CN103370162B - 用于监测电弧过程的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监测借助焊炬（7）实施的电弧过程、尤其是焊接过程的方法和装置，所述焊炬（7）以摆动频率（fP）进行摆动运动，并且借助与焊炬（7）连接的、具有至少一个相机（28）的监测系统（27）以图像刷新率（fB）拍摄电弧（13）周围的图像（Pi），并且所述图像（Pi）被显示于显示装置（31）上。通过求出当前图像（Pi）相对于前一图像（Pi－1）的位移（I），使当前图像（Pi）移动所求出的位移（I）在摆动运动的方向上的分量（Δd'），并且显示移动后的当前图像（Pi），可补偿图像相应于焊炬（7）摆动运动的移动。

Description

用于监测电弧过程的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于监测借助焊炬实施的电弧过程、尤其是焊接过程的方法，所述焊炬以摆动频率进行摆动运动，并且借助与焊炬连接的、具有至少一个相机的监测系统以图像刷新率拍摄电弧周围的图像并且所述图像被显示于显示装置上。
另外，本发明涉及一种用于实施上述用于监测电弧过程、尤其是焊接过程的方法的装置，所述电弧过程借助以摆动频率进行摆动运动的焊炬实施，所述装置包括一个与焊炬连接的、具有至少一个相机的用于以图像刷新率拍摄电弧周围的图像的监测系统，以及一个用于显示图像的显示装置。
背景技术
一段时间以来，已知用于监测电弧过程、尤其是焊接过程的系统，以便观察工作过程并从中推导出工作过程质量。例如可通过用相机拍摄焊缝来判断焊接质量并且必要时可改变焊接参数以提高质量。例如WO96/13354A1中描述了这种系统。
另外，已知这样的监测系统，其能够使焊炬相对于待加工工件最佳定向。例如JP6304754A公开了这种监测系统。
本发明不仅涉及焊接过程，而且还涉及其它的电弧过程、如用于表面加工的方法、使用电弧、等离子体射束或激光射束或其组合时的切削方法或涂层方法。
在某些工作过程中，有必要或有利的是，使焊嘴、尤其是焊炬在待加工工件的表面上方或在两个待连接工件之间的间隙上方进行摆动运动。由此可实现更快速的表面加工或更大的间隙跨接性。在这种方法中（在其中焊炬进行摆动运动），传统的方法或装置只能很难或以高成本来监测电弧过程。
当监测系统或至少监测系统的相机像常见地那样与焊炬连接时，则相机进行焊炬的摆动运动并且因此提供这样的图像，在其中工件和因此借助电弧加工的位置（在焊接过程中为焊道）持续移动。使用者（如电焊工）只能很难从这种具有持续运动的工件的图像序列中识别工件上正在加工的位置或工件上已被加工的位置或工件上尚待加工的位置的细节并且因此不能可靠地推导出电弧过程质量。
当相机独立于与焊炬连接的操纵器被固定在一个自身的操纵器上并且相应同步地跟随焊炬且不进行摆动运动时，可获得静止的图像。但这导致较高的结构成本。
解决该问题的一种方法技术方面的可能性在于，使相机或监测系统的图像刷新率与焊炬的摆动频率同步。但这种方法在实践中是不利的，因为图像拍摄必须由机器人触发。另外，基于这种同步，图像刷新频率向上被限定为摆动运动的两倍频率，并且焊炬的振荡摆动运动从拍摄中消失。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供一种上述方法和一种相应的装置，通过其即使在焊炬进行摆动运动时也能最佳地监测电弧过程。所述方法或装置应可尽可能简单且低成本地实现。应克服或至少减少现有技术的缺点。
根据本发明的任务在方法方面以下述方式得以解决，即，求出当前图像相对于前一图像的位移，使当前图像移动所求出的位移在摆动运动的方向上的分量，并且显示移动后的当前图像。当前图像的位移也可以为负，即在摆动运动的相反方向上。因此，通过根据本发明的图像处理考虑并且补偿了基于焊炬摆动运动（监测系统一同进行该摆动运动）从一个图像到下一图像的位移，由此可消除图像中常常出现的工件的摆动运动。从而有利地使工件或工件上的一个特殊特征（例如在焊接过程情况下为焊道）静止，并且焊炬的一部分、尤其是在图像边缘区域中可见的焊炬的气体喷嘴相应于图像的移动而移动。因此可以说，直接从焊炬角度拍摄图像并且这样移动图像，使得工件或工件上的一个特殊特征（例如在焊接过程情况下为焊道）静止，但却显示焊炬的移动。使用者（如电焊工）因此可类似于在焊炬不进行摆动运动而进行简单的前进运动的电弧过程中那样最佳地观察电弧的周围或熔池，并且因此可靠地推导出电弧过程质量。该方法可以以在负责处理的计算机的计算功率方面相对低的耗费和因此相对少的成本被简单地实施。另外可相对简单地改装现有系统、例如通过加载相应软件到已有计算机上或通过安装相应的微机。