CN100363140C - 焊缝偏离判定方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊缝偏离判定方法和装置。传统焊缝偏离判定方法难以正确测量远离焊接部分与未焊接部分之间的边界部的位置的偏离量。焊缝偏离判定装置包括对被焊接部件的对接部上的焊接部分和未焊接部分进行成像的成像装置；处理成像的图像的图像处理部；从处理的图像中的对接部上的两个或更多个未焊接部分推断焊接线的焊接线检测部；从对接部上的焊缝部推断焊缝宽度中心的焊缝中心检测部；计算推断焊缝宽度中心位置偏离推断焊接线位置的偏离量的偏离量计算部；以及基于该偏离量判定是否存在焊缝偏离的判定部。焊缝偏离判定装置主要用于电弧焊接。通过焊缝偏离判定装置不仅能在焊缝部的端部而且能在其中间部以及其中央部正确捕获焊缝偏离。
Description
技术领域
本发明涉及用于判定焊接例如电弧焊接的焊缝偏离的方法和装置。
背景技术
通常，在进行焊接例如电孤焊接时，焊缝位置从母材的对接部的偏离会影响熔深(熔透)深度。随着偏离量增大，熔深深度减小。因此，有必要对焊缝位置的偏离进行监控。
例如，如作为示例的日本特许公告2001-321974中说明的用于监控焊缝位置偏离的传统技术，该技术对焊缝部和母材的对接部上的未焊接部分之间的边界部进行成像，并处理成像的图像数据以获得焊缝部偏离未焊接部分的量。
如上所述，焊缝部偏离未焊接部分的量是用传统方法获得的。然而，由于要检查焊缝部和未焊接部分的边界部以获得焊缝部和未焊接部分之间的偏离量，所以很难正确测量远离边界部的位置处的偏离量。尤其当形成的焊缝较长时，很难检查远离边界部的位置例如焊缝的沿焊缝纵向的中央部处的偏离。
就上述技术而言，只能获得焊缝部与未焊接部分的偏离量，因此偏离的容许范围例如用于判定偏离是否可接受的标准是不确定的。因此，不能判定测得的偏离量的可接受程度。
发明内容
用于解决上述问题的根据本发明的焊缝偏离判定方法和装置具有下列特性。
根据本发明的第一方面，一种焊缝偏离判定装置包括对被焊接部件的对接部上的焊接部分和未焊接部分进行成像的成像装置；处理成像的图像的图像处理装置；从处理的图像中的对接部的两个或更多个未焊接部分推断焊接线的焊接线检测装置；从处理的图像中的对接部上的焊接部分检测焊缝宽度中心的焊缝中心检测装置；计算推断的焊缝宽度中心的位置偏离推断的焊接线的位置的偏离量的偏离量计算装置；以及基于计算的偏离量判定是否存在焊缝偏离的判定装置。
因此，不仅能在焊缝部的端部而且能在其中间部以及其中央部正确捕获焊缝偏离。
优选地，在本发明的第一方面中，基于焊缝宽度中心的位置偏离焊接线的偏离量与焊接部分的熔深比之间的关系确定用于判定是否存在焊缝偏离的阈值。
因此，可限定焊缝偏离的容许范围。因此，可正确判定测得的偏离量的可接受程度以便控制焊缝偏离。
优选地，在本发明的第一方面中，当焊丝的直径为1.2mm时阈值为1mm。
由此，可限定焊缝偏离量的容许范围。因此，可正确判定测得的焊缝偏离量的可接受程度以便控制焊缝偏离。
根据本发明的第二方面，对被焊接部件的对接部上的焊接部分和未焊接部分进行成像；处理成像的图像以便从处理的图像中的对接部上的两个或更多个未焊接部分推断焊接线，并从处理的图像中的对接部上的焊接部分推断焊缝宽度中心；计算推断的焊缝宽度中心的位置偏离推断的焊接线的位置的偏离量；以及基于计算的偏离量判定是否存在焊缝偏离。
由此，不仅能在焊缝部的端部而且能在其中间部以及其中央部处正确捕获焊缝偏离。
附图说明
图1是根据本发明的焊缝偏离判定装置的示意图；
图2是被焊接部件的透视图；
图3是焊缝偏离判定方法的流程图；
图4是被焊接部件的俯视图；
图5是从焊接线的焊缝宽度中心位置的偏离的正视截面图；以及
图6为示出从焊接线的焊缝宽度中心的偏离量与焊接部分的熔深比之间的关系的图表。
具体实施方式
下面将参考附图对本发明的一实施例进行说明。
图1示出一焊缝偏离判定装置的示意性构造。
焊缝偏离判定装置包括对具有对接部51的被焊接部件5成像的成像装置2，在该对接部处，母材的两相对端表面相互贴靠的；处理成像的图像的控制装置1；以及显示成像的图像和焊缝偏离判定结果的显示装置3。
控制装置1包括处理由成像装置2成像的图像的图像处理部10；从处理的图像中的对接部51的两个或更多个未焊接部分51b推断焊接线的焊接线检测部11；从处理的图像中的对接部51的焊接部分51a推断焊缝宽度中心的横向焊缝中心检测部12；计算推断的焊缝宽度中心位置偏离推断的焊接线位置的偏离量的偏离量计算部13；基于计算的偏离量判定是否存在焊缝偏离的14；以及存储部15。
例如，被焊接部件5是被弯曲成管状以使其横向(宽度)方向的两端彼此面对的带状金属板。将能量射束照射在相对端的对接部以焊接该对接部，由此形成焊接的管。
如图2中所示，被焊接部件5的对接部51具有通过照射能量射束被焊接并在其上形成有焊缝的焊缝部51a，以及其上没有照射能量射束的未焊接部分51b。未焊接部分51b存在于焊缝部51a的两侧。
