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专利号: 2020104694765
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种非熔化极气体保护电弧熔丝增材制造弧长检测方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一:利用夹具,将工业摄像机安装在非熔化极气体保护焊枪上,使工业摄像机正对钨极,工业摄像机镜头所在平面平行于非熔化极气体保护焊枪轴线与堆积路径构成的平面;步骤二:启动工业摄像机,采集钨极尖端的图像并保存,确定钨极尖端在图像中的位置点P(M,N),其中M为行坐标,N为列坐标,对图像进行标定,标定比例因子记为l;步骤三:在工业摄像机前端安装滤光系统,将非熔化极气体保护焊枪调节至基板上方,启动非熔化极气体保护电源,引燃电弧,连续采集电弧图像,调节工业摄像机光圈,使整个电弧区域像素灰度值调节至255,固定光圈,对当前时刻采样图像进行处理;步骤四:以钨极尖端点P所在的第N列为对称轴,将图像分为两部分,其中包含熔池尾部的部分定义为区域A,开发图像处理算法,提取区域A内电弧上距离第N列最远点Q的行坐标K,具体步骤如下:(1)采用领域平均法对A区域图像进行平滑和降噪处理;(2)采用边缘检测算子对A区域图像进行处理;(3)采用最大方差阈值分割法对A区域图像进行处理;(4)以点P(M,N)为起点,在A区域内水平遍历,当遍历到灰度值为255的像素点时,停止遍历并保存该像素点G1(x1,y1),其中x1为行坐标,y1为列坐标;以(M+1,N)为起点,在A区域内水平遍历,当遍历到灰度值为255的像素点时,停止遍历并保存该像素点G2(x2,y2);重复以上步骤,直至将电弧与熔池交界处像素点Ge(xe,ye)保存为止;(5)对像素点G1(x1,y1),G2(x2,y2),……,Ge(xe,ye)进行处理,每次间隔q个像素点取s个像素点,q的取值范围为2~4,s的取值范围为18~25;计算第1~s个像素点所在列坐标的差异系数CV1,计算第(1+q)~(s+q)个像素点所在列坐标的差异系数CV2,计算第(1+2q)~(s+2q)个像素点所在列坐标的差异系数CV3……直至计算到第(1+wq)~(s+wq)个像素点所在列坐标的差异系数CV(w+1)为止,其中其中,表示向上取整符号;差异系数公式为

其中,s为像素点个数,yi为电弧边缘像素点列坐标,y为电弧边缘像素点列坐标的平均值;(6)比较以上w+1个差异系数,确定差异系数最小的s个像素点,采用最小二乘法对以上s个像素点的行坐标和列坐标进行拟合,记为曲线S,确定曲线S上距离第N列最远点Q的行坐标K;(7)电弧弧长H=l*(K-M);步骤五:堆积完第一层后,将非熔化极气体保护焊枪抬高一个预设层高的高度;

步骤六:重复步骤四和步骤五,直至堆积结束。2.根据权利要求1所述的非熔化极气体保护电弧熔丝增材制造弧长检测方法,其特征在于步骤一中工业摄像机轴线低于钨极尖端5~7mm。3.根据权利要求1所述的非熔化极气体保护电弧熔丝增材制造弧长检测方法,其特征在于步骤二中图像标定具体过程为:将钢尺竖直放在钨极侧方,并与非熔化极气体保护焊枪轴线与堆积路径所成的平面重合,记录钨极在图像中所占像素与钨极实际长度,计算公式为l=c/L,l为标定比例因子,单位为毫米/像素,L为钨极实际长度,单位为毫米,c为钨极在图像中所占像素数量。4.根据权利要求1所述的非熔化极气体保护电弧熔丝增材制造弧长检测方法,其特征在于步骤三中滤光系统包括中心波长为650nm的窄带滤光片、减光片和玻璃片。5.根据权利要求1所述的非熔化极气体保护电弧熔丝增材制造弧长检测方法,其特征在于步骤三中非熔化极气体保护电弧电源包括等离子弧电源和钨极氩弧电源。6.根据权利要求1所述的非熔化极气体保护电弧熔丝增材制造弧长检测方法,其特征在于步骤四中边缘检测算子包括Robert算子或Prewitt算子。