除了必要的计算机或微机外，无需其它的硬件技术前提。可使用传统的监测系统，其包括至少一个相机，如有源像素传感器（CMOS传感器）和优选至少一个闪光灯或其它具有相应高的光强的光源，以便在电弧过程的刺眼的电弧下拍出强反差的图像。在根据本发明的方法中，通过基于监测系统或相机照明单元相对于工件的移动改变光照度实现了一种3D效果，该3D效果可进一步提高图像序列的质量并且使用者可更加简单地判断电弧过程的结果（例如焊缝），由此可带来额外的有利效果。近乎3D的效果产生的原因在于，通过具有摆动频率的焊炬运动从不同角度观察电弧过程的结果。在此重要的是，使用者可借助这种方法直接（即用于图像位移计算和显示的延迟极短）近乎在线地关注电弧过程。
可使用不同方法、例如通过将当前图像和前一图像相关来求出当前图像相对于前一图像的位移。在这种相关方法中，计算前一图像和当前图像交叉相关的结果。有利的是，借助频域中的乘法进行交叉相关，在此借助快速傅立叶变换（FFT）或快速傅立叶逆变换（IFFT）进行变换和逆变换，因为这与图像区域中的计算相比计算较不集中并且因此可更迅速地得到结果。通过相关方法借助显示于当前和前一图像中的工件中位置固定的特征可靠地求出所述图像之间的位移。在焊接过程的情况下，图像中的已凝固焊道上的特征点特别适合用于这种相关方法。也可将工件支座、焊接斑点（Schweissspritzer）等用作点。对于可靠地求出前一图像到当前图像的位移而言重要的是，两个图像彼此充分重叠并且足够强地照明电弧过程后方的区域，以便能够将连续图像中相同的点再次精确地对应。
由于电弧后方的区域对于电弧过程的判断是重要的，因此优选拍摄电弧后方的区域的图像。这表示，监测系统朝电弧后方的区域定向。在焊接过程的情况下，监测系统尤其是朝焊道的凝固区域定向。为了使使用者更好地在产生的图像上辨认方向，焊炬的一部分（如气体喷嘴）也可被显示在图像的边缘上。由此使用者获得关于焊炬摆动行程的信息，因为根据本发明焊炬摆动地被显示，而已通过电弧过程加工的区域（如焊道）则因图像的移动基本上位置固定地被显示。
如在求出位移之前形成前一图像和必要时当前图像的局部，可改善相关和因此图像之间的位移的确定。在此有利的是，选择前一图像的较小的局部，将该局部与当前图像的较大的局部或整个当前图像相应相关。图像中的不能为相关提供信息的区域被有利地除去。例如可在计算之前从前一图像和当前图像中除去焊炬区域。在拼合图像后焊炬进行摆动运动，而通过电弧过程加工的位置（如焊道）则位置固定地被显示。
此外，有利的是，在求出位移之前过滤和缩放图像。通过相应的软件技术或硬件技术的图像过滤可提高图像质量或校正照明中的波动并因此简化接下来的相关方法或类似方法。通过相应缩小图像可降低用于确定图像之间的位移的计算成本。
为了防止产生的所显示的图像的边缘在摆动频率的节拍中侧向移动，有利的是仅示出部分图像。在此图像的侧向边缘至少被剪去最大振幅，焊炬以该振幅进行摆动运动。
有利的是，确定并校正所求出的图像之间的位移之和的可能的漂移。这可通过相应计算绝对位移并求出合计位移的低频分量来实现。
为了实现更高质量的图像，可相应挡住电弧。为此可使用简单的、设置在焊炬或监测系统上的覆盖元件。通过监测系统或监测系统的部件相对于焊炬的特殊定位也可通过焊炬本身或通过气体喷嘴挡住电弧。
除了根据本发明显示图像外，也可由图像求出焊炬的实际的摆动频率并且优选将其与图像或部分图像一起显示。
为了由图像可靠地求出摆动频率，必须满足采样定理、即选择至少两倍于摆动频率的图像刷新率。因此，在常见的直至5Hz的摆动频率下，最小图像刷新率为10Hz。
除了显示工件的通过电弧过程加工的位置外，有利的是，也在相应的显示装置上显示附加的过程参数。在焊接过程的情况下例如可显示焊接电流、焊接电压、脉冲频率、送丝速度、焊丝材料或类似信息，从而为使用者提供重要的附加信息。
为了在晚些时候分析数据，有利的是，图像或部分图像必要时与实际的摆动频率和过程参数一起被存储。
另外，有利的是，图像或部分图像必要时与实际的摆动频率和过程参数一起被传输。可通过相应的网路向任意目标进行传输，在目标处例如为了提高电弧过程质量或为了统计目的可进行数据分析。
根据本发明的任务还通过上述装置来解决，在该装置中设置一个用于处理所拍摄的图像的装置，该处理装置构造用于求出当前图像相对于前一图像的位移，并且显示装置构造用于显示移动了所求出的位移在摆动运动方向上的分量的当前图像。关于该装置可实现的优点参见上述有关方法的说明。
有利的是，处理装置构造用于将前一图像的局部和当前图像或当前图像的局部相关。
另外有利的是，处理装置具有一个接口、例如以太网接口或USB接口。通过这种接口可向任意位置或设备传输数据。
为了能够监测电弧后方的区域，监测系统相应固定在焊炬上，以便拍摄电弧后方的区域的图像。
