激光切割机复合熔池边缘检测出来后,需要从中提取熔池宽度作为输出。在一个稳定的焊接过程中,熔池边缘的宽度自前沿向后逐渐增大,并在一个相对固定的位置取得最大值,此后检测到的宽度为凝固焊缝的宽度。这种情况下,从前沿开始向后搜索到的最大宽度就是熔池的宽度。在实际焊接过程中,总存在一些不稳定的因素,熔池边缘宽度取最大值的位置并不是固定的,可能会有一小幅度的波动。同一焊接过程中两个不同时刻的熔池图像处理后得到的边缘检测结果以及相应的边缘宽度变化曲线。可以看到熔池宽度最大值稍大,但熔池最大宽度位置更靠近熔池前沿。
若两者都取最大的边缘宽度作为熔池宽度的输出,显然是不合理的,因为相邻时刻的输出熔池宽度必须具备可比性,所以输出熔池宽度的位置必须相对比较固定,而且输出的熔池宽度要能够反映熔池当前实际的宽度,所以也不能选择在已经凝固的焊缝位置。
因此,基于上述原因,可以考虑把若干个时刻的熔池最大宽度位置取平均,把这个平均位置的边缘宽度作为熔池宽度输出。具体算法分三步表述:
(1)求一幅图像的熔池边缘最大宽度处的位置 从熔池前沿向后扫描边,M的取值应满足两个要求:一是保证搜索不会在没有到达熔池最大宽度位置时就认为取得极大值,这确定了M的取值下限;二是保证搜索不会经过熔池最大宽度位置而在凝固焊缝与母材的边界取得极大值,这确定丁M的取值上限。这两个要求和图像沿X、Y轴方向的空间分辨率有关,也和熔池边缘宽度曲线的斜率有关。
(2)求N幅图像最大熔池边缘位置的平均值,作为输出熔池宽度的位置在处理完第尼帧图像后,可以确定下一帧输出熔池宽度的位置,
(3)依据激光切割机最大熔池边缘位置的平均值,输出熔池宽度,即为当前的熔池宽度。同时找到熔池的本帧图像边缘最大宽度位置,为下一帧图像位置平均和熔宽输出做准备。
在图像处理过程中,上述的图像增强、边缘检测以及最大宽度位置的检测都是同时进行。
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