关于LinLog感光技术的熔池图像采集系统研究.pdf

第十六次全国焊接学术会议论文r蜉掳 基于LinLog感光技术的熔池图像采集系统研究 李梦醒孙大为蔡艳 上海交通大学激光制造与材料改性重点实验室(200240) 李芳吴毅雄 摘要针对熔池图像存在的缺陷，建立了基于一种新的感光技术——LinLog技术的熔池图像拍摄系统，可以 克服拍摄熔池图像过程中强烈弧光的十扰，得到清晰完整的熔池网像。对此系统进行了试验验证，所得熔池图像 经过图像处理后。可以得到完整的熔池边缘及熔池几何特征参数，结果表明，此系统具有较高的应用价值。 关键词： 图像处理特征参数 熔池图像 LinL09感光技术 中图分类号：TG409 图像拍摄系统。在焊接过程中，熔池位于电弧下方，直 0前 言 接进入图像传感器的电弧光线很强，而由熔池反射的 近年来，利用机器视觉直接观察焊接熔池，通过图 光线较弱，熔池成像是明亮背景下暗物体的成像，很多 像处理获得熔池的几何形状信息，然后对焊接过程进 细节信息无法在图像上体现，不利于熔池特征的提取。 行闭环控制，已经成为一个重要的研究方向¨。1。焊 而文中所采用的LinLog感光技术具有对数特性曲线， 缝的宽度和深度等信息是影响焊接质量的重要因素， 在成像过程中压缩高亮区域并且扩展较暗区域的对比 而焊缝的宽度和深度与熔池的宽度和深度密切相关， 度，可达到抑制弧光、凸显熔池细节特征的效果。 因此获得清晰的熔池图像是保证焊接质量的重要环 1 普通感光技术下的熔池图像 节。另外，熔池几何形状的检测可以为焊接熔池数值 模拟的结果提供试验验证¨。41。但是，焊接过程中产 焊接区域的不同部位发光特性相差很大，熔池前 生的强烈弧光以及熔池类镜面反射等特性，使得实时 方区域温度非常高，会形成发出耀眼强光的等离子体 获取熔池信息比较困难一。。 (弧光)，熔池中后方和边缘Ⅸ域温度较低，只有很弱的 研究者为了克服弧光干扰，抑制背景噪声，得到清 光辐射，等离子体的辐射光强度远远超过熔池中后方 晰的熔池图像，提出了多种锯决方法，主要有复合滤光 的辐射光强与反射光强之和。一般的图像传感器采用 法帕。1和状态触发取像法旧J。复合滤光法指根据对弧 线性特征曲线，即入射光强与传感器输出信号之间是 光光谱的分析选取特殊组合的滤光片和减光片，组成 线性关系。强烈的弧光会使图像传感器的大部分感光 复合滤光器装在摄像机镜头前，只允许一定波长的光 单元在曝光时间内达到光照饱和，从而使相机感光单 通过，减小弧光的干扰。状态触发取像法指脉冲或短 元的输出达到电饱和，无法重现熔池图像中后方和边 路过渡焊接过程中，在弧光最小时触发摄像头拍摄取 缘区域的细节，造成图像信息的丢失。针对获取的熔 像。对于脉冲焊，在基值电流时触发；对于短路过渡 池图像，结合其应用情况，给出厂熔池图像存在的一些 焊，则在短路时刻(电压最小时)触发。但是，这两种方