随着科技的发展，焊接自动化和机器人化已成为现代焊接不可逆转的发展方向，焊接质量控制的研究是焊接过程自动化的重要组成部分。近年来，利用机器视觉直接观察焊接熔池，通过图像处理获得熔池的几何形状信息，然后对焊接过程进行闭环控制已成为一个重要的研究方向。熔池视觉传感技术对焊接过程控制具有重要的作用，能够提供焊接熔池焊丝在焊缝沟槽中动态信息，是实现高质量焊接控制的重要技术手段之。焊接熔池视觉传感技术主要包括熔池图像采集、焊接熔池图像处理和用于视觉控制的熔池图像特征的选择与提取技术等。如何改进焊接成像系统，提高成像质量，仍然是一个有待解决的问题。在焊接熔池图像处理方面，主要研究内容是对包含弧光、飞溅等强噪声的熔池图像进行增强分割与边缘检测如果用尺度Btble小波的零交义方法amy算子自适应分割提取熔池边缘形状等。管道焊接熔池成像系统,能够有效克服弧光干扰,获取焊接熔池在焊缝坡口内图像，是智能焊接系统的重要组成部分。采用基于统计的鲁棒图像处理方法,对熔池图像进行预处理,抑制飞溅等噪声。在图像自适应分割和边缘提取基础上,根据熔池图像和焊缝坡口图形特点,分别提取熔池图像在焊缝内的灰度分布特征以及焊缝坡口图形特征,得到熔池相对焊缝坡口的动态偏移量,以及熔池振动幅度和频率,为焊缝跟踪和焊接质量控制提供了视觉信息反馈。

2. 研究的基本内容与方案

1. 基本内容、目标

熔池图像处理技术在气保焊中的应用，主要是分为两个部分：熔池图像处理和图像特征提取。

首先熔池图像处理的目的是抑制熔池图像中飞溅等干扰因素, 同时尽可能保留熔池图形的动态变化细节,提高图像的信噪比。在熔池图像中 ,有用信息是焊接熔池图形和焊缝坡口图形的位置形状信息。焊缝坡口具有空间连续性, 在图像空间表现为相对稳定的图形;焊接熔池在图像中表现为在一定区域内变化的动态图形 ;而图像中飞溅干扰则表现为急速变化的暂态信号 。针对焊接熔池图像这种典型包含大量干扰因素的图像, 采用基于统计的图像处理方法对噪声具有较好的鲁棒性, 并且可以保留图像中的宏观特征。

接着进行图像特征提取：焊接熔池图像包含熔池图形特征和焊缝坡口特征。理想的焊接图像中,焊缝沟槽在图像空间呈V 形图形 ;焊接熔池在焊缝沟槽中部上方区域,边缘呈圆弧形。整个焊接熔池图形由下部三角形状焊缝沟槽轮廓和上部圆形焊接熔池轮廓组成。焊枪与焊丝在图像中成像很弱 ,所以不选择作为图像特征。