CN101927395A - 焊缝跟踪检测设备及方法 - Google Patents
焊缝跟踪检测设备及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101927395A CN101927395A CN 201010238686 CN201010238686A CN101927395A CN 101927395 A CN101927395 A CN 101927395A CN 201010238686 CN201010238686 CN 201010238686 CN 201010238686 A CN201010238686 A CN 201010238686A CN 101927395 A CN101927395 A CN 101927395A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- weld
- joint tracking
- structured light
- weld joint
- tracking detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
本发明公开了一种焊缝跟踪检测设备，包括：用于产生结构光的结构光发生器；扩束透镜组，所述扩束透镜组位于所述结构光发生器的下游，用于将所述结构光发生器发射出的结构光扩束；光束整形器件，所述光束整形器件位于所述扩束透镜组的下游，用于将所述扩束后的光束整形成具有预定形状的面结构光以在焊缝上形成预定形状的光斑；及用于对焊缝上的预定形状的光斑成像的成像器件。根据本发明的焊缝跟踪检测设备，采用面结构光束成像的光斑来实现对接焊缝的检测和跟踪，并可对焊缝宽度小于1mm的窄小焊缝实现跟踪。本发明还提供了一种采用上述焊缝跟踪检测设备的焊缝跟踪检测方法。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域，尤其是涉及一种焊缝跟踪检测设备。
背景技术
在自动化焊接领域，由于操作者不宜进入焊接工作区域，从而不能近距离实时监视焊接过程并作必要的调节控制，所以当实际的焊接条件发生变化时，例如焊接过程中的工件在加工、装配过程中的尺寸误差和位置偏差以及工件加热变形等因素的变化会使接头位置偏移预定路径，这样会导致焊接质量下降甚至失败。因此，精确的焊缝跟踪是保证焊接质量的关键。
现有技术中线结构光焊缝跟踪和检测技术得到了广泛的应用，但是线结构光焊缝跟踪和检测只适合常规类型的宽度较大的焊缝跟踪。对于对接焊缝或宽度较小的焊缝，例如宽度小于1mm的焊缝，由于线结构光的宽度限制，很难实现焊缝位置的跟踪和检测。因此，存在对对接焊缝或宽度较小的焊缝进行跟踪和检测的技术的需求。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种焊缝跟踪检测设备，该焊缝跟踪检测设备利用面结构光能够对对接焊缝或宽度较小的焊缝进行跟踪和检测。
根据本发明实施例的焊缝跟踪检测设备，包括：用于产生结构光的结构光发生器；扩束透镜组，所述扩束透镜组位于所述结构光发生器的下游，用于将所述结构光发生器发射出的结构光扩束；光束整形器件，所述光束整形器件位于所述扩束透镜组的下游，用于将所述扩束后的光束整形成具有预定形状的面结构光以在焊缝上形成预定形状的光斑；及用于对焊缝上的预定形状的光斑成像的成像器件。
根据本发明的焊缝跟踪检测设备，采用面结构光束成像的光斑来实现对接焊缝的检测和跟踪，并可对焊缝宽度小于1mm的窄小焊缝实现跟踪。
另外，根据本发明上述实施例的焊缝跟踪检测设备还可以具有如下附加的技术特征：
所述光束整形器件将扩束后的光束整形为具有预定形状的面结构光束。
所述扩束透镜组包括凹透镜和设置在凹透镜下游的凸透镜。
所述成像器件为CCD摄像机。
所述结构光发生器为激光发生器。
根据本发明的焊缝跟踪检测设备，焊缝检测跟踪准确，并且，结构简单，操作方便，成本低。
本发明的另一目的在于提供一种简单方便且准确的焊缝跟踪检测方法。
根据本发明另一实施例的焊缝跟踪检测方法，采用上述的焊缝跟踪检测设备通过检测焊缝上的光斑来对焊缝进行检测。
所述焊缝检测包括通过检测光斑的位置来检测的焊缝高度。
所述焊缝检测包括通过检测光斑的变形情况来检测焊接面的角度和曲率。
所述焊缝检测包括通过检测光斑内的焊缝阴影来检测焊缝横行偏差。
所述焊缝检测包括通过检测焊接表面的激光散斑来检测焊接面的表面特征。
在本发明的一个实施例中，在所述成像器件前安装以激光波长为中心的窄带滤光片。这样，可有效地抵消焊接时弧光的干扰，以提高检测的信噪比。
根据本发明实施例的焊缝跟踪检测方法，通过对焊缝的光斑成像来实现对对接焊缝及窄小焊缝质量的检测，方便准确，效率高。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的焊缝跟踪检测设备的原理示意图；
图2是图1中所示的焊缝跟踪检测设备的成像器件上对焊缝上光斑成像的实际效果图；以及
图3是图1中所示的焊缝跟踪检测设备的成像器件对焊缝成像的不同表面的激光散斑图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“下游”指的方向是沿光线的照射方向。
下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的一种焊缝跟踪检测设备。
如图1所示，根据本发明实施例的焊缝跟踪检测设备，包括用于产生结构光的结构光发生器1、扩束透镜组2、光束整形器件3和用于对焊缝上的预定形状的光斑成像的成像器件4。其中，可选地，结构光发生器1为激光发生器，成像器件4为CCD摄像机。
