CN111014891A - 一种焊缝跟踪处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种焊缝跟踪处理系统，包括控制主机、移动焊机和图像采集系统；图像采集系统与控制主机通信连接，图像采集系统包括视觉传感器和微波探测器，通过视觉传感器和微波探测器对焊缝的尺寸进行检测，输出数据信息；控制主机根据数据信息建立三维模型，生产焊接路径数据；并且通过焊接路径数据控制移动焊机工作。本发明实现自主焊接，大大降低人力，提高了焊接质量。

Description

一种焊缝跟踪处理系统

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊缝跟踪处理系统。

背景技术

焊接:也称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。焊接通过下列三种途径达成接合的目的:

1、熔焊--加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷却凝固后便接合，必要时可加入熔填物辅助，它是适合各种金属和合金的焊接加工，不需压力。

2、压焊--焊接过程必须对焊件施加压力，属于各种金属材料和部分金属材料的加工。

3、钎焊--采用比母材熔点低的金属材料做钎料，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材互相扩散实现链接焊件。适合于各种材料的焊接加工，也适合于不同金属或异类材料的焊接加工。

现代焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。

现在随着焊接技术的提高，焊接机器人得到开发，大大的提高了人们生产效率。

但是现有的焊接机器人需要人为控制，不够先进，而且笨重的焊接机构移动也很麻烦，造成焊接质量下降。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有的焊接机器人需要人为控制，不够先进，而且笨重的焊接机构移动也很麻烦，造成焊接质量下降的技术问题，本发明提供一种焊缝跟踪处理系统。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种焊缝跟踪处理系统，包括控制主机、移动焊机和图像采集系统；

所述图像采集系统与所述控制主机通信连接，所述图像采集系统包括视觉传感器和微波探测器，通过所述视觉传感器和所述微波探测器对焊缝的尺寸进行检测，输出数据信息；

所述控制主机根据所述数据信息建立三维模型，生产焊接路径数据；并且通过所述焊接路径数据控制所述移动焊机工作。

优选的，所述视觉传感器包括工业相机、线激光器和滤光片，通过所述线激光器的测距反馈做标记，所述工业相机记录焊缝的图片信息。

优选的，所述线激光器选择弧光较弱的660nm波长的激光器，所述滤光片为660nm±15nm的窄带滤光片。

优选的，所述工业相机采用分辨率为1280×1024，最高采集帧率为60fps。

优选的，所述移动焊机包括机器壁和设置在机器壁前端的焊枪，所述移动焊枪通过所述控制主机控制，从而完成焊枪的系统爬行、焊枪横摆、焊枪上下移动。

优选的，所述控制主机内设置有图像处理器，所述图像处理器用于对所述图像采集系统采集的数据信息进行处理转换，输出焊缝的实际尺寸数据。

优选的，所述图像处理器采用ARMCortex-A8内核的AM335X处理器。

有益效果：

本发明通过设置控制主机、移动焊机和图像采集系统，图像采集系统与控制主机通信连接，图像采集系统包括视觉传感器和微波探测器，通过视觉传感器和微波探测器对焊缝的尺寸进行检测，输出数据信息；控制主机根据数据信息建立三维模型，生产焊接路径数据；并且通过焊接路径数据控制移动焊机工作。在焊接过程中通过图像采集后，由控制主机自主控制移动焊机工作，实现自主焊接，大大降低人力，提高了焊接质量。

附图说明

图1为本发明焊缝跟踪处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，本发明实施例提出了一种焊缝跟踪处理系统，包括控制主机、移动焊机和图像采集系统；

图像采集系统与控制主机通信连接，图像采集系统包括视觉传感器和微波探测器，通过视觉传感器和微波探测器对焊缝的尺寸进行检测，输出数据信息；微波探测器对焊缝深度进行精确测量。

