孔缝识别精度。在识别率与耗时相近的情况下,本方法比同类方法识别精度更高,平均偏差更少,具有更好的准确性和鲁棒性。该方法将盾构隧道三维点云和二维点云投影图像进行数据特征融合的同时,能够顾及局部形态特征凭借双模板实现盾构环片的精确分类以及依据盾构管片的空间位置关系进一步提高孔缝识别精度。研究结果为进一步自动化精准识别盾构隧道接缝和螺栓孔目标信息提供参考。

基于多重约束的铁路隧道净空检测研究

为解决铁路隧道洞内无法准确获取扫描仪定位参数和高精度三维点云数据成果难题,基于激光扫描仪、惯性测量单元、里程计等传感器,提出多源数据融合处理算法,获得三维点云相对数据成果;利用隧道自身的环缝、螺栓孔洞结构形状特征,生成点云灰度及深度影像,实现管片环缝提取,结合环片固定宽度完成里程校准;根据误差传播规律引入靶标控制点联合解算,修正定位定姿误差和坐标转换,获取工程坐标系统下的三维点云数据;基于最小二乘二维ICP匹配算法进行点云模板匹配,提取轨道中心线。经实验测试,对里程及靶标控制等多重约束后,获得的三维绝对点云平均误差为3.2 cm;提取隧道断面,输入隧道设计断面线并等分处理,与轨道基准坐标系进行匹配,逐点计算断面激光点到设计轮廓线的垂直距离,完成了隧道净空检测。实验数据分析表明,基于惯性测量单元/里程计组合导航误差纠正模型,在里程及靶标控制等多重约束后,能够获得高精度的铁路隧道三维点云数据成果,实现铁路隧道的净空检测。

飞机蒙皮接缝特征的数据融合算法

利用计算机视觉技术对蒙皮接缝进行测量是该领域的主流发展方向,但单一的视觉测量方法具有自身的局限性。为进一步优化蒙皮接缝特征测量技术,提出了将线结构光视觉测量与面结构光视觉测量相结合的方法检测接缝特征,探索一种基于数据融合的蒙皮接缝特征测量算法,修正接缝的阶差值与间隙值以提高测量精度。依据两种结构光视觉测量技术的特点,利用分布式二级数据融合算法,通过数据对准、剔除异常值以及自适应加权融合相结合的方式,对两种结构光视觉测量数据进行融合处理,并应用于实际蒙皮接缝测量。试验结果表明,经过分布式二级数据融合处理后,阶差测量值最大均值误差为0.0319 mm,间隙测量值最大均值误差为0.0344 mm,阶差和间隙的平均误差分别降低了4%和30%。此融合算法均衡了两种结构光视觉测量技术的优势,降低了系统整体误差,为高效、准确测量蒙皮接缝提供了新思路。

无人机影像拼接多分辨率自适应无缝融合方法

本文针对无人机影像拼接中存在的几何错位和拼接缝问题,提出了一种联合应用最佳拼接缝算法和图像融合的方法,对影像几何错位和拼接缝区域进行修复和无缝融合。首先利用图切割算法搜索帧间拼接最小差异线,修复帧间几何错位;然后基于差异线建立条带融合兴趣区,且融合兴趣区范围大小随帧间色调曝光差异大小自适应变化;最后引入融合兴趣区掩膜改进拉普拉斯多分辨率图像融合算法,对帧间色调曝光差异进行平滑处理,实现无人机影像拼接的无缝融合。试验结果表明,相较于传统拉普拉斯融合算法,本文影像融合成果互信息平均提升了12.79%,峰值信噪比平均提升了21.48%,取得了自然无缝的目视效果,具有一定应用价值。

基于最佳缝合线和改进加权平均融合的图像拼接

为了解决图像拼接中出现的拼接缝和伪影问题,文章提出一种基于动态规划思想的寻求最佳拼接缝算法,采用改进的加权平均融合算法解决拼接缝问题。在图像配准方面,通过SIFT算法对图像进行特征匹配,并利用RANSAC算法去除误匹配点。在图像融合方面,给定一对对齐的图像重叠区域,利用动态规划思想来搜索最佳缝合线;然后结合改进的加权平均融合算法实现无缝拼接。实验结果表明,本文提出的算法有效消除伪影和拼接缝,实现两幅图像重叠区域之间的光滑过渡,符合人类的视觉感知效果。

