CN102029463A - 基于视觉传感的管道mig/mag打底焊焊缝纠偏控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于视觉传感的管道MIG/MAG打底焊焊缝纠偏控制装置,其中图像处理模块获取CCD摄像机拍摄的焊接区域的视频图像,经图像处理后,输出焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息给纠偏控制模块,再由纠偏控制模块输出纠偏控制信号给焊缝跟踪执行机构,适时调整焊枪的横摆速度、焊枪的摆动宽度和焊枪的中心位置,实现了不借助外加光的管道MIG/MAG打底焊焊缝纠偏控制,且不存在前置距离,从而保证焊缝跟踪信息的准确,确保焊接质量。

Description

基于视觉传感的管道MIG/MAG打底焊焊缝纠偏控制装置
技术领域
本发明涉及焊接设备自动化控制领域,具体涉及基于视觉传感的管道MIG/MAG打底焊焊缝纠偏控制装置。
背景技术
对于管道MIG/MAG打底焊,现有的焊缝纠偏控制装置,采用激光作为外光源,包括视觉传感器、焊枪滑块调节装置和PC机,其工作原理是,激光光源产生的线性激光通过焊接工件反射,视觉传感器将接收到的焊缝位置信息传给PC机,PC对焊缝偏差及偏差变化趋势信息进行计算处理后,向焊枪滑块调节装置中的焊枪十字滑架调节机构发出指令信号,带动焊枪进行运动,从而实现焊枪对焊管焊缝的自动纠偏和横摆自适应。现有的纠偏控制装置需要借助于外加光,且存在一段前置距离的问题,导致焊缝跟踪信息不准确,影响焊接质量。
发明内容
本发明的目的是提供了提高焊缝跟踪信息的准确性并确保焊接质量的基于视觉传感的管道MIG/MAG打底焊焊缝纠偏控制装置。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:基于视觉传感的管道MIG/MAG打底焊焊缝纠偏控制装置,所述纠偏控制装置包括
焊枪;
光学系统,所述光学系统设置在所述焊枪的前方,所述光学系统包括CCD摄像机,所述CCD摄像机用于获取焊接区域图像;
图像处理模块,所述图像处理模块与所述光学系统中的CCD摄像机相连接,用于从所述CCD摄像机获得所述焊接区域图像,进行图像处理后,输出焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息,所述特征信息包括焊丝位置信息、焊缝位置信息以及所述焊枪与所述焊缝的位置偏差信息;
纠偏控制模块,所述纠偏控制模块与所述图像处理模块相连接,用于从所述图像处理模块获得所述焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息,经处理后输出纠偏控制信号,所述纠偏控制信号包括焊枪位置调整信号、焊丝横摆宽度调整信号;
焊缝跟踪执行机构,所述焊缝跟踪执行机构与所述纠偏控制模块相连接,所述焊缝跟踪执行机构包括步进电机、受所述步进电机驱动的电动十字滑架,所述电动十字滑架上支撑有所述焊枪,所述焊缝跟踪执行机构中所述步进电机用于从所述纠偏控制模块中获得所述纠偏控制信号,通过所述电动十字滑架调整所述焊枪的横摆速度、所述焊枪的摆动宽度和所述焊枪的中心位置。
优选地,所述光学系统还包括滤光片,所述滤光片用于滤掉强烈的弧光干扰。
优选地,所述图像处理模块包括用于显示所述焊接区域图像的监视器,所述图像处理模块还用于将所述焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息标示在所述焊接区域图像上,并可通过所述监视器显示。
由于上述技术方案的运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:焊接时,首先调整焊枪位姿,使得焊枪位于焊缝中心且高度合适,随后开启焊接电源开始焊接,由图像处理模块获取CCD摄像机拍摄的焊接区域的视频图像,并经图像处理后,输出焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息给纠偏控制模块,再由纠偏控制模块输出纠偏控制信号给焊缝跟踪执行机构,适时调整焊枪的横摆速度、焊枪的摆动宽度和焊枪的中心位置,实现了不借助外加光的管道MIG/MAG打底焊焊缝纠偏控制,且不存在前置距离,从而保证焊缝跟踪信息的准确,确保焊接质量。
附图说明
附图1为本发明的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步阐述本发明。
参见图1所示,基于视觉传感的管道MIG/MAG打底焊接工作进行时,首先通过焊枪校正调整焊枪位姿,使得MIG/MAG焊枪位于焊缝中心且高度合适,随后开启焊接电源并启动变位机带动工件作旋转运动,开始焊接,光学系统的工业CCD摄像机拍摄焊接熔池区域的视频图像,经光学系统的滤光片滤掉弧光后,由图像采集卡实时采集并由工业PC进行处理,工业PC根据所设计的图像处理算法,从熔池区域视频图像中提取焊丝位置信息、焊缝位置信息以及焊枪与焊缝的位置偏差信息,工业PC将所获得的焊缝偏差的图像特征信息传给工控机PCI-7248控制卡,由PCI-7248控制卡根据所设计的控制策略,输出相应的焊枪位置调整信号、焊丝横摆宽度调整信号给焊缝跟踪执行机构中的步进电机的驱动器,适时调整焊枪的横摆速度、焊枪摆动宽度和中心位置,实现基于视觉传感的管道MIG/MAG打底焊焊缝纠偏控制,直到焊接过程结束。该纠偏控制装置无需借助外加光,且不存在前置距离,从而保证焊缝跟踪信息的准确,确保焊接质量。