扩束透镜组2位于结构光发生器1的下游，用于将结构光发生器1发射出的结构光扩束。具体地，扩束透镜组2包括凹透镜和设置在凹透镜下游的凸透镜，如图1所示。
光束整形器件3位于扩束透镜组2的下游，用于将扩束后的光束整形成具有预定形状的面结构光以在焊缝上形成预定形状的光斑。在本发明的一个示例中，光束整形器件3将扩束后的光束整形为具有圆形形状的面结构光束。
当然，本发明并不限于此。光束整形器件3将扩束后的光束还可以将扩束后的光束整形为具有椭圆形形状、正方形形状或其他任何形状的面结构光束。
下面根据图1-图3来具体描述根据本发明实施例的焊缝跟踪检测设备的工作过程，以圆形结构光束为例进行说明。
首先，如图1所示，结构光发生器1发射出一束结构光5。
然后，该结构光5入射到扩束透镜组2进行扩束，并通过光学整形器件3进行整形，形成预定形状的面结构光束，例如产生一个圆形的面结构光束。该面结构光束照射到焊缝上产生一个圆形的光斑6，如图2所示。
最后，在CCD摄像机4上进行成像，如图3所示，由此对圆形光斑6进行检测。
根据本发明的焊缝跟踪检测设备，采用面结构光束成像的光斑来实现对接焊缝的检测和跟踪，并可对焊缝宽度小于1mm的窄小焊缝实现跟踪。并且，结构简单，操作方便，成本低。
根据本发明实施例的焊缝跟踪检测方法，采用上述焊缝跟踪检测设备通过检测焊缝上的光斑来对焊缝进行检测。其中，焊缝检测包括：
(1)通过检测光斑6的位置来检测的焊缝高度。
当焊缝高度发生变化时，圆形光斑6的位置在CCD成像器件4上的成像位置会发生变化，因此利用对圆形光斑的成像位置进行检测，实现对焊缝高度的检测。
(2)通过检测光斑的变形情况来检测焊接面的角度和曲率。
当焊接平面的角度或焊接面为曲面时，原来的圆形光斑的在CCD成像器件4的成像会产生变形，因此对圆形光斑的形变进行检测，可实现对焊接面的形状检测。
(3)通过检测光斑内的焊缝阴影来检测焊缝横行偏差。
焊缝和焊接平面因为光照条件的不同，会在成像中显示一条阴影，因此对圆形光斑内的焊缝阴影进行检测，可实现对焊缝横行位置偏差和角度偏差的检测，如图2所示。
(4)包括通过检测焊接表面的激光散斑来检测焊接面的表面特征。
焊接面的表面不平整时，圆形光斑将会出现激光散斑的情况。利用圆形光斑的激光散斑现象，可实现对焊接平面的表面特征进行检测，如图3所示的是对焊缝成像的不同表面的激光散斑情况。
根据本发明实施例的焊缝跟踪检测方法，通过对焊缝的光斑成像来实现对对接焊缝及窄小焊缝质量的检测，方便准确，效率高。
另外，在本发明的另一个实施例中，在CCD成像器件4之前安装以激光波长为中心的窄带滤光片(图未示)。这样，可有效地抵消焊接时弧光的干扰，以提高检测的信噪比。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (11)
1.一种焊缝跟踪检测设备，其特征在于，包括：
用于产生结构光的结构光发生器；
扩束透镜组，所述扩束透镜组位于所述结构光发生器的下游，用于将所述结构光发生器发射出的结构光扩束；
光束整形器件，所述光束整形器件位于所述扩束透镜组的下游，用于将所述扩束后的光束整形成具有预定形状的面结构光以在焊缝上形成预定形状的光斑；及
用于对焊缝上的预定形状的光斑成像的成像器件。
2.根据权利要求1所述的焊缝跟踪检测设备，其特征在于，所述光束整形器件将扩束后的光束整形为具有圆形的面结构光束。
3.根据权利要求1所述的焊缝跟踪检测设备，其特征在于，所述扩束透镜组包括凹透镜和设置在凹透镜下游的凸透镜。
4.根据权利要求1所述的焊缝跟踪检测设备，其特征在于，所述成像器件为CCD摄像机。
5.根据权利要求1所述的焊缝跟踪检测设备，其特征在于，所述结构光发生器为激光发生器。
6.一种焊缝跟踪检测方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的焊缝跟踪检测设备通过检测焊缝上的光斑来对焊缝进行检测。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述焊缝检测包括通过检测光斑的位置来检测的焊缝高度。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述焊缝检测包括通过检测光斑的变形情况来检测焊接面的角度和曲率。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述焊缝检测包括通过检测光斑内的焊缝阴影来检测焊缝横行偏差。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述焊缝检测包括通过检测焊接表面的激光散斑来检测焊接面的表面特征。
11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述成像器件前安装以激光波长为中心的窄带滤光片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010238686 CN101927395B (zh) | 2010-07-26 | 2010-07-26 | 焊缝跟踪检测设备及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010238686 CN101927395B (zh) | 2010-07-26 | 2010-07-26 | 焊缝跟踪检测设备及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101927395A true CN101927395A (zh) | 2010-12-29 |