基于三角函数的加权平均全景环视图像融合方法

全景环视(AVM)系统是减小汽车盲区的有效工具,针对已有AVM图像中存在的拼接缝以及拼接误差等问题,提出了两种依据像素坐标的三角函数值计算权值的像素级图像融合方法。对于短距AVM图像的融合,提出了一种以融合区域像素坐标的正弦/余弦值为融合权重的图像融合方法,命名为“时钟扫描图像融合法”;对于长距AVM图像的融合,提出了一种依据正切函数曲线拟合矩形融合区域,并利用正切函数系数构造权值区间确定各像素权重系数的方法,以同时顾及3条融合边界,称之为“tan—加权图像融合法”。研究结果表明,两种图像融合方法在消除相邻图像之间的拼接缝、提升融合图像的清晰度等方面具有良好效果,可实现融合区域的平滑过渡。

基于最佳缝合线的序列遥感图像拼接融合方法

在图像融合过程中常采用重叠区域像素加权融合方法,这会存在鬼影现象。为解决这一问题,提出了一种改进的最佳缝合线生成算法和沿最佳缝合线的融合方法,并将其应用于序列遥感图像的拼接融合。首先在重叠图像中,对重叠区域的边赋予权值,然后进行最大流最小割,最终获取最佳缝合线。在计算边权值时引入了图像梯度信息,使缝合线更准确。在图像融合时,沿最佳缝合线生成一个条带形融合区域,采用渐入渐出法对缝合线两侧的条带形融合区域图像进行过渡处理,使拼接后的图像更为真实。在序列遥感图像拼接上,采用捆绑调整算法调整拼接图像的参数来实现全局误差最小化。实验表明,该方法能够有效消除鬼影并且能获得准确的拼接图像与融合,对于序列遥感图像的拼接融合能够获得很好的效果。

塑件熔接缝形成的理论研究

在分析注塑成型中熔接缝形成过程的基础上 ,建立了熔接缝形成的模型 ,在充模阶段 ,利用前沿区喷泉流动的概念 ,建立“喷泉遭遇流”模型 ,在冷却阶段 ,利用分子扩散的理论 ,建立了熔接区弱连接模型。分析了熔接缝的三大特点(弱连接、垂直取向和表面V型槽)的形成过程 ,指出了垂直取向是在充模过程中产生的 ,弱连接、表面V型槽是在冷却阶段形成的。

熔接痕的形成机理及控制方法

分析了熔接痕的形成原因,指出了制品结构、模具设计制造和成型工艺对熔接痕的影响,最后从制品、模具、工艺等多方面系统地提出了调整熔接痕位置、控制熔接痕强度的措施,并针对大型注射件提出了多浇口进料顺序控制技术的原理和应用。

激光诱导击穿光谱对焊缝熔合区的元素成分分布分析

激光诱导击穿光谱(LIBS)是近十几年来快速发展的一种新的表面分析工具,由于具有分析速度快、灵敏度高等优点,故在材料科学领域引起广泛的关注。文中采用LIBS、扫描电子显微镜/能谱仪(SEM/EDS)和电子探针显微分析(EPMA)三种分析方法,对两类不同焊缝的熔合线区域进行线扫描分析,研究了Ni,Mn,C,Si等元素在熔合线区域含量的变化情况。结果表明,对于含量较高且焊缝和母材成分差别较大的Ni和Mn元素,三种方法获得了一致的分析结果,两试样焊缝内的Ni和Mn含量均高于母材,在熔合线区域明显体现出浓度梯度分布。三种方法根据Ni和Mn的浓度分布测得的熔合线区宽度值比较接近。对于含量较低且焊缝和母材成分差别较小的C和Si元素,采用SEM/EDS和EPMA时,焊缝与母材之间的成分差异没有分析出来;而采用LIBS时,两区域的成分差异则可以清晰的展现出来,在熔合区域能够清楚观察到浓度梯度分布曲线。LIBS的分析灵敏度明显高于SEM/EDS和EPMA,在分析低含量元素时更具优势。

基于SIFT的自适应旋转图像无缝拼接算法

针对旋转图像拼接融合过程中产生缝合线的问题,提出了基于尺度不变特征转换(SIFT)的自适应旋转图像无缝拼接算法。该方法在SIFT特征匹配的基础上,使用了最小距离加权算法融合图像。为减少算法计算加权因子的耗时,提出了加速融合策略,最终快速完成了无缝拼接。实验结果表明,该算法的融合效果好,速度快,稳定性好。