接下来，将根据图3解释利用按上文构造的焊缝偏离判定装置检测被焊接部件5的焊缝偏离的流程。
首先，通过成像装置2对被焊接部件5的对接部51进行成像(S01)。成像装置2例如从对接部51的正上方对其成像。
成像的图像表示包括焊缝部51a以及焊缝部51a两端处的未焊接部分51b的对接部51。例如得到如图4所示的图像。
通过控制装置1的图像处理部10处理获得的图像，此后，焊接线检测部11从处理的图像中的焊缝部51a两端处的未焊接部分51b推断焊接线51c(S02)。
焊接线51c以直线表示，该直线将焊缝部51a一侧处的未焊接部分51b中预定的一点p1和焊缝部51a另一侧处的未焊接部分51b中预定的一点p2相连接。当对接部51呈线性时，将点p1和p2相连的直线直接表示焊接线51c。
当对接部51呈曲线时，可从被焊接部件5的CAD数据中的对接部51的形状和坐标数据以及点p1和p2推断焊接线51c。
另外，在开始通过照射激光进行焊接之前预先通过成像或类似方法测量对接部51的形状，以便基于测量的数据以及点p1和p2推断焊接线51c。
推断处理的图像中的焊缝部51a的宽度w的中心位置s(S03)。
可在焊缝部51a纵向的任意位置处推断中心位置s。或者，可将在多个位置处推断的多个中心位置s的平均值作为检测的中心位置s。
接下来，如图5中所示，用控制装置1的偏离量计算部13计算由中心线检测部12推断的中心位置s偏离由焊接线检测部11推断的焊接线51c的位置的偏离量d(S04)。
这样，将形成在被焊接部件5的对接部51上的焊缝部51a的偏离(焊缝偏离)计算成焊缝部51a的中心位置s偏离从焊缝部51a两侧处的两个未焊接部分51b推断的焊接线51c的偏离量d，由此不仅能在焊接部分51a的端部而且能在其中间部以及其中央部处正确捕获焊缝偏离。
获得偏离量d之后，由判定部14基于计算的偏离量d判定是否存在焊缝偏离(S05)。
通过将计算的偏离量d与预先存储在存储部15中的阈值相比较来执行焊缝偏离的判定。由存储部15存储的阈值基于焊接部分(焊缝部51a)的熔深比与焊缝宽度中心位置偏离焊接线51c的偏离量d之间的关系确定。
在此，熔深比的意思是偏离量为d的情况下的熔深深度与不存在焊缝偏离的情况下(偏离量为零)的熔深深度之比。
如图6中所示，在偏离量d达到d1之前熔深比保持在1左右，而在偏离量d的值超过d1以后该熔深比随着偏离量d的增加而降低。
因此，将保持在1左右的熔深比开始降低时的变曲点(拐点)设置为偏离量d1的阈值。当偏离量d不大于d1时，判定为不存在焊缝偏离，而当偏离量d大于d1时，判定为存在焊缝偏离。
即，当焊缝偏离d不大于d1时，熔深深度保持为基本等于焊缝偏离为零时的熔深深度。因此，这种不影响熔深深度的焊缝偏离是可接受的，所以可判定为不存在焊缝偏离。当偏离量d大于d1时，熔深深度变得小于焊缝偏离为零时的熔深深度。因此，这种影响熔深深度的焊缝偏离是有缺陷的，所以应该判定为存在焊缝偏离。
例如，当焊丝的直径为1.2mm时作为用于判定是否存在焊缝偏离的阈值的偏离量d1大约是1mm。
偏离量d1的值与焊丝的直径成比例变化。
即使偏离量为零时的熔深深度不同，上述熔深比还是基本显示了偏离量d为不变的值时的同一值。
据此，通过设置作为用于判定是否存在焊缝偏离的标准的阈值，可限定焊缝偏离的容许范围。因此，可准确地判定测得的偏离量的可接受程度以便控制该偏离量。
Claims (4)
1.一种焊缝偏离判定装置，它包括：
对被焊接部件的对接部上的焊接部分和未焊接部分进行成像的成像装置；
处理成像的图像的图像处理装置；
从处理的图像中的所述对接部的两个或更多个所述未焊接部分推断焊接线的焊接线检测装置；
从所述处理的图像中的所述对接部上的所述焊接部分检测焊缝宽度中心的焊缝中心检测装置；
计算推断的焊缝宽度中心的位置偏离推断的焊接线的位置的偏离量的偏离量计算装置；以及
基于计算的偏离量判定是否存在焊缝偏离的判定装置。
2.如权利要求1所述的焊缝偏离判定装置，其特征在于，所述判定装置基于所述焊缝宽度中心的所述位置偏离所述焊接线的所述位置的所述偏离量与所述焊接部分的熔深比之间的关系确定用于判定是否存在所述焊缝偏离的阈值。
3.如权利要求2所述的焊缝偏离判定装置，其特征在于，当焊丝直径为1.2mm时所述阈值为1mm。
4.一种焊缝偏离判定方法，它包括：
对被焊接部件的对接部上的焊接部分和未焊接部分进行成像；
处理成像的图像以便从处理的图像中的所述对接部上的两个或更多个所述未焊接部分推断焊接线，以及从所述处理的图像中的所述对接部上的所述焊接部分推断焊缝宽度中心；
计算推断的焊缝宽度中心的位置偏离推断的焊接线的位置的偏离量；以及
基于计算的偏离量判定是否存在焊缝偏离。
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