为了提高产生的图像的质量，可在焊炬上设置一个用于挡住相对刺眼的电弧的装置。如上所述，可通过相应布置监测系统本身或监测系统的部件，也可直接用气体喷嘴挡住电弧。
为了存档数据，可设置一个存储器。除了图像和部分图像外，也可存储必要时求出的实际摆动频率或过程参数。
最后，有利的是，设置一个用于传输图像和部分图像的装置。这种传输装置可通过网络连接或无线电装置构成。
附图说明
下面借助附图详细说明本发明。附图如下：
图1为焊接机或者说焊接装置的示意图；
图2为用于实施用于监测焊接过程的方法的装置的示意性原理图；
图3为在摆动焊接过程中拍摄的图像的原理图；
图4为在摆动焊接过程中拍摄的几张图像的例子；
图5为将根据本发明的方法应用于根据图4的图像上之后产生的图像或部分图像；
图6为用于说明根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出用于各种过程或方法（如MIG/MAG焊接或WIG/TIG焊接或电极焊接法、双丝/串列焊接法、等离子法或钎焊法等）的焊接装置1或者说焊接设备。
焊接装置1包括具有布置于其中的电力元件3的电源2、控制装置4和其它未示出的元件和缆线，诸如开关元件、控制阀等。控制装置4例如与控制阀连接，该控制阀在用于气体5（尤其是保护气体，诸如CO2、氦气或氩气或类似物）的供应线路中设置在气罐6和焊炬7或焊嘴之间。
另外，还可通过控制装置4控制送丝器8，送丝器常常用于MIG/MAG焊接，其中经由供应线路，填料或焊丝9从丝鼓10或丝盘被供应到焊炬7的区域中。当然，如现有技术中已知的，送丝器8集成在焊接装置1中、尤其是电源2的壳体11中，并且并非如图1所示作为附件定位在行驶小车12上。在此涉及所谓的紧凑的焊接装置1。在此也可将送丝器8直接安装在焊接装置2上，即电源2的壳体11形成为用来在其顶表面上接收送丝器8，从而可省略行驶小车12。
还可让送丝器8在焊炬7之外将焊丝9或填料供应到加工位置上，为此在焊炬7内优选设置非熔化电极，如通常在WIG/TIG焊接中那样。
用于在电极或者说焊丝9和优选由一个或多个部件构成的工件14之间建立电弧13（尤其是工作电弧）的电流经由焊接缆线（未示出）从电源2的电力元件3供应到焊炬7，尤其是供应到电极或者说焊丝9，待焊接的工件14经由另一用于其它电势的焊接缆线（未示出）、尤其是接地电缆与电源2连接，并且因此通过电弧13或等离子体射束可建立用于加工的回路。在使用具有内部电弧13的焊嘴时，两条焊接缆线通入焊嘴中，从而可在焊嘴中建立相应的回路，如在等离子焊嘴中是这种情况。
为了冷却焊炬7，焊炬7可经由冷却器15在中间连接有可能的部件（如流动监测器）的情况下与液体容器（尤其是带有液位显示器17的水箱16）连接。由此在焊炬7启动运行时，冷却器15（尤其是设置用于水箱16中的液体的液体泵）被启动，由此可实现对焊炬7的冷却。在所示实施例中可见，冷却器15定位在行驶小车12上，随后电源2被放置在冷却器上。在此这样构造焊接设备的各个部件，即电源2、送丝器8和冷却器15，使得它们具有相应的突出部或凹入部，从而它们可彼此可靠地上下堆叠或叠置。
另外，焊接装置1（尤其是电源2）还具有输入和/或输出装置18，通过该输入和/或输出装置可调整或获取和显示焊接装置的各种不同的焊接参数、运行模式或焊接程序。在此通过输入和/或输出装置18调整的焊接参数、运行模式或焊接程序被传输到控制装置4，并且由控制装置随后控制焊接设备或者说焊接装置1的各个部件或规定用于调节或控制的相应的规定值。在使用相应的焊炬7时，也可通过焊炬7来进行调整过程，为此焊炬7配有焊炬输入和/或输出装置19。在此优选焊炬7经由数据总线（尤其是串行数据总线）与焊接装置1（尤其是电源2或送丝器8）连接。为了启动焊接过程，焊炬7大多具有启动开关（未示出），由此可通过操作启动开关来点燃电弧13。为了避免受到电弧13的大的热辐射，焊炬7可配有热保护罩20。
此外，在所示实施例中，焊炬7经由软管组21与焊接装置1或者说焊接设备连接，软管组21经由防扭曲装置22固定在焊炬7上。在软管组21中，各个缆线（例如用于焊丝9、用于气体5、用于冷却回路、用于数据传输等的供应缆线或者说缆线）从焊接装置1到焊炬7设置，相反，接地电缆优选额外连接到电源2上。软管组21经由未示出的耦合装置连接到电源2或送丝器8上，相反，软管组21中的各个缆线借助防扭曲装置固定在焊炬7上或中。为了确保软管组21的相应的应力释放，软管组21可经由应力释放装置（未示出）与电源2的壳体11或送丝器8连接。
