齊軍

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

【關(guān)鍵詞】脈沖熔化極氣體保護(hù)焊；熔池；檢測；處理

前言

我國的焊接技術(shù)發(fā)展迅速，對于焊接技術(shù)的熔池圖像的研究也有了一定的成果，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的接連出現(xiàn)，使得焊接領(lǐng)域的研究更加精確和深入，研究的結(jié)果更加的符合工程實(shí)踐。計(jì)算機(jī)的視覺技術(shù)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(hù)焊這種焊接技術(shù)的基本工作原理，在這個(gè)基礎(chǔ)上研究了這種焊接技術(shù)的熔池圖像的處理方式，探究了這種焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，這種研究成果為工程應(yīng)用提供理論指導(dǎo)具有重大的意義。

一、試驗(yàn)系統(tǒng)及焊接試驗(yàn)

熔池圖像的觀測系統(tǒng)主要是通過一個(gè)圖像的觀測裝置來觀測，還包括焊接系統(tǒng)和電流和電壓的采集系統(tǒng)三部分。焊接系統(tǒng)中有一個(gè)焊接的平臺，具體的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖下所示。

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

二、熔池的圖像分析

在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)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(guān)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(gè)研究基礎(chǔ)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(tǒng)。通過觀測在兩種不同的濾光系統(tǒng)下的熔池的圖像，可以發(fā)現(xiàn)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(tǒng)下可以對弧光的干擾進(jìn)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(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。通過實(shí)驗(yàn)觀測發(fā)現(xiàn)取像的時(shí)間會對成像的質(zhì)量產(chǎn)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(tǒng)在單個(gè)的脈沖的周期內(nèi)采取連續(xù)的熔池圖像，對得到的兩張圖片進(jìn)行比較分析峰值期間和基值時(shí)期內(nèi)的圖像。就可以發(fā)現(xiàn)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(qiáng)度就會加強(qiáng)，這時(shí)就會由于強(qiáng)烈的弧光而掩蓋熔池的圖像，此時(shí)熔池的圖像就幾乎看不到了；在脈沖周期的基值期內(nèi)，由于焊接的電流值比較小，相應(yīng)的弧光的輻射強(qiáng)度就會比較弱，這時(shí)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(nèi)，可以發(fā)現(xiàn)在基值的電流剛開始的時(shí)候，電弧的弧光還是較強(qiáng)的，在基值的電流將要結(jié)束的時(shí)候，電弧的弧光相對減弱，此時(shí)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(shí)就是獲取熔池圖像的最佳時(shí)刻。

這個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)的成像機(jī)理相對來說還是比較復(fù)雜的，在利用濾光系統(tǒng)進(jìn)行熔池的圖像時(shí)，應(yīng)該在正后方觀測熔池的圖像，而且為了達(dá)到清晰取像的目標(biāo)，就要將空間攝像機(jī)沿著取像的軸向進(jìn)行順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度為40°這時(shí)就會得到脈沖周期的基值期內(nèi)的圖像。

三、熔池圖像的處理

通過上述的測定條件和試驗(yàn)系統(tǒng)和裝置，可以得到詳細(xì)的圖像，在得到清晰地熔池圖像后，相關(guān)人員就需要對熔池的圖像進(jìn)行處理并進(jìn)行詳細(xì)的分析。經(jīng)過一系列的考慮，應(yīng)該選取熔池邊緣的圖像來進(jìn)行處理，這是為了考慮普遍性的原因。通過對圖像進(jìn)行灰度的拉伸，得到一個(gè)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(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)行數(shù)據(jù)的分析。比較這兩種圖像的分析結(jié)果，就可以發(fā)現(xiàn)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(jié)

這篇文章主要是討論了脈沖熔化極氣體保護(hù)焊這種焊接技術(shù)的基本工作原理，研究這種焊接技術(shù)的熔池圖像的監(jiān)測和處理方式，探究焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，為工程應(yīng)用提供理論指導(dǎo)具有重大的意義。通過一系列的分析得到一些有用的結(jié)論。試驗(yàn)是可以用光譜分析儀測定出熔化極氣體的保護(hù)焊這種焊接技術(shù)的弧光的分布規(guī)律，確定適合的濾光光譜的觀測窗口；濾光系統(tǒng)的中心波長確定為665nm，觀測時(shí)在正后方觀測熔池的圖像，將空間攝像機(jī)沿著取像的軸向進(jìn)行順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度為40°這時(shí)就會得到脈沖周期的基值期內(nèi)的圖像；提出了一種熔池的圖像的計(jì)算處理方法，通過這種方法可以準(zhǔn)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(chuàng)性，這就是焊接技術(shù)研究的一種創(chuàng)新，讓人們詳細(xì)的了解熔池圖像的具體信息，這種研究成果為工程應(yīng)用提供理論指導(dǎo)，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(shè)有限公司化建公司）