数字图像相关DIC技术用于机械臂自动化焊接全场变形测量

焊接机器人因其固定的运行程序,焊接过程稳定,焊缝成形美观,质量可靠,焊后打磨量较小,大幅降低车间劳动强度。然而,由于与焊接工艺、载荷、边界条件、材料性质和本构关系相关的不确定性,使用数值方法评估高温焊接变形不够准确,对精确焊接变形测量的需求日益增加。

采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统,对结构件焊接过程中的图像采集分析,可以获得整个焊接区域的全场应变数据,关键点位移数据及主/次应变方向。测试数据可以针对性地对焊接工艺、夹具和辅助装置、零件尺寸等进行有效调整,减轻焊接残余变形的影响。同时通过测试数据的积累,有助于自动化焊接工艺优化,进一步提升焊接产品质量。

在焊接变形测试实验中,XTDIC三维全场应变测量系统以其独特的非接触、高精度、环境适应性、全场测量等优势,展现了其在焊接变形测试中的巨大潜力。相较于传统的应变测量方法,DIC技术能够捕捉到更为微观、全面的焊接变形情况,避免了传统方法可能遗漏的细微应变变化。

高温焊接变形测量的难题

采用有效可靠的测量方法,分析试板在自动化焊接过程中的动态变形,分析影响焊接变形的因素,并寻求在焊接过程中控制焊接变形的方法具有重要意义。

采用数值模拟方法预测焊接件的焊接变形和应变,一般忽略焊接时的复杂因素,比如焊接变形机理的复杂性、高温时材料参数的难以测定性等,预测结果一般与实验结果相差较大。

在实验测量方面,采用接触式传感器如应变计、位移传感器等传统的测量方法,不能测量焊接件表面整体的变形场。

在焊缝区域这种高温短时环境下,变形的速度较快,变形量较大,接触式测量设备需要耐高温,测头的位置不能阻挡焊枪轨迹,因此,难以充分接近焊缝区域,故这种方法使用受限。

DIC技术用于焊接变形测量

DIC技术可实现焊接变形的快速、准确测量,是评价控制和调整焊接变形效果的理想变形监测方法,DIC技术能够生成试样表面细致的应变场分布图,特别是在焊接接头等关键部位,清晰展示出局部应变集中的情况,在焊接变形领域具有明显的应用优势。

非接触式测量:在高温焊接等或形变复杂的试验中,非接触式测量显得尤为重要。DIC技术通过捕捉焊接机表面的散斑特征图像,无需物理接触即可完成测量,保证实验数据的准确性和一致性。

实时变形监测:在焊接测试过程中,DIC技术能够实时追踪试样的形变情况。通过分析应变集中区域,研究人员可以迅速调整测试参数,优化实验设计。这种实时变形监测能力,可大大提升试验的效率和准确性。

高温弱相关环境下图像的匹配

在板件焊接过程中,焊枪产生的亮点使焊接散斑图像光照不均匀,焊接高温环境的产生的亮度不均和散斑变色将阻碍散斑的正常匹配。

新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统,DIC软件通过在高温弱相关环境下的匹配算法,对原始图像采用高斯平滑滤波处理,抑制服从正态分布的噪声,增强图像对比度,实现相关计算时图像子区的成功匹配。

采用高斯平滑处理的前后图像对比

对应焊点区域散斑的质量降低,仍不利于图像的相关计算。由于相邻状态变形的连续性,DIC软件采用分步匹配算法,基于相邻弱相关图像的相似性,在图像序列中自动建立基准,采用分段自适应建立基准的方法保证相关图像能够正常匹配,将精度损失降到最低。

焊接变形实验数据分析

通过DIC技术获取的应变场数据显示,在焊接过程中,焊接变形主要是由于不均匀温度场导致热源周围的金属运动产生的。

在焊接过程中,接近热源位置的金属温度较高而迅速膨胀,以热源为中心,距离热源越远的位置热影响越小,产生的热变形越小,因此,板件自外向内产生挤压作用;同样,当热源离开时,该区域的温度降低,开始收缩,远离热源的区域对它又产生拉伸作用。

新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统在焊接变形测量领域的应用,可克服焊接高温、高亮现象对采集图像的干扰,全面获取板件试样焊接过程的全场应变数据,分析焊接机械臂的焊接均匀性和焊接质量,从而为焊接工艺优化和材料改进提供可靠依据。

相关推荐
东舟技术6 分钟前
从人工目检到AI视觉:智能座舱瞬态故障的自动化捕获与溯源
功能测试·测试工具·自动化
奇树谦7 分钟前
Qt | 基于 GVCP 协议的 GigE 工业相机 IP 配置工具
数码相机·qt·tcp/ip
七夜zippoe9 分钟前
Agent 网关设计:统一入口、智能路由与负载均衡
运维·ai·log4j·负载均衡·agent·网关设计
Tel1992530800411 分钟前
旋转变压器型编码器转多种绝对值协议 旋变转SSI/BISS-C/ENDAT2.2 RS422RTU协议+增量 转换器
单片机·自动化·工业自动化·仪器仪表·工控设备
CQU_JIAKE17 分钟前
10.28【A】
linux·运维·网络
爱和冰阔落20 分钟前
【Linux网络】Socket 编程前要搞懂什么?从 IP、端口到字节序与 sockaddr,一次理清网络通信基础
linux·运维·网络·tcp/ip
工业机器人视觉检测设备20 分钟前
云汇智能铝制机盖视觉检测设备落地 筑牢汽车零部件装配质量防线
自动化·视觉检测·自动化设备·检测设备
天远API30 分钟前
零信任架构实战:基于天远企业股权变更构建自动化私募股权投后控制权穿透与异动预警网关
大数据·人工智能·架构·自动化
机器视觉知识推荐、就业指导35 分钟前
线扫相机拍出来的圆,怎么变成椭圆了?
数码相机
晚风叙码36 分钟前
Linux 进程概念(上):从冯诺依曼到进程调度
linux·运维·计算机外设