原则上应指出，对于不同的焊接方法或焊接装置1，如WIG装置或MIG/MAG装置或等离子装置，并非必须使用或者说采用上述所有部件。对此例如可将焊炬7构造为气冷式焊炬，从而例如可省略冷却器15。可以说，焊接装置1至少由电源2和送丝器8、必要时也由冷却器15构成，这些部件可设置在一个共同的壳体11中。另外，还可设置或使用其它部件或者说元件，例如送丝器8上的防滑件23或气罐6的保持装置25上的选择支架24等。
图2作为例子示出一种用于实施焊接过程的焊炬7。在焊接过程中，在焊炬7和待加工工件之间点燃电弧13并且借助通过焊丝9被供应的材料跨接两个工件之间的一个间隙或为工件表面镀层，即实施电弧过程。在大的间隙宽度或宽的表面下，有利的是，焊炬7在工件上方或两个工件之间的间隙上方进行摆动运动。作为焊接过程的结果形成焊道26。为了监测焊接过程，在焊炬7上固定有监测系统27。该监测系统27包括至少一个相机28和优选一个光源29。光源29例如由闪光灯构成，该闪光灯与相机28的光圈的打开同步地发出闪光，以便在相对刺眼的电弧13下也能够实现质量足够的图像。焊炬7经由适合的、未示出的固定装置与机器人手臂连接。通过软管组21将用于保护气体和焊丝9的缆线和供应装置连接到焊接装置1上。通过同一软管组21或一个单独的软管组，监测系统27的缆线也可连接到相应的处理装置30上。在该处理装置30中根据本发明处理图像，以便监测电弧过程。在显示装置31上显示被相应处理的图像。所述显示装置31可靠近焊接装置1或远离焊接装置地设置。另外，处理装置30可与用于存储图像以及其它可能的数据（如过程数据）的存储器32连接。为了获得过程数据，有利的是使焊接装置1与处理装置30连接，如图中虚线所示。为了能够将图像以及由其导出的数据和可能的过程数据传输给任意目标，处理装置30可与传输装置33连接。所述传输装置33可通过网络连接或用于无线传输数据的发射装置构成（未示出）。另外，处理装置30可具有一个接口34，通过该接口可向其它位置传输数据或可接收外部数据。
图3示出电弧过程监测的原理图，在其中焊炬7进行摆动运动。在焊接过程的情况下，焊炬7以给定的摆动频率fP和摆动振幅A沿虚线所示的的正弦轨迹移动。摆动频率fP可变化。借助固定在焊炬7上的相机28以给定的图像频率fB拍摄图像Pi，所述相机相应于焊炬7的摆动运动侧向移动并且也相应于焊炬7的进给速度向电弧过程的前进方向移动。当前图像Pi以实线表示，而之前的图像Pi-1等以虚线或点划线示出。当现在在显示装置31上显示图像Pi的图像序列时，焊道26相应于摆动频率fP在正弦轨迹上来回移动并且只能困难地观察焊道。
图4作为例子示出这种图像序列的四个图像Pi-3至Pi，它们在不使用根据本发明的方法的情况下产生。焊道26从相机28的视角看从一个图像Pi到下一图像来回移动，至少部分在图像Pi中可见的焊炬7的气体喷嘴G构成一个固定点。因此由于焊道26的移动不能准确观察焊接结果。现在借助当前图像Pi和前一图像Pi-1详细说明根据本发明的方法。例如通过将两个图像Pi、Pi-1彼此相关来确定当前图像Pi和前一图像Pi-1之间的位移为此目的优选计算前一图像Pi-1的局部Pi-1'和当前图像Pi的局部Pi'或整个当前图像Pi之间的交叉相关。相应地，局部Pi'在每个图像Pi中的位置是相同的、即相对于图像Pi的固定点位置固定。在此优选通过快速傅立叶变换（FFT）算法和频域中的乘法及随后的逆变换来进行交叉相关，这与其它用于计算交叉相关的方法相比计算较不集中并且因此降低了成本。通过形成前一图像Pi-1的局部Pi-1'可消除图像Pi-1的对于相关方法不重要甚至加大其难度的区域。为了计算例如可消除或挡住气体喷嘴G和电弧的区域，并且将图像Pi-1的局部Pi-1'用于计算方法，在该区域中可存在相应的显著点X，借助所述点可更简单地求出位移在焊接方法的情况下在电弧后方的区域中是这种情况，在那里焊道26已凝固或至少局部凝固。相应地，可通过调整监测系统27的拍摄区域或局部来调整显著点或局部Pi-1'的位置。计算的结果是二维空间中图像Pi-1、Pi的局部Pi-1'、Pi中的两个显著点X之间的位移该位移或者说位移向量具有一个x方向上的分量Δdx和一个y方向上的分量Δdy。
根据本发明的方法，现在根据从图像Pi的局部Pi'求出的位移使当前图像Pi相对于前一图像Pi-1移动该位移或者说位移向量在摆动运动的方向上（亦或在相反方向上）的分量Δd'或者说量，其具有摆动运动。这是因为焊道26在局部Pi'或在图像Pi中逆着摆动运动移动并且因此必须被调整为摆动运动。焊道26在图像Pi中被这样移动，以致焊道与前一图像Pi-1的焊道26重合。由此消除了因摆动运动而产生的焊道26的移动并且可看到纯的前进运动。
