CN103817431A - 激光实时反馈控制系统及其控制方法 - Google Patents

激光实时反馈控制系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103817431A
CN103817431A CN201310671368.6A CN201310671368A CN103817431A CN 103817431 A CN103817431 A CN 103817431A CN 201310671368 A CN201310671368 A CN 201310671368A CN 103817431 A CN103817431 A CN 103817431A
Authority
CN
China
Prior art keywords
real
time
laser
weld seam
dimensional imaging
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.)
Pending
Application number
CN201310671368.6A
Other languages
English (en)
Inventor
钱旭东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YUEQING JIASU LASER Co Ltd
Original Assignee
YUEQING JIASU LASER Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by YUEQING JIASU LASER Co Ltd filed Critical YUEQING JIASU LASER Co Ltd
Priority to CN201310671368.6A priority Critical patent/CN103817431A/zh
Publication of CN103817431A publication Critical patent/CN103817431A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种激光实时反馈控制系统及其控制方法；该控制系统包括机械臂、设置在机械臂上的激光焊接头、以及设置在机械臂上的用于拍摄所述激光焊接头实时焊缝的三维成像仪。该控制方法包括①加工标准焊缝，用三维成像仪对该标准焊缝拍照获取实时图像并上传给智能主机存档，智能主机记录为标准参数；②进行激光焊接时，用三维成像仪对实时焊缝拍照并上传给智能主机存档，智能主机对实时焊缝的图像进行数据分析处理并记录为实时参数；③智能主机比较各实时参数与标准参数。本发明能普遍应用于各种材料的激光焊接生产中，有效判断实时焊缝是否合格。

Description

激光实时反馈控制系统及其控制方法
技术领域
本发明属于激光焊接技术领域，具体涉及一种激光实时反馈控制系统及其控制方法。
背景技术
传统上，我国普遍采用人工焊接的方式进行焊缝施工，工人的劳动强度较大，且焊接质量和焊接效率较低，无法满足实际生产中对于焊接技术的要求。为降低工人的劳动强度，以及提高焊接质量和焊接效率，各种焊接设备应运而生，尤其是各种焊接机器人的开发和研制，推动了焊接技术的现代化发展进程。由于在焊接过程中工作对象的不同，焊接路径的复杂多变。为保证焊接的质量，一般情况下是在焊枪把持器上安装激光跟踪器，用以保证焊枪的实际焊接路径不偏离预设的焊接路径。
实际使用中，由于激光焊接过程中，会产生闪光和等离子体等可能伤害人体的现象，不能通过肉眼实时观测，所以如何在激光焊接过程中实时监测激光焊接质量，以减少焊后质量监测，保证产品质量，提高生产效率，长久以来一直是本领域的技术难题。
目前，已有的激光焊接实时监测的方法主要有：
1、光-声发射信号法：利用激光焊接过程中等离子体发出的特征光信号，和激光器谐振腔的部分反射镜上由于激光能量分布的变化而引起的声发射信号，来对焊接质量进行实时监测。但这种方法中，声发射传感器置于部分反射镜上而使信号的采取比较困难，同时声发射信号本身比较庞杂，难以进一步处理。
2、光信号法：利用激光焊接过程中等离子体发出的特征光信号的光强为标准来实时监测焊接质量。在这种方法中需要采用特殊焊接材料，一般采用磷青铜和塑料焊接的异种材料接头，因而光信号的特征容易确定，但不具有普适性；同时，该方法尽管对坏焊缝的接收概率较小，但对好焊缝的拒绝概率却较大，因而带来了二次检测的困难。
3、声信号法：以等离子体发出的特征声信号的声压为标准，来实时监测脉冲激光焊接质量，由于单一声信号易受环境噪音的影响，因而这种方法较难在实际生产中推广应用。
发明内容
本发明的目的就是为克服上述各种方法的不足之处，提供一种信号传感及处理方便、监测结果可靠性高的激光实时反馈控制系统，使得这种方法能普遍应用于各种材料的激光焊接生产中去。
本发明的另一个目的是提供上述控制系统的一种控制方法。
实现本发明第一个目的的技术方案是：一种激光实时反馈控制系统，包括机械臂、设置在机械臂上的激光焊接头、以及设置在机械臂上的用于拍摄所述激光焊接头实时焊缝的三维成像仪。
上述方案中，所述三维成像仪是红外光或紫外光三维成像仪。
上述方案中，所述激光焊接头和三维成像仪各自通过具有两个自由度或三个自由度的腕部与机械臂连接。
上述方案中，还包括用于对三维成像仪拍摄图像进行数据分析处理的智能主机。
实现本发明第二个目的的技术方案是：一种激光实时反馈控制方法，包括以下步骤：
①用激光焊接头在待加工材料上加工标准焊缝，用三维成像仪对该标准焊缝拍照获取实时图像并上传给智能主机存档，智能主机对该标准焊缝的实时图像进行数据分析处理并记录为标准参数；
②进行激光焊接时，用三维成像仪对实时焊缝拍照并上传给智能主机存档，智能主机对实时焊缝的图像进行数据分析处理并记录为实时参数；
③智能主机比较各实时参数与标准参数；当实时参数数据在标准参数的预设误差范围内，则判断该实时参数对应的实时焊缝是合格焊缝；当实时参数数据超出标准参数的预设误差范围内，则判断该实时参数对应的实时焊缝是不合格焊缝，并发出报警或提示信息。
本发明所述实时焊缝是指激光焊接头焊接成型中的高温焊缝，例如处于待焊材料熔化温度范围附近温度范围内的焊缝。
本发明通过在机械臂上同时设置激光焊接头和三维成像仪，从而可以获取实时焊缝的图像信息，从而可以在智能主机上对其温度、高度、宽度进行实时分析，通过与标准参数对照，有效判断实时焊缝是否合格，具有较精准的准确性，有利于简化焊后的质量检验。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图；
图2为图1所述控制系统中三维成像仪的A向视图。
具体实施方式
(实施例1、控制系统)
本实施例是一种激光实时反馈控制系统，见图1至图2所示，包括机械臂1、设置在机械臂上的激光焊接头2、设置在机械臂上的用于拍摄所述激光焊接头实时焊缝的三维成像仪3、以及用于对三维成像仪拍摄图像进行数据分析处理的智能主机。
所述三维成像仪是红外光或紫外光三维成像仪，本实施例优先选用红外管三维成像仪。所述三维成像仪包括两个镜头，同步获取的两个实时图像叠加后形成三维图像。该种三维图像获取的方法及具体结构早已是本领域的公知技术，本实施例不再对其进行一一描述。
所述激光焊接头和三维成像仪各自通过具有两个自由度或三个自由度的腕部4与机械臂连接。这种结构使其各自具有较好自由转动角度，可以根据需要使得三维成像仪自动跟踪激光焊接头的焊接位置，从而获取准确的实时焊缝图像。
本实施例所获取的实时焊缝的三维图像可以通过智能主机对其进行数据分析自动化处理，也可让工作人员从智能主机的显示屏上实时观察焊缝的焊接状况，人工观察判断焊缝的焊接操作是否合格。
(实施例2、控制方法)
本实施例是实施例1所述的激光实时反馈控制系统的控制方法，包括以下步骤：
①用激光焊接头2在待加工材料上加工形成标准焊缝，用三维成像仪3对标准焊缝拍照并上传给智能主机存档，智能主机对该标准焊缝的图像进行数据分析处理并记录为标准参数；
具体来说，智能主机依据获取的实时图像分析图像中某处焊缝的温度、长度、宽度及焊缝边缘的平整度，并可以将各数据及图像获取时间记录下来，并根据预设的误差数据，自动设置一个标准化操作的具有误差范围的标准参数。
②进行激光焊接时，用三维成像仪对实时焊缝拍照并上传给智能主机存档，智能主机对实时焊缝的图像进行数据分析处理并记录为实时参数；
具体来说，智能主机依据获取的实时图像分析图像中某处焊缝的温度、长度、宽度及焊缝边缘的平整度，并可以将各数据及图像获取时间记录下来。
③智能主机比较各实时参数与标准参数；当实时参数数据在标准参数的预设误差范围内，则判断该实时参数对应的实时焊缝是合格焊缝；当实时参数数据超出标准参数的预设误差范围内，则判断该实时参数对应的实时焊缝是不合格焊缝，并发出报警或提示信息。
本实施例通过设置三维成像仪，从而可以获取实时焊缝的图像信息，从而可以在智能主机上对其温度、高度、宽度进行实时分析，通过与标准参数对照，有效判断实时焊缝是否合格，具有较精准的准确性，有利于简化焊后的质量检验。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种激光实时反馈控制系统，包括机械臂(1)和设置在机械臂上的激光焊接头(2)；其特征在于：还包括设置在机械臂上的用于拍摄所述激光焊接头实时焊缝的三维成像仪(3)。
2.根据权利要求1所述的激光实时反馈控制系统，其特征在于：所述三维成像仪是红外光或紫外光三维成像仪。
3.根据权利要求1所述的激光实时反馈控制系统，其特征在于：所述激光焊接头和三维成像仪各自通过具有两个自由度或三个自由度的腕部(4)与机械臂连接。
4.根据权利要求1所述的激光实时反馈控制系统，其特征在于：还包括用于对三维成像仪拍摄图像进行数据分析处理的智能主机。
5.一种激光实时反馈控制方法，包括以下步骤：
①用激光焊接头(2)在待加工材料上加工标准焊缝，用三维成像仪(3)对该标准焊缝拍照获取实时图像并上传给智能主机存档，智能主机对该标准焊缝的实时图像进行数据分析处理并记录为标准参数；
②进行激光焊接时，用三维成像仪对实时焊缝拍照并上传给智能主机存档，智能主机对实时焊缝的图像进行数据分析处理并记录为实时参数；
③智能主机比较各实时参数与标准参数；当实时参数数据在标准参数的预设误差范围内，则判断该实时参数对应的实时焊缝是合格焊缝；当实时参数数据超出标准参数的预设误差范围内，则判断该实时参数对应的实时焊缝是不合格焊缝，并发出报警或提示信息。
CN201310671368.6A 2013-12-11 2013-12-11 激光实时反馈控制系统及其控制方法 Pending CN103817431A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310671368.6A CN103817431A (zh) 2013-12-11 2013-12-11 激光实时反馈控制系统及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310671368.6A CN103817431A (zh) 2013-12-11 2013-12-11 激光实时反馈控制系统及其控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103817431A true CN103817431A (zh) 2014-05-28

Family

ID=50752875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310671368.6A Pending CN103817431A (zh) 2013-12-11 2013-12-11 激光实时反馈控制系统及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103817431A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107803585A (zh) * 2016-09-07 2018-03-16 村田机械株式会社 激光加工机及激光加工方法
CN111203654A (zh) * 2020-01-15 2020-05-29 苏州德创测控技术咨询有限公司 激光焊接轨迹追踪监测系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6084205A (en) * 1997-03-14 2000-07-04 Sandia Corporation Method for enhanced control of welding processes
WO2000041836A1 (en) * 1999-01-14 2000-07-20 Powerlasers Limited Structured multi-spot detecting technique for adaptive control of laser beam processing
JP2000263266A (ja) * 1999-03-12 2000-09-26 Nkk Corp レーザ溶接機におけるレーザ照射点検出装置及びシーム位置検出装置
CN101400474A (zh) * 2006-02-01 2009-04-01 蒂森克虏伯钢铁股份公司 激光射线焊接头
CN202486615U (zh) * 2012-03-31 2012-10-10 中国矿业大学 一种多焊接机器人协调控制系统
CN102814574A (zh) * 2012-09-06 2012-12-12 江苏科技大学 基于红外视觉传感的窄间隙焊接监控及焊缝偏差检测方法
CN103358023A (zh) * 2013-07-18 2013-10-23 江苏和昊激光科技有限公司 自动对位激光拼焊系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6084205A (en) * 1997-03-14 2000-07-04 Sandia Corporation Method for enhanced control of welding processes
WO2000041836A1 (en) * 1999-01-14 2000-07-20 Powerlasers Limited Structured multi-spot detecting technique for adaptive control of laser beam processing
JP2000263266A (ja) * 1999-03-12 2000-09-26 Nkk Corp レーザ溶接機におけるレーザ照射点検出装置及びシーム位置検出装置
CN101400474A (zh) * 2006-02-01 2009-04-01 蒂森克虏伯钢铁股份公司 激光射线焊接头
CN202486615U (zh) * 2012-03-31 2012-10-10 中国矿业大学 一种多焊接机器人协调控制系统
CN102814574A (zh) * 2012-09-06 2012-12-12 江苏科技大学 基于红外视觉传感的窄间隙焊接监控及焊缝偏差检测方法
CN103358023A (zh) * 2013-07-18 2013-10-23 江苏和昊激光科技有限公司 自动对位激光拼焊系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107803585A (zh) * 2016-09-07 2018-03-16 村田机械株式会社 激光加工机及激光加工方法
CN111203654A (zh) * 2020-01-15 2020-05-29 苏州德创测控技术咨询有限公司 激光焊接轨迹追踪监测系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106392304B (zh) 一种激光辅助焊缝智能寻迹系统及方法
CN106984813B (zh) 一种激光选区熔化加工过程同轴监测方法及装置
KR101948852B1 (ko) 비접촉식 균열 평가를 위한 이종영상 스캐닝 방법 및 장치
CN110524583B (zh) 基于嵌入式平台的焊缝寻位跟踪3d视觉传感器及跟踪方法
CN106735749B (zh) 一种激光辅助焊缝智能寻迹系统
US20140081459A1 (en) Depth mapping vision system with 2d optical pattern for robotic applications
CN106273477B (zh) 用于光固化成型过程中的实时监测和回溯系统及方法
CN108700408A (zh) 三维形状数据及纹理信息生成系统、拍摄控制程序、以及三维形状数据及纹理信息生成方法
CN105157603A (zh) 一种线激光传感器及其三维坐标数据的计算方法
JP2008170981A (ja) レンズ光学系の偏芯調整方法及び装置並びにプログラム
CN110238520B (zh) 一种基于ccd视觉检测的自动精密激光焊接方法
JP2004170429A5 (zh)
JP4445763B2 (ja) 画像生成装置及び侵入者監視装置
CN111208146B (zh) 一种隧道线缆检测系统及检测方法
CN110779933A (zh) 基于3d视觉传感阵列的表面点云数据获取方法和系统
JP5679912B2 (ja) 溶接異常検知方法及び溶接異常検知装置
CN106908802B (zh) 一种基于图像处理的激光束空间定位装置及方法
CN103817431A (zh) 激光实时反馈控制系统及其控制方法
CN112001945A (zh) 一种适用于生产线作业的多机器人监控方法
JP2008070158A (ja) 超音波ホーンの振幅測定方法および周波数測定方法とその方法を用いた測定機器およびそれを用いた超音波接合装置
CN203696231U (zh) 焊接装置
CN203918225U (zh) 激光实时反馈控制系统
Ye et al. Weld seam tracking based on laser imaging binary image preprocessing
CN108347561B (zh) 激光引导扫描系统及扫描方法
JP2004239791A (ja) ズームによる位置計測方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20140528

RJ01 Rejection of invention patent application after publication