[发明专利]基于熔池动态特征的端缝焊接未熔合缺欠实时检测方法

权利要求书

1.一种基于熔池动态特征的端缝焊接未熔合缺欠实时检测方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

1)建立熔池显微视觉传感系统的图像坐标系UOV，使UOV的U轴正方向与焊接方向一致，在工控机中设置熔池形心U轴坐标阈值和熔池形心V轴坐标阈值

2)检测开始，采用熔池显微视觉传感系统，从焊接熔池后方拍摄熔池区域；

3)采用图像采集设备实时采集熔池瞬态高分辨率图像并将图像数据传输至工控机进行存储；

4)记当前时刻为t，由工控机对熔池瞬态高分辨率图像进行图像处理与特征提取，提取t时刻的熔池形心C在图像坐标系UOV下坐标并存储；

5)由工控机采用移动平均滤波方法对t时刻至t-m时刻的熔池形心U轴坐标数据进行平滑，得到平滑后的t时刻的熔池形心U轴坐标其中，m为大于1小于10的正整数；采用移动平均滤波方法对t时刻至t-n时刻的熔池形心V轴坐标数据进行平滑，得到平滑后的t时刻的熔池形心V轴坐标其中，n为大于1小于6的正整数；

6)通过判断条件和条件是否同时满足，以检测熔池形心U轴坐标在时域上是否存在跳变，若同时满足条件，则将t时刻标记为潜在未熔合缺欠出现时刻t_latent并存储；否则则检测条件和条件是否同时满足，以检测熔池形心V轴坐标在时域上是否存在跳变，若同时满足条件，则将t时刻标记为潜在未熔合缺欠出现时刻t_latent并存储，否则则直接进入步骤8)；

7)依次检测t-1时刻至t-k时刻是否为真实未熔合缺欠出现时刻，若t-1时刻至t-k时刻之间存在真实未熔合缺欠出现时刻，则直接进入步骤8)；否则则将t时刻标记为真实未熔合缺欠出现时刻t_real并存储，其中，k为大于1小于5的正整数；

8)判断所有图像是否已全部检测完，若全部图像已全部检测完，则结束检测，否则重复步骤3)至步骤8)。

2.根据权利要求1所述的基于熔池动态特征的端缝焊接未熔合缺欠实时检测方法，其特征在于：步骤1)中所述熔池形心U轴坐标阈值和所述熔池形心V轴坐标阈值的设置方法是根据无缺陷焊接状态下熔池形心坐标监测信号时域特征的统计结果设定。

3.根据权利要求1所述的一种基于熔池动态特征的端缝焊接未熔合缺欠实时检测方法，其特征在于：步骤4)中所述进行图像处理与特征提取包括以下步骤：

1)图像抓取；

2)基于灰度特征的ROI自动提取；

3)对称相邻中值滤波；

4)图像灰度自适应阈值分割；

5)最大连通域S提取；

6)计算S的形心坐标，即熔池形心坐标(u_c,v_c)。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于熔池动态特征的端缝焊接未熔合缺欠实时检测方法，其特征在于：步骤2)中所述熔池显微视觉传感系统包括高倍放大光学系统、滤光片和工业相机，所述工业相机和所述滤光片装配在一起，所述滤光片和所述高倍放大光学系统装配在一起；所述工业相机采用CCD相机或CMOS相机。

5.根据权利要求4所述的一种基于熔池动态特征的端缝焊接未熔合缺欠实时检测方法，其特征在于：所述高倍放大光学系统为光学放大倍数至少为2倍、景深D满足D≥2H·cosα的工业镜头，其中H为焊件的厚度，α为所述熔池显微视觉传感系统的主光轴与熔池所在平面之间的夹角，30°≤α≤80°。

6.根据权利要求4所述的一种基于熔池动态特征的端缝焊接未熔合缺欠实时检测方法，其特征在于：所述工业相机在外部触发模式下工作，最大敏感波长大于或等于1000nm，当分辨率为1024×1024像素时的最大帧频大于或等于150fps。

7.根据权利要求4所述的一种基于熔池动态特征的端缝焊接未熔合缺欠实时检测方法，其特征在于：所述滤光片为透红外滤光片或中心波长在600nm至960nm之间的带通滤光片。