| CN101927395B CN101927395B (zh) | 2013-01-16 |
Family
ID=43366968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201010238686 Active CN101927395B (zh) | 2010-07-26 | 2010-07-26 | 焊缝跟踪检测设备及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101927395B (zh) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102607470A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-07-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置 |
| CN102620650A (zh) * | 2011-01-26 | 2012-08-01 | 上海瑞伯德智能系统科技有限公司 | 视频钢管跟踪系统 |
| CN102721366A (zh) * | 2012-06-21 | 2012-10-10 | 张旭 | 一种焊缝跟踪测量方法及其装置 |
| CN103398660A (zh) * | 2013-08-05 | 2013-11-20 | 河北工业大学 | 用于获取焊缝高度信息的结构光视觉传感器参数标定方法 |
| CN103954217A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-07-30 | 清华大学 | 基于条形光源的强镜面反射工件细窄坡口检测装置及方法 |
| CN103954216A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-07-30 | 清华大学 | 基于球面光源的强镜面反射工件细窄坡口检测装置及方法 |
| CN104748698A (zh) * | 2015-04-10 | 2015-07-01 | 清华大学 | 一种使用侧向光构建光影特征的盖面焊缝检测装置及方法 |
| CN104776799A (zh) * | 2015-04-10 | 2015-07-15 | 清华大学 | 使用侧向光构建光影特征的盖面焊前焊缝检测装置及方法 |
| CN106382884A (zh) * | 2016-08-18 | 2017-02-08 | 广东工业大学 | 一种点光源扫描焊缝的检测方法 |
| CN106911877A (zh) * | 2015-12-23 | 2017-06-30 | 高准精密工业股份有限公司 | 光学装置 |
| CN107764205A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-03-06 | 长安大学 | 基于线结构光扫描高频电阻焊焊缝形貌三维检测装置及检测方法 |
| US10048504B2 (en) | 2012-12-31 | 2018-08-14 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | Optical system generating a structured light field from an array of light sources by means of a refracting or reflecting light structuring element |
| CN109931887A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-06-25 | 北方民族大学 | 一种角度传感器 |
| WO2020042031A1 (zh) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 视觉焊接系统的缝隙检测方法以及系统 |
| US11053565B2 (en) | 2016-07-27 | 2021-07-06 | Dai-Ichi High Frequency Co., Ltd. | Post-heating treatment device and post-heating treatment method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0914928A (ja) * | 1995-06-30 | 1997-01-17 | Nikon Corp | 段差測定装置 |
| CN1182923A (zh) * | 1996-11-18 | 1998-05-27 | 三星电子株式会社 | 电弧焊线自动追踪用的光学传感器及光学处理方法 |
| JP2004198382A (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-15 | Canon Inc | 干渉装置 |
| CN201042751Y (zh) * | 2007-04-16 | 2008-04-02 | 南昌大学 | 一种用于水下焊缝跟踪的抗干扰激光传感装置 |