Claims (3)

1.基于视觉传感的管道MIG/MAG打底焊焊缝纠偏控制装置,其特征在于:所述纠偏控制装置包括
焊枪;
光学系统,所述光学系统设置在所述焊枪的前方,所述光学系统包括CCD摄像机,所述CCD摄像机用于获取焊接区域图像;
图像处理模块,所述图像处理模块与所述光学系统中的CCD摄像机相连接,用于从所述CCD摄像机获得所述焊接区域图像,进行图像处理后,输出焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息,所述特征信息包括焊丝位置信息、焊缝位置信息以及所述焊枪与所述焊缝的位置偏差信息;
纠偏控制模块,所述纠偏控制模块与所述图像处理模块相连接,用于从所述图像处理模块获得所述焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息,经处理后输出纠偏控制信号,所述纠偏控制信号包括焊枪位置调整信号、焊丝横摆宽度调整信号;
焊缝跟踪执行机构,所述焊缝跟踪执行机构与所述纠偏控制模块相连接,所述焊缝跟踪执行机构包括步进电机、受所述步进电机驱动的电动十字滑架,所述电动十字滑架上支撑有所述焊枪,所述焊缝跟踪执行机构中所述步进电机用于从所述纠偏控制模块中获得所述纠偏控制信号,通过所述电动十字滑架调整所述焊枪的横摆速度、所述焊枪的摆动宽度和所述焊枪的中心位置。
2.根据权利要求1所述的纠偏控制装置,其特征在于:所述光学系统还包括滤光片,所述滤光片用于滤掉强烈的弧光干扰。
3.根据权利要求1所述的纠偏控制装置,其特征在于:所述图像处理模块包括用于显示所述焊接区域图像的监视器,所述图像处理模块还用于将所述焊缝跟踪或焊缝成形控制的特征信息标示在所述焊接区域图像上,并可通过所述监视器显示。
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PB01 Publication
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GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20110427

Assignee: Kunshan Huaheng Welding Co., Ltd.

Assignor: Industrial Robot Research Co., Ltd. Of Kunshan Industrial Technology Research Institute

Contract record no.: 2013320000218

Denomination of invention: Rectification and control device for welding seam of pipeline MIG/MAG backing welding based on vision sensing

Granted publication date: 20121226

License type: Exclusive License

Record date: 20130322

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
C56 Change in the name or address of the patentee
CP03 Change of name, title or address

Address after: 215300, No. 15, 1504-4 floor, 1699 South Gate Road, Yushan Town, Kunshan, Jiangsu

Patentee after: Kunshan Hua Heng robot Co., Ltd.

Address before: 215300 No. 1588, doctor Road, Jiangsu, Kunshan

Patentee before: Industrial Robot Research Co., Ltd. Of Kunshan Industrial Technology Research Institute