脈沖熔化極氣體保護焊熔池圖像的檢測與處理

齊軍

【摘 要】我國的現代焊接技術分為很多種類，焊接學科的研究人員對于焊接技術的研究從未停止，他們致力于研究出各種焊接技術的原理分析技術的缺點和改善措施，以求得到更加簡便的焊接技術，探究實用的焊接技術。本文主要是討論了脈沖熔化極氣體保護焊這種焊接技術的基本工作原理，通過實驗裝置來測定熔池的圖像，研究這種焊接技術的熔池圖像的監測和處理方式，探究焊接技術的優點，并且通過獨特的算法得到熔池圖像的邊界，這是具有創新性的，這種研究為工程應用提供理論指導具有重大的意義。

【關鍵詞】脈沖熔化極氣體保護焊；熔池；檢測；處理

前言

我國的焊接技術發展迅速，對于焊接技術的熔池圖像的研究也有了一定的成果，隨著計算機技術和圖像處理技術的接連出現，使得焊接領域的研究更加精確和深入，研究的結果更加的符合工程實踐。計算機的視覺技術在熔池成像方面的使用，可以獲得熔池圖像的正面和背面的圖像信息，這就便于人們對于圖像信息的觀察和處理。作者簡單討論了脈沖熔化極氣體保護焊這種焊接技術的基本工作原理，在這個基礎上研究了這種焊接技術的熔池圖像的處理方式，探究了這種焊接技術的優點，這種研究成果為工程應用提供理論指導具有重大的意義。

一、試驗系統及焊接試驗

熔池圖像的觀測系統主要是通過一個圖像的觀測裝置來觀測，還包括焊接系統和電流和電壓的采集系統三部分。焊接系統中有一個焊接的平臺，具體的實驗裝置如下圖下所示。

在建立的脈沖測試的系統中，將低碳鋼鋼板在測試系統的焊接平臺上進行焊接，觀測焊接的過程。保護氣體是Ar95%+CO25%，焊絲按照規范采用適合的材料，按照規范要求進行焊接。

二、熔池的圖像分析

在標準規范規定的焊接條件下，可以觀察到熔池的圖像信息，利用光譜分析儀和以前相關人員的研究資料，基本上可以確定出合適的取像窗口范圍，以便于得到清晰的圖像信息，在這個研究基礎上，選擇中心的波長長度分別是665nm和1064nm的窄帶的濾光片并且用中性的減光片作為濾光系統。通過觀測在兩種不同的濾光系統下的熔池的圖像，可以發現一些不同，通過對于圖像的觀察就可以明顯的看出在不同的兩種濾光系統下可以對弧光的干擾進行抑制作用，可以得到相對清晰的熔池的圖像，這就方便對于信息的觀測和數據的統計。通過實驗觀測發現取像的時間會對成像的質量產生影響，通過觀測采用中心的波長長度分別是665nm的濾光系統在單個的脈沖的周期內采取連續的熔池圖像，對得到的兩張圖片進行比較分析峰值期間和基值時期內的圖像。就可以發現脈沖的峰值期間的圖像由于焊接的電流比較大，弧光的輻射強度就會加強，這時就會由于強烈的弧光而掩蓋熔池的圖像，此時熔池的圖像就幾乎看不到了；在脈沖周期的基值期內，由于焊接的電流值比較小，相應的弧光的輻射強度就會比較弱，這時就會得到比較清晰地圖像，可以清晰地看到熔池的圖像的邊界界線。在觀測期內，可以發現在基值的電流剛開始的時候，電弧的弧光還是較強的，在基值的電流將要結束的時候，電弧的弧光相對減弱，此時的弧光干擾也是相對來說最弱的，就會獲取到清晰地熔池的圖像，這時就是獲取熔池圖像的最佳時刻。

這個試驗系統的成像機理相對來說還是比較復雜的，在利用濾光系統進行熔池的圖像時，應該在正后方觀測熔池的圖像，而且為了達到清晰取像的目標，就要將空間攝像機沿著取像的軸向進行順時針的旋轉，旋轉的角度為40°這時就會得到脈沖周期的基值期內的圖像。

三、熔池圖像的處理

通過上述的測定條件和試驗系統和裝置，可以得到詳細的圖像，在得到清晰地熔池圖像后，相關人員就需要對熔池的圖像進行處理并進行詳細的分析。經過一系列的考慮，應該選取熔池邊緣的圖像來進行處理，這是為了考慮普遍性的原因。通過對圖像進行灰度的拉伸，得到一個處理以后的圖像，就可以得到圖像的灰度梯度，方便對圖像信息轉變為進行數據的分析。比較這兩種圖像的分析結果，就可以發現灰度拉伸后的圖像可以比較好的還原原始的圖像的邊界。

總結

這篇文章主要是討論了脈沖熔化極氣體保護焊這種焊接技術的基本工作原理，研究這種焊接技術的熔池圖像的監測和處理方式，探究焊接技術的優點，為工程應用提供理論指導具有重大的意義。通過一系列的分析得到一些有用的結論。試驗是可以用光譜分析儀測定出熔化極氣體的保護焊這種焊接技術的弧光的分布規律，確定適合的濾光光譜的觀測窗口；濾光系統的中心波長確定為665nm，觀測時在正后方觀測熔池的圖像，將空間攝像機沿著取像的軸向進行順時針的旋轉，旋轉的角度為40°這時就會得到脈沖周期的基值期內的圖像；提出了一種熔池的圖像的計算處理方法，通過這種方法可以準確的確定熔池的邊界，這是以前的研究所不能完成的，比較有開創性，這就是焊接技術研究的一種創新，讓人們詳細的了解熔池圖像的具體信息，這種研究成果為工程應用提供理論指導，具有很重大的工程意義。

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（作者單位：大慶油田工程建設有限公司化建公司）