| CN101782529A (zh) * | 2009-01-20 | 2010-07-21 | 中国特种设备检测研究院 | 一种焊缝缺陷计算机成像与缺陷识别系统 |
-
2010
- 2010-07-26 CN CN 201010238686 patent/CN101927395B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0914928A (ja) * | 1995-06-30 | 1997-01-17 | Nikon Corp | 段差測定装置 |
| CN1182923A (zh) * | 1996-11-18 | 1998-05-27 | 三星电子株式会社 | 电弧焊线自动追踪用的光学传感器及光学处理方法 |
| JP2004198382A (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-15 | Canon Inc | 干渉装置 |
| JP4208565B2 (ja) * | 2002-12-20 | 2009-01-14 | キヤノン株式会社 | 干渉装置及びそれを有する測定方法 |
| CN201042751Y (zh) * | 2007-04-16 | 2008-04-02 | 南昌大学 | 一种用于水下焊缝跟踪的抗干扰激光传感装置 |
| CN101782529A (zh) * | 2009-01-20 | 2010-07-21 | 中国特种设备检测研究院 | 一种焊缝缺陷计算机成像与缺陷识别系统 |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102620650A (zh) * | 2011-01-26 | 2012-08-01 | 上海瑞伯德智能系统科技有限公司 | 视频钢管跟踪系统 |
| CN102620650B (zh) * | 2011-01-26 | 2014-07-09 | 上海瑞伯德智能系统科技有限公司 | 视频钢管跟踪系统 |
| CN102607470A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-07-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置 |
| CN102721366A (zh) * | 2012-06-21 | 2012-10-10 | 张旭 | 一种焊缝跟踪测量方法及其装置 |
| CN102721366B (zh) * | 2012-06-21 | 2015-01-07 | 张旭 | 一种焊缝跟踪测量方法及其装置 |
| CN104956179B (zh) * | 2012-12-31 | 2018-10-26 | Iee国际电子工程股份公司 | 利用折射或反射光的结构化元件从光源阵列生成结构化光场的光学系统 |
| US10048504B2 (en) | 2012-12-31 | 2018-08-14 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | Optical system generating a structured light field from an array of light sources by means of a refracting or reflecting light structuring element |
| CN103398660A (zh) * | 2013-08-05 | 2013-11-20 | 河北工业大学 | 用于获取焊缝高度信息的结构光视觉传感器参数标定方法 |
| CN103398660B (zh) * | 2013-08-05 | 2015-12-09 | 河北工业大学 | 用于获取焊缝高度信息的结构光视觉传感器参数标定方法 |
| CN103954216B (zh) * | 2014-05-13 | 2017-04-12 | 清华大学 | 基于球面光源的强镜面反射工件细窄坡口检测装置及方法 |
| CN103954216A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-07-30 | 清华大学 | 基于球面光源的强镜面反射工件细窄坡口检测装置及方法 |
| CN103954217A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-07-30 | 清华大学 | 基于条形光源的强镜面反射工件细窄坡口检测装置及方法 |
| CN103954217B (zh) * | 2014-05-20 | 2017-01-18 | 清华大学 | 基于条形光源的强镜面反射工件细窄坡口检测装置及方法 |
| CN104748698B (zh) * | 2015-04-10 | 2016-10-26 | 清华大学 | 一种使用侧向光构建光影特征的盖面焊缝检测装置及方法 |
| CN104776799A (zh) * | 2015-04-10 | 2015-07-15 | 清华大学 | 使用侧向光构建光影特征的盖面焊前焊缝检测装置及方法 |
| CN104748698A (zh) * | 2015-04-10 | 2015-07-01 | 清华大学 | 一种使用侧向光构建光影特征的盖面焊缝检测装置及方法 |
| CN106911877A (zh) * | 2015-12-23 | 2017-06-30 | 高准精密工业股份有限公司 | 光学装置 |
