MAG焊熔池图像不变量分析+文献综述(4)
主要研究内容：
(1) 针对MAG焊电弧光谱特点，建立熔池视觉传感采集系统，采用复合减光、滤光系 统排除弧光干扰，采集各种设定情况下的熔池图像；
(2) 优化图像处理方法，合理设计图像处理流程，对典型熔池图像进行特征信息分析；
(3) 制定MAG焊焊接工艺试验，主要针对气孔、夹渣、未焊透等焊接缺陷进行研究，设计极端的实验条件，如保护气体流量不足等；
(4) 对通过CMOS摄像机采集到的焊接熔池图像进行不变量分析，找出其视觉特征。
(5) 设计基于熔池视觉图像不变量的图像处理软件。
2 MAG焊焊接熔池视觉图像采集试验
针对Q235的MAG焊接过程，通过设置不同的工艺参数、改变实验条件利用焊接机器人和CMOS摄像机等组成的采集系统对焊接熔池图像进行采集。
2.1试验材料与试验采集系统
（1）试验材料
本课题选用的焊接母材是Q235，厚6mm,长250mm,宽100mm。根据Q235的化学成分，本试验选择直径1.2mm的H08Mn2Si焊丝。采用80%Ar+20%CO2气体保护。
（2）试验采集系统
本文采用MAG焊熔池图像采集系统。其中，行走机构是安川机器人MOTOMAN-MH6，配合焊枪TBI450和焊机福尼斯TPS4000。采集系统中采用德国映美精（IMAGING SOURCE）的DMK BUC02的工业数码摄像机，日本COMPUTAR 16mm的镜头，滤光减光片组，普通计算机及相关采集软件等。焊接系统构成如图2.1。
图2-1-1焊接系统构成
① 行走机构
安川机器人MOTOMAN-MH6如图2-2-2，是高速机器人手臂，安装空间需求小，有6公斤的有效载荷。通过DX 100可编程控制器控制吹冰轴机械手臂可以很容易地处理各种应用程序，并提供卓越的可重复性。
图2-1-2 安川机器人MOTOMAN-MH6 图2-1-3 福尼斯TPS4000
② 焊机
福尼斯TPS4000（如图2-1-3）是全数字化微处理器监控的逆变电源。适用于多种焊接方法，以及能够满足多种多样的焊接任务。最大焊接电流400A，能够满足最苛刻的工业要求。主要应用于：汽车及其零部件制造、仪器仪表制造、化工工程、机械工程、铁路车辆以及船舶工业等领域。
③ 采集系统
（1）CMOS摄像机
本试验选用德国映美精（IMAGING SOURCE）的DMK BUC02的工业数码摄像机。实物图如图2-1-4所示。
图2-1-4德国映美精工业摄像机
DMK是指黑白单色相机，BU是指支持外触发。该摄像机内含Micron公司生产的2/3 "CMOS传感器，响应波长范围在0.4～1.1m之间。
（2）减光片
本试验选取980nm近红外取像窗口并配以0.1%的减光片以减弱进入CMOS的光强，以防止光饱和的产生。具体实物如下图2-1-5(b)所示。
图2-1-5 减光片
（3）镜头
本试验选用像面尺寸为2/3 "的CMOS镜头，根据上述公式推算，采用焦距为16mm的镜头效果好。故本试验采用日本COMPUTAR 16mm的镜头（实物如图2-1-6所示）。该镜头具有低变形率、在整个屏幕范围内具有高对比度及清晰图像等优点。
图 2-1-6实物图
2.2 工艺试验方案
利用CMOS摄像机配合复合滤光系统来消除弧光干扰，找出影响焊接质量的各种工艺条件，制定出焊缝缺陷产生的工艺条件，在极端的实验条件下（如保护气体气流量不足，焊接电流过低等情况下）和正常条件下，利用光路系统（CMOS摄像机+滤光片+减光片）和电路系统（电压传感器+A/D转换板+自行设计的控制电路）进行焊接和熔池图像的采集。
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