作为结果产生如图5所示的图像序列。焊道26因此在所有图像中基本上处于中间并且不进行移动。焊道26的摆动运动从图像Pi中消失。为避免图像的边缘在显示图像时来回移动或引起图像中不清楚的区域，仅显示部分图像Pi''。在此分别将图像Pi在其边缘上根据阴影面积剪去至少摆动振幅。在Pi''中再次显示为计算位移必要时被挡住的区域,如气体喷嘴G。由于焊道26已移动，所以被挡住的区域也相应移动位移的具有摆动运动的分量Δd'。由此，使用者可清楚地看到静止的焊道26并且同时看到气体喷嘴G的摆动运动。因而借助本发明的方法将监测系统27检测到的焊道26的移动传递到焊炬7上。
图6借助流程图示出根据本发明方法的一种实施方式。相应于步骤100在电弧过程监测开始后，加载已借助监测系统拍摄或暂存的第一图像Pi（步骤101）。在可选的处理步骤102中，可过滤或缩放图像Pi。通过在此形成的图像Pi的局部Pi'——在其中例如至少挡住气体喷嘴——简化了接下来的处理。根据步骤103，从当前图像Pi和前一图像Pi－1（步骤104）的局部Pi'、Pi－1'求出位移或者说位移向量，这可通过交叉相关方法进行。根据步骤105，使当前图像Pi移动所求出的位移在摆动运动的方向上的分量Δd'。然后，可在下一处理步骤106中形成图像Pi的部分图像Pi''，并且将该部分图像显示于显示装置31上（参见步骤107）。根据步骤108，可从图像序列中求出实际的摆动频率fp并且也显示于显示装置31上。步骤101和107之间的过程在整个电弧过程期间重复。在电弧过程结束后，相应于步骤109终止所述方法。
根据本发明的方法即使在产生电弧的焊炬7作摆动运动时也能最佳地监测电弧过程。监测系统27固定在焊炬7上并且随焊炬进行摆动运动。但这样进行图像分析，使得通过移动图像Pi静止地显示焊道26，由此可最佳地观察焊接过程、尤其是焊道26的形成。优选这样进行图像拍摄，使得焊炬7的一部分、尤其是气体喷嘴G的一部分伸入所拍摄的图像Pi中。为了计算位移可挡住焊炬7的该部分，但在所产生的图像Pi中显示该部分。
优选这样选择拍摄区域，使得在焊接过程的情况下拍摄特定长度的凝固焊道26，从而确保在工件没有显著点时在所拍摄的图像Pi中存在用于计算位移的显著点。因此例如可将焊道26的鳞状堆复层或产生的熔渣作为关键点。例如在图像Pi中拍摄1/3的液态焊道和2/3的凝固焊道。

Claims (21)

1.一种用于监测借助焊炬(7)实施的电弧过程的方法，所述焊炬(7)以摆动频率(fP)进行摆动运动，并且借助与焊炬(7)连接的、具有至少一个相机(28)的监测系统(27)以图像刷新率(fB)拍摄电弧(13)周围的图像(Pi)，并且所述图像(Pi)被显示于显示装置(31)上，其特征在于，求出当前图像(Pi)相对于前一图像(Pi－1)的位移使当前图像(Pi)移动所求出的位移在摆动运动方向上的分量(Δd')，并且显示移动后的当前图像(Pi)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将当前图像(Pi)和前一图像(Pi－1)相关来求出所述位移。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，拍摄电弧(13)后方的区域的图像(Pi)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在求出位移之前形成前一图像(Pi－1)的局部(Pi－1')。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在求出位移之前形成当前图像(Pi)的局部(Pi')。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在求出位移之前过滤和缩放所述图像(Pi)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，显示图像(Pi)的部分图像(Pi″)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定和校正所求出的位移之和的漂移。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，挡住电弧(13)。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由图像(Pi)求出实际的摆动频率(fP)并且与图像(Pi)或部分图像(Pi″)一起显示。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择至少两倍于摆动频率(fP)的图像刷新率(fB)。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，除图像(Pi)或部分图像(Pi″)外显示过程参数。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，图像(Pi)或部分图像(Pi″)被存储。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，图像(Pi)或部分图像(Pi″)被传输。