| US11053565B2 (en) | 2016-07-27 | 2021-07-06 | Dai-Ichi High Frequency Co., Ltd. | Post-heating treatment device and post-heating treatment method |
| CN106382884A (zh) * | 2016-08-18 | 2017-02-08 | 广东工业大学 | 一种点光源扫描焊缝的检测方法 |
| CN107764205A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-03-06 | 长安大学 | 基于线结构光扫描高频电阻焊焊缝形貌三维检测装置及检测方法 |
| WO2020042031A1 (zh) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 视觉焊接系统的缝隙检测方法以及系统 |
| CN111918741A (zh) * | 2018-08-29 | 2020-11-10 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 视觉焊接系统的缝隙检测方法以及系统 |
| CN109931887A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-06-25 | 北方民族大学 | 一种角度传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101927395B (zh) | 2013-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101927395B (zh) | 焊缝跟踪检测设备及方法 | |
| CA2792322C (en) | Laser processing head and method for processing a workpiece by means of a laser beam | |
| CN108883495B (zh) | 尤其在借助于激光辐射接合时监测接缝的方法及装置 | |
| CA2774745C (en) | Welding head and method for joining a workpiece | |
| US9566664B2 (en) | Method for laser remote processing of a workpiece on a fillet and device therefor | |
| CN103025470B (zh) | 用于激光接合板件的方法和设备 | |
| US8890023B2 (en) | Method of verifying seam quality during a laser welding process | |
| RU2155654C2 (ru) | Способ контроля и позиционирования луча для обработки заготовок и устройство для его осуществления | |
| JP6369454B2 (ja) | レーザー溶接装置 | |
| EP2470324B1 (en) | Device and method for automatic multiple-bead welding | |
| JPH029538B2 (zh) | ||
| CN103781618A (zh) | 用于实施和监控塑料激光透射焊接工艺的装置和方法 | |
| JP2007229773A (ja) | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 | |
| KR20190055092A (ko) | 2차원으로 반복적으로 주사되는 에너지 빔을 이용한 용접 방법 및 시스템 | |
| JP6391412B2 (ja) | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 | |
| CN101934418B (zh) | 焊缝跟踪检测设备 | |
| JP3579788B2 (ja) | 裏波溶接制御方法及びその装置 | |
| KR101225782B1 (ko) | 자동용접장치 및 그 제어방법 | |
| JP2004243403A (ja) | レーザービーム溶接装置及びレーザービーム溶接方法 | |
| US20230356328A1 (en) | Method for Welding Sheet Metal Parts | |
| KR20120114651A (ko) | 레이저 초점의 위치조정 및 용접불량 식별이 가능한 레이저 용접기 | |
| JP2007007698A (ja) | レーザ加工ヘッド | |
| KR20190129156A (ko) | 레이저 장치 | |
| CN105127569A (zh) | 自动焊接或切割的对中指示装置 | |
| KR102591186B1 (ko) | 바른 용접비드가 형성되는 동시에 열변형이 발생하지 않도록 적정 헤르츠로 위빙 동작을 수행하며 한 쌍의 강관의 이음부위의 구배의 차이에 따라 용접선과의 거리를 보정하여 정교한 용접을 수행할 수 있는 용접 로봇 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |