CN103934557A - 一种适用于焊接过程视觉的图像法液晶滤光装置 - Google Patents

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闫志鸿
刘呈龙
卢振洋
白立来
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Abstract

本发明涉及一种适用于焊接过程视觉的图像法液晶滤光装置，该装置包括镜头，点阵式液晶屏，光电传感器，液晶屏控制器，工业PC。镜头负责将焊接区图像成像于光电传感器上，光电传感器为面阵CCD或CMOS，液晶屏与面阵CCD或CMOS等大小，并紧贴于光电传感器前面，液晶屏为点阵式，类似于手机或电脑显示器的液晶屏，液晶屏控制器可控制液晶屏上各个点阵的透过率（称之为透过率图像），工业PC与光电传感器连接，实时采集光电传感器传输回来的图像，工业PC同时与液晶屏控制器连接，可以根据采集回来的图像自动设定或人为设定液晶屏透过率图像，点阵式液晶滤光屏可以为单色，也可以为彩色，液晶滤光屏图像可以静态，也可以为动态。

Description

一种适用于焊接过程视觉的图像法液晶滤光装置
技术领域
本发明涉及一种适用于焊接过程视觉的图像法液晶滤光装置，该装置用于焊接领域，也可用于其它领域。
背景技术
熔化焊过程通常会伴有强烈的发光，如弧光、激光等，为了实现自动化焊接，常需要使用视觉传感器，理想的视觉传感器应该可以同时看清楚熔池、电极、电弧、熔滴、焊缝、已凝固焊道，由于这些目标的发光强度差异极大，如电弧中存在大量的带电粒子，并做高速运动，发光强度很大，熔池次之，熔融金属的辐射，而焊缝及已凝固焊道几乎不发光，主要靠反射光成像，这样，便要求成像的光电器件具有极大的动态范围，否则，要么电弧区及熔池区过曝光，要么焊缝区及以凝固焊道区欠曝光。
通常的CCD及CMOS的动态范围为60dB，远远不能满足以上的要求，本发明基于以上问题，提出一种适用于焊接过程视觉的图像法液晶滤光装置。
液晶显示器是目前常用的一种显示器，基本原理就是在两块平行板之间填充液晶材料，这些液晶材料被分割成点阵形状，通过电压或交流频率来改变液晶材料内部分子的排在列状况，以达到遮光和透光的目的来显示深浅不一，错落有致的图象，而且只要在两块平板间再加上三元色的滤光层，就可实现显示彩色图象。
本发明将灰度或彩色点阵式液晶屏作为滤光片，配合焊接过程特征，应用于焊接过程的机器视觉装置中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于焊接过程视觉的图像法液晶滤光装置，以获得清晰的焊接区图像，并尽可能地兼顾熔池、电极、电弧、熔滴、焊缝和已凝固焊道等不同区域。该装置如图1所示。
1.一种适用于焊接过程视觉的图像法液晶滤光装置，其特征在于：该装置包括镜头，点阵式液晶屏，光电传感器，液晶屏控制器，工业PC；点阵式液晶屏紧贴于光电传感器前面，负责焊接图像的滤光；点阵式液晶屏由液晶屏驱动器驱动，该驱动器由工业PC实时控制，工业PC与光电传感器连接。
进一步，点阵式液晶屏每个点的透过率可以单独设定。液晶屏图像的透过率也可以人为设定成。
进一步，点阵式液晶屏每个点的透过率根据焊接图像的灰度值设定。
本发明采用的液晶屏为类似于手机屏幕的点阵式液晶屏，屏上每个点的透过率可以通过让显示屏显示一副图像来设置，如需要某点的透过率接近于为零时，只需将该点的红、绿、蓝像素的值设为零即可，如需要某点的光学透过率接近于100%，则只需将该点的红、绿、蓝像素的值设为255。
液晶屏图像的透过率设置可以根据所采集的图像来进行，首先，PC在液晶屏各点光学透过率相同的情况下进行采像，一般情况下，相机与焊枪的相对位置固定，因此，整幅图像中的亮度较高的区域与亮度较低的区域位置也相对固定，根据各个区域亮度值的不同，设定图像式滤光片中各点的灰度值，也即透过率。液晶屏图像的透过率也可以人为设定成各种形状，如圆环形、六边形、矩形等，各种形状可以是多层，多层之间采用灰度渐变模式。
液晶屏也可变为彩色液晶屏，其图像也可变为彩色图像，如此，每个像素点除可以设定透过率外，还可设定其颜色，也即其具有光谱选择特性。
液晶屏也可置于像端，但是离目标的距离要远远小于离镜头的距离，否则便失去了图像法滤光的特点。
液晶屏中的图像也可设为动态图像，即图像的形态，色彩可随时间而变化。
本发明的积极效果在于：
1)焊接区是一个发光强度差别很大的区域，发光强度差最大可以达到上万倍或更高，目前的CCD或CMOS满足不了其需求。采用图像法滤光，实现了针对焊接过程的大动态成像，可同时兼顾焊接区的亮区成像和暗区成像。
2）图像式液晶滤光屏的变化可以很灵活，即可根据焊接图像发光的强弱设定，也可人为设定，如设定为同心圆式，以利于观察的直观性。
3）图像式液晶滤光屏具有减光效果，减少了焊接过程强光对光电传感器的损伤。
附图说明
图1图像法液晶滤光装置及使用方法示意图
具体实施方式
装置的具体使用方法如图1所示，图1中，焊丝（熔化极电弧焊）或电极（非熔化及电弧焊），焊接工件二者之间为电弧，电弧下方为熔池，镜头可以水平入射，以观察电弧、熔滴、电极等，也可以从斜上方入射，以观察电弧、熔池、焊道、焊缝、电极、熔滴、送丝情况等，镜头后方为光电传感器（如CCD相机或CMOS相机），在光电传感器前面，紧贴着光电传感器的是图像式液晶滤光屏，液晶屏由液晶屏驱动器驱动，该驱动器由工业PC实时控制，工业PC与光电传感器连接，PC上运行图像采集软件与液晶滤光屏图像控制软件，图像的形式可采用两种方案，一是根据采集的焊接区图像进行实时的调整，二是根据人的经验和需求人为设定成各种形状，如圆环形、六边形、矩形等，各种形状可以是多层，多层之间采用灰度渐变模式。液晶滤光片中的图像可以为灰度图像，也可以为彩色图像，可以为静态图像，也可以为动态图像。