15.一种用于实施根据权利要求1至14之一所述的用于监测电弧过程的方法的装置，所述电弧过程借助以摆动频率(fP)进行摆动运动的焊炬(7)实施，所述装置包括一个与焊炬(7)连接的、具有至少一个相机(28)的用于以图像刷新率(fB)拍摄电弧(13)周围的图像(Pi)的监测系统(27)和一个用于显示图像(Pi)的显示装置(31)，其特征在于，设置一个用于处理所拍摄的图像(Pi)的处理装置(30)，所述处理装置(30)构造用于求出当前图像(Pi)相对于前一图像(Pi－1)的位移并且显示装置(31)构造用于显示移动了所求出的位移在摆动运动的方向上的分量(Δd')的当前图像(Pi)。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述处理装置(30)构造用于将前一图像(Pi－1)的局部(Pi－1')和当前图像(Pi)或当前图像(Pi)的局部(Pi')相关。
17.根据权利要求15或16所述的装置，其特征在于，所述处理装置(30)具有一个接口(34)。
18.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述监测系统(27)固定在焊炬(7)上，以便拍摄电弧(13)后方的区域的图像(Pi)。
19.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，在焊炬(7)上设置一个用于挡住电弧(13)的装置。
20.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，设置一用于存储图像(Pi)或部分图像(Pi″)的存储器(32)。
21.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，设置一个用于传输图像(Pi)或部分图像(Pi″)的装置(33)。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102990181B (zh) * 2012-10-23 2014-05-21 廖怀宝 一种自动焊锡机器人焊点偏移程序文件补偿的方法
JP5927212B2 (ja) * 2014-02-28 2016-06-01 ファナック株式会社 溶接トーチ検出装置および溶接ロボットシステム
AT515916B1 (de) 2014-09-24 2016-01-15 Fronius Int Gmbh Verfahren zur Überwachung eines mit einem Brenner durchgeführten Lichtbogenprozesses und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
DE102017127098B8 (de) * 2016-11-24 2023-05-04 Fanuc Corporation Gerät und Verfahren zum Annehmen eines Anormalitätsauftretens für Teleskopabdeckung
CN106799552A (zh) * 2016-12-16 2017-06-06 无锡市汤成机电配件厂 焊枪挡盘座
WO2021152344A1 (en) * 2020-01-27 2021-08-05 Comau S.P.A. Method of monitoring the quality of a weld bead, related welding station and computer-program product

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4594497A (en) * 1984-05-23 1986-06-10 Hitachi, Ltd. Image processing welding control method
US4849679A (en) * 1987-12-31 1989-07-18 Westinghouse Electric Corp. Image processing system for an optical seam tracker
