CN106735738B - 一种锁孔深熔tig焊电弧长度检测控制系统 - Google Patents

一种锁孔深熔tig焊电弧长度检测控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106735738B
CN106735738B CN201611254430.1A CN201611254430A CN106735738B CN 106735738 B CN106735738 B CN 106735738B CN 201611254430 A CN201611254430 A CN 201611254430A CN 106735738 B CN106735738 B CN 106735738B
Authority
CN
China
Prior art keywords
arc length
welding
arc
controlling system
lockhole
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.)
Active
Application number
CN201611254430.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106735738A (zh
Inventor
石永华
郭波
刘志忠
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.)
GUANGDONG FUWEIDE WELDING CO Ltd
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
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 South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201611254430.1A priority Critical patent/CN106735738B/zh
Publication of CN106735738A publication Critical patent/CN106735738A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106735738B publication Critical patent/CN106735738B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0956—Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical
    • 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
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/167—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a non-consumable electrode
    • 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
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/32—Accessories

Abstract

本发明公开了一种锁孔深熔TIG焊电弧长度检测控制系统，所述检测控制系统包括：视觉传感部分、嵌入式图像处理控制器、执行机构和焊接系统；所述焊接系统在焊接时，所述视觉传感部分，用于采集焊接图像；嵌入式图像处理控制器，对所述焊接图像进行处理，得到电弧长度检测值；并将所述长度检测值与给定电弧长度值进行比较，得到电弧长度偏差值；执行机构，根据电弧长度偏差值调整调整焊炬，以保持导电嘴与焊接工件之间的距离恒定。本发明提供的系统基于视觉的弧长检测和控制方案，具有精度高，结构简单，实时性强等优点。

Description

一种锁孔深熔TIG焊电弧长度检测控制系统
技术领域
本发明涉及电弧长度检测控制系统，尤其涉及一种锁孔深熔TIG焊电弧长度检测控制系统。
背景技术
锁孔深熔TIG焊是一种新型的中厚板焊接方法。锁孔深熔TIG焊焊接过程时，电弧长度变化对焊接稳定性的影响很大。如果弧长变化超过一定范围，焊接过程将变得不稳定。在焊接较长的平板对接焊缝时，由于大型钢板平面度较差，总存在一定的翘曲，因此整条待焊焊缝并不完全水平，而是在存在一定程度的高度偏差。同时，由于钨极的烧损、前道焊缝、熔池变化使弧长调节阻力不断变化，进而导致电弧长度也随之变化。为了保持焊接过程的稳定性，需要使弧长稳定在某一设定值附近。
目前，焊接弧长检测通常采用电弧电压反馈、距离测量等方式进行弧长控制。当采用弧压检测方式时，需要使用霍尔传感器对电弧电压进行采集，并通过模数转换电路将电压信号由模拟信号转化为数字信号。由于模数转换电路易受焊接过程中的电磁干扰，所以采集的信号中往往包含了大量的干扰信号。另外，由于电压信号的变化是弧长变化的间接物理量，因此往往滞后于弧长变化，所以使用弧压反馈控制时，系统的实时性欠佳。当采用距离测量时，得到的是熔池区附近的焊件表面到导电嘴的距离，精度不高，同样需要易受干扰的模数转换电路。经上述可知，现有电弧长度检测控制技术中，存在易受干扰、信号滞后、精度不高等弊端。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种利用高动态范围相机采集焊接图像，并通过图像处理的方法检测电弧长度的锁孔深熔TIG焊电弧长度检测控制系统，基于视觉的弧长检测和控制方案，具有精度高，结构简单，实时性强等优点。
本发明的目的通过以下的技术方案来实现：
一种锁孔深熔TIG焊电弧长度检测控制系统，包括：视觉传感部分、嵌入式图像处理控制器、执行机构和焊接系统；所述焊接系统在弧焊接时，所述
视觉传感部分，用于采集焊接图像；
嵌入式图像处理控制器，对所述焊接图像进行处理，得到电弧长度检测值；并将所述长度检测值与给定电弧长度值进行比较，得到电弧长度偏差值；
执行机构，根据电弧长度偏差值调整调整焊炬，以保持导电嘴与焊接工件之间的距离恒定。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
不需要额外的模数转换电路，抗干扰能力强；
使用宽动态范围工业相机采集清晰的焊接图像，并在此基础上进行一系列的图像处理，从而检测电弧长度，具有精度高的优点；
使用的工业相机实时采集焊接图像，并可快速检测电弧长度，与电弧电压反馈、距离测量等方式等传统弧长检测方法相比，具有实时性强的优点；
采用了基于视觉传感的嵌入式架构，体积较小，成本较低。工业相机质量较轻，固定在焊炬上时，焊炬的可到达性较好。
附图说明
图1是锁孔深熔TIG焊电弧长度检测控制系统结构示意图；
图2是图像处理控制器使用的DaVinci芯片示意图；
图3是宽动态范围工业相机采集的焊接图像；
图4是弧长检测图像处理算法步骤图；
图5是弧长检测结果图；
图6是锁孔深熔TIG焊电弧长度检测控制系统控制框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1所示，为锁孔深熔TIG焊电弧长度检测控制系统结构，包括视觉传感部分、嵌入式图像处理控制器、执行机构和焊接系统；所述焊接系统在弧焊接时，所述
视觉传感部分，用于采集焊接图像；
嵌入式图像处理控制器，对所述焊接图像进行处理，得到电弧长度检测值；并将所述长度检测值与给定电弧长度值进行比较，得到电弧长度偏差值；
执行机构，根据电弧长度偏差值调整调整焊炬，以保持导电嘴与焊接工件之间的距离(CTWD，Contact Tip to Work Distance)基本恒定，从而减少CTWD变化对焊接稳定性的影响。
上述视觉传感部分由高动态范围工业相机、长焦距镜头和聚甲基丙烯酸甲酯保护镜片组成；所述聚甲基丙烯酸甲酯保护镜片安装在长焦距镜头前，以防止焊接过程中产生的意外飞溅污染镜头。
上述嵌入式图像处理控制器采用DaVinci双核芯片，包括DSP核和ARM核(如图2所示)，其中，DSP核负责图像处理，提取电弧长度；ARM核按一定的时间间隔触发宽动态范围相机采集图像(采集的焊接图像如图3所示)；图像中电弧区域将为清晰，然后交由DSP核进行图像处理。
上述得到电弧长度检测值的具体过程包括：
采集的焊接图像经过集成在嵌入式图像处理控制器内部的图像处理算法得到电弧区域；然后通过搜索算法得到电弧区域的最高点和最低点，根据电弧区域的最高点和最低点确定电弧长度检测值(弧长检测结果如图5所示)。DSP核检测出电弧长度后，将该值传送回ARM核。ARM核将电弧长度检测值与预先设置的电弧长度给定值相比较，得到电弧长度偏差值，传送给检测控制器外的执行机构，由执行机构带动焊炬运动，从而保持CTWD基本恒定，减少CTWD变化对焊接稳定性的影响。检测控制系统控制框图如图6所示。
上述算法主要处理步骤如图4(a、b和c)所述嵌入式图像处理控制器内部的图像处理算法包括：固定选取感兴趣区域、固定阈值二值化和形态学开运算，得到电弧区。
搜索算法的伪代码如下：
(1)求取电弧区的质心
(2)由质心向上搜索
(3)由质心向下搜索
(4)电弧区的最高点和最低点之间的距离即为所求的电弧弧长。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (4)

1.一种锁孔深熔TIG焊电弧长度检测控制系统，其特征在于，所述检测控制系统包括：视觉传感部分、嵌入式图像处理控制器、执行机构和焊接系统；所述焊接系统在焊接时，所述
视觉传感部分，用于采集焊接图像；
嵌入式图像处理控制器，对所述焊接图像进行处理，得到电弧长度检测值；并将所述长度检测值与给定电弧长度值进行比较，得到电弧长度偏差值；
执行机构，根据电弧长度偏差值调整焊炬，以保持导电嘴与焊接工件之间的距离恒定；
所述嵌入式图像处理控制器采用DaVinci双核芯片，包括DSP核和ARM核，其中，DSP核负责图像处理，提取电弧长度；ARM核负责触发宽动态范围相机采集图像，并将长度检测值与给定电弧长度值进行比较，得到电弧长度偏差值，以及依据电弧长度偏差值控制执行机构运动；
电弧长度的计算方法通过搜索算法的伪代码如下：
(1)求取电弧区的质心
(2)由质心向上搜索
(3)由质心向下搜索
(4)电弧区的最高点和最低点之间的距离即为所求的电弧弧长。
2.如权利要求1所述的锁孔深熔TIG焊电弧长度检测控制系统，其特征在于，所述视觉传感部分由高动态范围工业相机、长焦距镜头和聚甲基丙烯酸甲酯保护镜片组成；所述聚甲基丙烯酸甲酯保护镜片安装在长焦距镜头前。
3.如权利要求1所述的锁孔深熔TIG焊电弧长度检测控制系统，其特征在于，所述得到电弧长度检测值的具体过程包括：
采集的焊接图像经过集成在嵌入式图像处理控制器内部的图像处理算法得到电弧区域；然后通过搜索算法得到电弧区域的最高点和最低点，根据电弧区域的最高点和最低点确定电弧长度检测值。
4.如权利要求3所述的锁孔深熔TIG焊电弧长度检测控制系统，其特征在于，所述嵌入式图像处理控制器内部的图像处理算法包括：固定选取感兴趣区域、固定阈值二值化和形态学开运算，得到电弧区。
CN201611254430.1A 2016-12-30 2016-12-30 一种锁孔深熔tig焊电弧长度检测控制系统 Active CN106735738B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611254430.1A CN106735738B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种锁孔深熔tig焊电弧长度检测控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611254430.1A CN106735738B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种锁孔深熔tig焊电弧长度检测控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106735738A CN106735738A (zh) 2017-05-31
CN106735738B true CN106735738B (zh) 2018-10-09

Family

ID=58954901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611254430.1A Active CN106735738B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种锁孔深熔tig焊电弧长度检测控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106735738B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107643477B (zh) * 2017-10-20 2023-09-05 中国恩菲工程技术有限公司 开弧电炉弧长检测装置
CN109352139A (zh) * 2018-08-07 2019-02-19 燕山大学 一种氧可控框架类金属零件gtaw电弧增材制造系统及方法
CN109290659B (zh) * 2018-09-25 2020-11-06 北京机械设备研究所 一种电弧长度测量装置及其方法
CN110026663A (zh) * 2019-04-22 2019-07-19 无锡三虹重工机械设备有限公司 一种深熔弧焊机集成控制系统
CN111069748B (zh) * 2019-12-20 2022-11-01 南京理工大学 一种实时检测及控制空心螺柱焊电弧旋转的方法与装置
CN111458324A (zh) * 2020-02-14 2020-07-28 华智焊测高科(苏州)有限公司 深熔tig焊穿孔状态检测装置及其检测方法
CN111627013B (zh) * 2020-05-28 2022-04-22 西南交通大学 非熔化极气体保护电弧熔丝增材制造弧长检测方法
CN115106621B (zh) * 2022-05-20 2023-05-23 华南理工大学 一种全位置机器人深熔k-tig焊接系统及控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101406980A (zh) * 2008-11-21 2009-04-15 北京工业大学 一种电弧长度控制装置及方法
CN201906913U (zh) * 2011-01-12 2011-07-27 湖南科技大学 一种高速埋弧焊过程弧长控制装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010253530A (ja) * 2009-04-28 2010-11-11 Daihen Corp 消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法
US10537954B2 (en) * 2013-04-17 2020-01-21 Lincoln Global, Inc. Systems and methods providing contact tip to work distance (CTWD) feedback for augmented reality

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101406980A (zh) * 2008-11-21 2009-04-15 北京工业大学 一种电弧长度控制装置及方法
CN201906913U (zh) * 2011-01-12 2011-07-27 湖南科技大学 一种高速埋弧焊过程弧长控制装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于视觉传感的CO2焊焊接偏差识别;郭波等;《华南理工大学学报（自然科学版）》;20160731;第44卷(第7期);第1-7页 *
视觉传感及图像处理技术在焊接中的应用;石永华等;《电焊机》;19990930;第29卷(第9期);第1-4页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106735738A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106735738B (zh) 一种锁孔深熔tig焊电弧长度检测控制系统
CN103506756B (zh) 基于熔池图像视觉传感的激光搭接焊间隙检测系统及方法
CN107127432B (zh) 基于焊工调节的铝合金mig焊熔透控制系统与方法
Ma et al. Robot welding seam tracking method based on passive vision for thin plate closed-gap butt welding
CN104977305A (zh) 一种基于红外视觉的焊接质量分析装置及分析方法
CN108856978B (zh) 基于近红外双目视觉识别的角接接头熔透控制方法
CN101664853B (zh) 基于图像处理的不锈钢薄板角焊焊接方法
JP2007181871A (ja) 自動アーク溶接システム及び方法
CN103537797A (zh) 基于等离子体图像激光搭接焊间隙检测方法及系统
CN103264216A (zh) 基于背面小孔视觉检测的受控穿孔等离子弧焊接系统与工艺
CN105149738A (zh) 一种双向磁控电弧式焊缝跟踪传感器
CN206567687U (zh) 一种脉冲激光激振tig熔池检测振荡频率的熔透控制装置
CN112388108A (zh) 基于三丝交叉摆动电弧传感的中厚板折线焊缝跟踪方法
CN102519387B (zh) 一种电子束焊接熔池形状参数的视觉检测方法
ZHANG et al. Visual sensing of weld pool in variable polarity TIG welding of aluminium alloy
CN204449659U (zh) 一种带视觉的红外温控激光焊接平台
CN104772554A (zh) 步进电弧焊接式的脉冲钨极氩弧焊弧压传感熔透控制方法
CN108213651B (zh) 一种脉冲电弧焊起始阶段熔透控制方法
CN100352590C (zh) 钨极氩弧焊电弧长度自动控制方法
CN103831516A (zh) 基于视觉传感技术的不锈钢丝网不连续焊点的连续焊方法
CN111627013B (zh) 非熔化极气体保护电弧熔丝增材制造弧长检测方法
Li et al. A modified welding image feature extraction algorithm for rotating arc narrow gap MAG welding
JP5154381B2 (ja) パルスｔｉｇ溶接ロボットの制御方法及びパルスｔｉｇ溶接ロボットの制御システム
US20190171185A1 (en) Tool setting device and tool-setting method for electrochemical machining
CN104858559A (zh) 熔化极脉冲氩弧焊熔滴滴落速度的装置及其分析方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220623

Address after: Room 203, unit 2, building 2, No. 11, Guangfa Middle Road, Huangpu District, Guangzhou, Guangdong 510663

Patentee after: GUANGDONG FUWEIDE WELDING Co.,Ltd.

Address before: 510640 five mountain road, Guangzhou, Guangdong, Tianhe District, South China University of Technology

Patentee before: SOUTH CHINA University OF TECHNOLOGY