控制主机根据数据信息建立三维模型，生产焊接路径数据；并且通过焊接路径数据控制移动焊机工作。

视觉传感器包括工业相机、线激光器和滤光片，通过线激光器的测距反馈做标记，工业相机记录焊缝的图片信息。利用了激光较好的单色性、方向性和高亮度以突显焊缝结构特征。线激光光平面与相机光轴夹角为，传感器与焊接工件的距离为。相机采集被焊接件焊缝尺寸信息调制的线激光信号，根据激光三角法原理，焊缝深度的变化会引起激光条纹的偏折。因此根据焊缝线激光信号可以定位出焊缝的位置和尺寸信息，如果对线激光光平面进行标定，还可以获取焊缝的深度信息。焊接过程中，会受弧光和飞溅的强烈干扰，因此采集的焊缝图像会产生图像噪声。严重的情况下，强烈的弧光和飞溅噪声会覆盖激光条纹的重要信息部分，导致对焊缝特征的检测失败。因此系统设计时使焊枪和视觉传感系统中间设置挡板以阻挡弧光，视觉传感器主体通过金属外壳进行隔绝保护，避免焊接时被飞溅的融滴损坏，成像光路区域通过薄玻璃平板进行保护，减少对成像误差的影响。焊枪和线激光器的夹持器可以绕横摆(y)方向旋转，以调整焊枪和传感器之间的角度和距离，使焊枪尖端与焊缝特征点距离合适，通常在25～30mm之间。使得焊枪离传感器既不会太远影响焊缝跟踪精度，也不会因为太近而受弧光影响强烈。使用的激光器选择弧光较弱的波长，同时使用激光器波长范围的窄带通滤光片，减少弧光对图像信息的干扰。

线激光器选择弧光较弱的660nm波长的激光器，滤光片为660nm±15nm的窄带滤光片。减少弧光对图像信息的干扰。工业相机采用分辨率为1280×1024，最高采集帧率为60fps。

移动焊机包括机器壁和设置在机器壁前端的焊枪，移动焊枪通过控制主机控制，从而完成焊枪的系统爬行、焊枪横摆、焊枪上下移动。其中系统爬行能根据设定的行程和速度实现机器人的手动和自动的前向和后向爬行运动；焊枪横摆运动可根据焊接工艺设定的横摆幅度、速度和焊缝边缘滞留时间实现自动和手动的移动以及回摆；焊枪上下移动可以实现手动微调，保证焊丝与焊缝的间距。实际焊接时，利用系统爬行和焊枪横摆的两轴运动的联动控制对焊缝进行追踪，实现自主焊接。并结合视觉传感器获取的焊缝位置、尺寸信息进行视觉自动纠偏控制。系统焊接时也可根据人工观察焊接偏移量进行手动纠偏控制。系统与焊机通过485总线以Modbus协议通信控制焊机设定焊接电流、焊接电压、送丝、送气和起弧动作。焊机控制与系统运动实现联动控制，在自主移动中实现自动焊接。

控制主机内设置有图像处理器，图像处理器用于对图像采集系统采集的数据信息进行处理转换，输出焊缝的实际尺寸数据。

图像处理器采用ARMCortex-A8内核的AM335X处理器，1G内存，为减少焊接时焊接机器人运动偏离和高温引起的焊件变形对焊接位置产生的影响，焊接时依据焊缝位置和尺寸的偏离值控制焊枪移动实现焊接的实时纠偏。为保证焊接质量，焊接跟踪过程中的工艺参数需要能够调整。

最后需要说明的是：以上仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种焊缝跟踪处理系统，其特征在于，包括控制主机、移动焊机和图像采集系统；

所述图像采集系统与所述控制主机通信连接，所述图像采集系统包括视觉传感器和微波探测器，通过所述视觉传感器和所述微波探测器对焊缝的尺寸进行检测，输出数据信息；

所述控制主机根据所述数据信息建立三维模型，生产焊接路径数据；并且通过所述焊接路径数据控制所述移动焊机工作。

2.根据权利要求1所述的焊缝跟踪处理系统，其特征在于，所述视觉传感器包括工业相机、线激光器和滤光片，通过所述线激光器的测距反馈做标记，所述工业相机记录焊缝的图片信息。

3.根据权利要求2所述的焊缝跟踪处理系统，其特征在于，所述线激光器选择弧光较弱的660nm波长的激光器，所述滤光片为660nm±15nm的窄带滤光片。

4.根据权利要求2所述的焊缝跟踪处理系统，其特征在于，所述工业相机采用分辨率为1280×1024，最高采集帧率为60fps。

5.根据权利要求2所述的焊缝跟踪处理系统，其特征在于，所述移动焊机包括机器壁和设置在机器壁前端的焊枪，所述移动焊枪通过所述控制主机控制，从而完成焊枪的系统爬行、焊枪横摆、焊枪上下移动。

6.根据权利要求1所述的焊缝跟踪处理系统，其特征在于，所述控制主机内设置有图像处理器，所述图像处理器用于对所述图像采集系统采集的数据信息进行处理转换，输出焊缝的实际尺寸数据。

7.根据权利要求6所述的焊缝跟踪处理系统，其特征在于，所述图像处理器采用ARMCortex-A8内核的AM335X处理器。

Images