US5614116A (en) * 1994-10-31 1997-03-25 United Technologies Corporation Welding control using fuzzy logic analysis of video imaged puddle dimensions
FR2742287A1 (fr) * 1995-12-08 1997-06-13 Labo Tele 34 Sarl Procede et dispositif pour la visualisation simultanee sur ecran des conditions presidant a la realisation d'une operation de soudage et notamment de soudage electrique a l'arc
JP4647914B2 (ja) * 2004-01-07 2011-03-09 川崎重工業株式会社 アーク溶接方法およびアーク溶接装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0277743A (ja) * 1988-09-13 1990-03-16 Konica Corp ハロゲン化銀カラー写真感光材料用発色現像液および該発色現像液を用いたハロゲン化銀カラー写真感光材料の処理方法
JPH0495146A (ja) * 1990-08-08 1992-03-27 Hitachi Ltd 情報処理装置
FR2678190B1 (fr) 1991-06-28 1995-07-07 Commissariat Energie Atomique Procede et systeme de soudage assistee par ordinateur, bases sur la vision de la scene de soudage.
JPH06304754A (ja) 1993-04-22 1994-11-01 Nippon Steel Corp アーク溶接の撮影方法及びその撮影装置
JP2000351071A (ja) * 1999-06-10 2000-12-19 Toshiba Corp 自動溶接システム
JP2001340966A (ja) * 2000-05-30 2001-12-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 自動溶接方法及びその装置
JP3733485B2 (ja) 2002-03-04 2006-01-11 川崎重工業株式会社 自動開先倣い溶接装置および方法
JP2007181871A (ja) 2006-01-10 2007-07-19 Kawasaki Heavy Ind Ltd 自動アーク溶接システム及び方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4594497A (en) * 1984-05-23 1986-06-10 Hitachi, Ltd. Image processing welding control method
US4849679A (en) * 1987-12-31 1989-07-18 Westinghouse Electric Corp. Image processing system for an optical seam tracker
US5614116A (en) * 1994-10-31 1997-03-25 United Technologies Corporation Welding control using fuzzy logic analysis of video imaged puddle dimensions
FR2742287A1 (fr) * 1995-12-08 1997-06-13 Labo Tele 34 Sarl Procede et dispositif pour la visualisation simultanee sur ecran des conditions presidant a la realisation d'une operation de soudage et notamment de soudage electrique a l'arc
JP4647914B2 (ja) * 2004-01-07 2011-03-09 川崎重工業株式会社 アーク溶接方法およびアーク溶接装置

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