MAG焊熔池图像信号系统与清晰度之间的关系研究(3)
主要研究内容：
(1)制定MAG焊焊接工艺试验，主要针对气孔、夹渣等焊接缺陷进行研究，设计产生各种焊缝成形缺陷的工艺，如保护气体流量不足等；
(2)采集清晰的最佳工艺及各种焊缝成形缺陷的弧焊熔池图像；
(3)分析各类图像的特征，找寻能够描述其特征的变量；
(4)设计并实现图像处理算法，重点是找到图像清晰度与焊缝成形质量之间的关系，通过图像信号的参变量分析熔池图像视觉特征；
(5)设计、编写提取图像信号系统参变量的图像处理软件；
2 MAG焊熔池图像采集试验与图像处理分析
2.1 MAG焊熔池图像采集试验
2.1.1 试验设备与材料
（1）行走机构及焊机
本试验采用的行走机构为安川机器人MOTOMAN-MH6（如图2.1.1所示），该机器人空间需求小，有6公斤的有效载荷。通过DX 100可编程控制器控制吹冰轴机械手臂，可以有效地处理各种应用程序，并提供卓越的可重复性。
本试验采用的焊机为福尼斯TPS4000（如图2.1.2所示）是全数字化微处理器监控的逆变电源。适用于多种焊接方法，以及能够满足多种多样的焊接任务。最大焊接电流400A。
图2.1.1 安川机器人MOTOMAN-MH6 图2.1.2 福尼斯TPS4000
（2）图像采集系统
图2.1.3 图像采集系统
图像采集系统如图2.1.3所示。本试验选用德国映美精（IMAGING SOURCE）的DMK BUC02的工业数码摄像机如图2.1.4（a）所示，同时配置日本COMPUTAR的CMOS镜头如图2.1.4（b）。镜头焦距为16mm，像面尺寸为2/3"。该镜头具有低变形率，在整个屏幕范围内具有高对比度及清晰图像等优点。选取980nm近红外取像窗口并配以0.1%的减光片如图2.1.4（c）所示，用以减弱进入CMOS的光强，以防止光饱和的产生。具体实物如图2.1.4所示。
（a）CMOS摄像机 （b）镜头 (c)减光片
图2.1.4 图像采集设备实物图
（3）试验材料
本课题选用的焊接母材是Q235钢板，长250mm,宽100mm,厚6mm。焊丝为直径1.2mm的H08Mn2Si。保护气体选择20%CO2+80%Ar的混合气体保护。
2.1.2 MAG焊焊前准备与工艺试验设计方案制定
（1）焊前准备
本试验以低碳钢MAG焊为研究对象，针对6mm厚的Q235钢板，开单边30度坡口，2mm钝边并采用对接接头。
试验用的Q235材料表面有铁锈，它不仅妨碍焊缝的良好熔合，而且是生成气孔和夹渣的主要根源。为了保证焊缝质量，焊前必须对工件进行严格清洗，去除其表面的油污和铁锈。本试验用钢丝刷把Q235钢板表面的铁锈磨干净，露出金属光泽。清理后还要用丙酮或者酒精清洗，以去除残余氧化膜或者油污等。
（2）MAG焊工艺试验设计方案
本试验目的是提取良好的熔池图像与有缺陷的熔池图像，对比分析两者之间的区别。在最佳工艺条件（电压25.4V，电流260A，焊速为50cm/min，保护气为20%CO2+80%Ar，气流量20L/min）下制定MAG焊焊接工艺试验，主要针对气孔、夹渣等焊接缺陷进行研究，设计产生各种焊缝成形缺陷的工艺。工艺试验设计方案如图2.1.5所示。
图2.1.5 MAG焊焊接工艺试验设计方案
（3）MAG焊焊接工艺试验参数
调试MAG焊机的电流、电压、焊接速度等工艺参数，在最佳工艺电压为25.4V，电流为260A，焊速为50cm/min，保护气为20%CO2+80%Ar，气流量为20L/min的控制范围下找到合理的规范范围，在此范围内进行了24组工艺试验，并进行熔池图像传感采集。试验参数见表2.1.1所示。
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