不同裂纹位置焊接接头J积分有限元数值分析

针对焊接接头中母材、焊缝、热影响区的性能各不相同的问题,利用有限元方法,建立了焊接接头有限元计算模型,编写了J积分有限元计算程序。计算结果表明,在平面应变和平面应力两种状态下,焊接接头三个不同裂纹位置的J积分值与全母材和全焊缝材料的J积分值均不相同,但具有一定的规律性;裂纹分别处于焊接接头不同位置时的J积分有限元计算结果也不相同。根据各种情况下的有限元计算结果,结合焊接结构安全评定的工程实际提出了指导意见和建议。

注射制品熔接痕解决方法

熔接痕为制品在注射生产过程中最为常见的外观缺陷之一,通过介绍制品熔接痕产生的原因进行系统地分析,并采用成型工艺参数调整、模具结构设计优化等方法解决熔接痕问题,对实际案例结合仿真分析加以讨论。经实际生产验证,该方法对解决注射制品熔接痕有一定的参考作用。

基于网格运动统计算法和最佳缝合线的密集重复结构图像快速拼接方法

针对常用的图像拼接算法对具有密集重复结构的图像会产生大量误匹配点从而出现明显鬼影且耗时较长的问题,将网格运动统计(GMS)算法与最佳缝合线算法相结合,提出了一种密集重复结构的图像快速拼接方法。首先,在图像的重叠区域提取大量粗匹配点;接着,采用GMS算法进行精匹配,然后在此基础上估计变换模型;最后,采用基于动态规划思想的最佳缝合线算法完成图像拼接。实验结果表明,将所提算法应用于两组具有密集重复结构的图像上,不仅可以有效消除鬼影,得到理想的拼接效果,而且显著减少了拼接时间;平均拼接速度分别是传统尺度不变特征变换(SIFT)和加速稳健特征(SURF)算法的7.4倍和3.2倍,分别是结合区域分块的SIFT算法和SURF算法的4.1倍和1.4倍。所提算法能够有效地消除密集重复结构拼接时的鬼影,同时缩短了拼接时间。

存在流水孔的角焊缝移动焊接机器人跟踪

为提高焊接的质量和效率,研究了一种能够准确跟踪存在流水孔和焊缝终点的角焊缝机器人。起弧后,利用旋转电弧传感器识别焊枪相对于角焊缝的位置,基于轮、水平滑块和垂直滑块的协调运动跟踪连续的空间弯曲角焊缝;同时,研究了利用视觉传感器识别流水孔的起点、终点和焊缝终点的工作原理;研究了基于多传感器融合技术对存在流水孔和焊缝终点的角焊缝的跟踪;并进行了弯曲角焊缝、存在流水孔和焊缝终点的角焊缝的跟踪实验以及焊角形貌观察实验.结果表明,所设计的机器人能够准确地跟踪存在流水孔的角焊缝.

钢铝异种金属对接接头激光填丝熔钎焊工艺研究

采用光纤激光和铝硅焊丝对2.5 mm厚6013铝合金和镀锌低碳钢的异种金属对接接头进行了激光填丝熔钎焊,试验研究了激光功率、偏移量、送丝速度等焊接工艺参数以及坡口角度对焊缝成形的影响,表征了典型焊缝界面处的微观组织,评估了钢/铝熔钎焊对接接头的抗拉强度。试验结果表明:在适当焊接参数下可以获得成形良好、无气孔缺陷和裂纹,且具有一定抗拉强度的钢/铝对接接头。在钢板采用30°坡口时,接头最大抗拉强度为88 MPa,45°坡口时强度可以达到135 MPa。

某电厂水冷壁管断裂失效分析

通过宏观检验、化学成分分析、力学性能试验、金相检验、扫描电镜断口分析等方法,分析了某电厂水冷壁管断裂失效的原因。结果表明:该水冷壁管断裂是由疲劳裂纹扩展造成的,裂纹起源于水冷壁管与鳍片焊接的焊缝未熔合缺陷处,裂纹沿水冷壁管的向火侧与背火侧同时扩展,最终造成水冷壁管垂直于钢管轴向发生横向断裂;焊缝硬度偏高并且存在未熔合焊接缺陷是造成该次断裂失效的内因,电厂启停炉及负荷波动过于频繁是造成该次断裂失效的外因。