Claims (6)

1.一种适用于焊接过程视觉的图像法液晶滤光装置，其特征在于：该装置包括镜头，点阵式液晶屏，光电传感器，液晶屏控制器，工业PC；点阵式液晶屏紧贴于光电传感器前面，负责焊接图像的滤光；点阵式液晶屏由液晶屏驱动器驱动，该驱动器由工业PC实时控制，工业PC与光电传感器连接。
2.如权利要求1所述的一种适用于焊接过程视觉的图像法液晶滤光装置，其特征在于：点阵式液晶屏每个点的透过率单独设定。
3.如权利要求2所述的一种适用于焊接过程视觉的图像法液晶滤光装置，其特征在于：点阵式液晶屏每个点的透过率根据焊接图像的灰度值设定。
4.如权利要求1所述的一种适用于焊接过程视觉的图像法液晶滤光装置，其特征在于：当点阵式液晶屏为彩色点阵式屏幕，每个点除了透过率单独设定外，其颜色也设定。
5.如权利要求1所述的一种适用于焊接过程视觉的图像法液晶滤光装置，其特征在于：点阵式液晶屏或者置于像端，当点阵式液晶屏或者置于像端时，但是离目标的距离要远远小于离镜头的距离。
6.如权利要求1所述的一种适用于焊接过程视觉的图像法液晶滤光装置，其特征在于：点阵式液晶屏中的图像设为动态图像，即图像的形态，色彩随时间而变化。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS594974A (ja) * 1982-06-30 1984-01-11 Tokyo Gas Co Ltd パルスア−ク溶接監視時におけるア−ク光の減光方法
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CN201685016U (zh) * 2010-03-11 2010-12-29 崔家林 氩弧焊熔池及钨棒图像采集装置

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