CN112605509B - 一种等离子转移弧堆焊控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种等离子转移弧堆焊控制系统及控制方法，控制系统包括工控机、等离子粉末堆焊机、数据采集装置和视觉传感器单元；控制方法包括以下步骤：数据采集装置采集电流和电压并传输至工控机，视觉传感器单元采集热影响区高温散斑图像并传输至工控机；基于数字图像相关法得到散斑图像的ROI区域的平均应变；通过PID控制方式，调节焊接电流。与现有技术相比，本发明通过工控机在线控制焊接过程，避免直接在等离子粉末堆焊机上进行操作，自动化程度高，减少了在实际作业环境内的走动，提高了安全性和便捷性；基于数字图像相关法计算热影响区的平均应变，能实现应变数据的实时和精确测量，为后续焊接过程中焊接电流的精确调控奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及机器人焊接技术领域，尤其是涉及一种等离子转移弧堆焊控制系统及控制方法。
背景技术
等离子转移弧堆焊是一种效果显著地表面改性技术，常用于金属工件的修复再制造和表面强化等。等离子转移弧堆焊是以等离子弧作为热源，应用等离子弧产生的高温将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、凝固，等离子束离开后自激冷却，形成一层高性能的合金层，从而实现零件表面的强化与硬化的堆焊工艺。与传统的氩弧焊、埋弧焊和电渣焊等熔焊技术相比，等离子转移弧堆焊具有电弧温度高、稳定性好、传热率高、形成的堆焊层与构件基体结合强度高、堆焊层均匀致密、热影响区小、稀释率低等优点。
然而，等离子弧粉末堆焊工艺涉及参数较多，传统的焊接设备不能实现在线调控工艺参数，自动化程度低，使用效果差，无法进行焊接过程中的信息采集，更没有办法根据焊接过程中的焊接工艺参数进行等离子转移弧堆焊的反馈控制。
此外，在等离子堆焊过程中，为保证焊接质量，需要根据堆焊过程中焊接热影响区的应变数据来调节焊接电流。传统的应变测量方法一般采用耐高温的应变计、位移传感器等，还有利用钻孔技术、X射线技术以及中子衍射技术等测量残余应力或应变。但是，这些方法无法实时得到堆焊过程中焊接热影响区中ROI(Region Of Interest)的平均应变，或结果不够精准，不能满足需求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种等离子转移弧堆焊控制系统及控制方法，通过工控机在线调控等离子粉末堆焊机的焊接过程，避免直接在等离子粉末堆焊机上进行操作，自动化程度高，减少了在实际作业环境内的走动，提高了焊接过程的安全性和便捷性；根据两个工业相机采集的热影响区高温散斑图像，基于数字图像相关法计算得到热影响区的平均应变，能实现堆焊过程中焊接热影响区的应变数据的实时测量，应变数据更加精确。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种等离子转移弧堆焊控制系统，包括工控机和等离子粉末堆焊机，还包括数据采集装置和视觉传感器单元；
所述数据采集装置与等离子粉末堆焊机和工控机连接，用于采集焊接过程中的电流数据和电压数据并将采集到的数据传输至工控机；
所述视觉传感器单元与工控机连接，用于采集图像并将采集到的图像传输至工控机，包括工业相机和激光光源，所述工业相机的数量为2个；
所述工控机分别与等离子粉末堆焊机、数据采集装置和视觉传感器单元连接，用于接收焊接过程中的焊接参数和控制等离子粉末堆焊机运行，所述焊接参数包括电流数据、电压数据和图像。
进一步的，所述等离子粉末堆焊机包括焊枪系统、送粉系统、制冷系统和焊接电源，所述焊枪系统、送粉系统和制冷系统与工控机通信连接。
进一步的，所述数据采集装置包括数据采集卡，所述数据采集卡将采集到的电流数据和电压数据进行AD转换并传输至工控机。
更进一步的，所述等离子转移弧堆焊控制系统还包括工业机器人，所述工业机器人与工控机通信连接，所述等离子粉末堆焊机的焊枪系统固定在工业机器人上并随工业机器人的移动而移动。
一种等离子转移弧堆焊控制方法，用于控制如上所述的等离子转移弧堆焊控制系统，包括以下步骤：
S1：数据采集装置采集焊接过程中的电流数据和电压数据并将其传输至工控机，视觉传感器单元采集焊接前的原始图像和焊接过程中热影响区高温散斑图像并将其传输至工控机；
S2：根据原始图像和热影响区高温散斑图像，基于数字图像相关法计算散斑图像的ROI区域的平均应变；
S3：获取电流数据、电压数据与ROI区域的平均应变之间的关系，通过PID增量控制器，将ROI区域的平均应变与预设置的应变阈值之间的差值作为输入，根据电流数据、电压数据与ROI区域的平均应变之间的关系计算得到控制量的增量；
S4：工控机基于控制量的增量调节等离子粉末堆焊机的焊接电流；
S5：重复步骤S1，直至停止焊接。
进一步的，所述步骤S1包括以下步骤：
S11：在两个工业相机的成像镜头前安装滤波片和减光片，调整两个工业相机的角度以及焦距，调整激光光源的功率，直至两个工业相机采集的图像满足精度需求；
S12：使用两个工业相机同时采集不同方位的标定板图像，获取两个工业相机的内部参数和两个工业相机之间的相对位置关系矩阵；
S13：两个工业相机同时采集焊接前的原始图像并将其传输至工控机；
S14：等离子粉末堆焊机开始工作，数据采集装置采集焊接过程中的电流数据和电压数据并将其传输至工控机，两个工业相机同时开始采集焊接过程中热影响区高温散斑图像并将其传输至工控机。
更进一步的，所述步骤S12中，至少采集12个方位的标定板图像。
更进一步的，所述步骤S2包括以下步骤：
S21：将两个工业相机分别记为第一相机和第二相机，通过图像匹配算法将第一相机和第二相机采集的原始图像进行匹配，找到ROI区域，并进行三维重建，根据第一相机与第二相机的内部参数和第一相机与第二相机之间的相对位置关系矩阵，得到ROI区域的像素点在世界坐标系的坐标，将ROI区域的像素点还原到三维世界坐标系中，作为ROI区域的原始坐标OXYZ0；
S22：将第一相机采集的第一张热影响区高温散斑图像记为第一图像，第二相机采集的第一张热影响区高温散斑图像记为第二图像，通过图像匹配算法将第一图像和第二图像进行匹配，找到ROI区域，并进行三维重建，根据第一相机与第二相机的内部参数和第一相机与第二相机之间的相对位置关系矩阵，得到ROI区域的像素点在世界坐标系的坐标，将ROI区域的像素点还原到三维世界坐标系中，得到ROI区域的坐标OXYZ1，根据原始坐标OXYZ0和坐标OXYZ1计算ROI区域的平均应变并输出；
S23：对于第一相机采集的第i(i>1)张热影响区高温散斑图像，将该图像和第一图像进行匹配，并进行三维重建，得到ROI区域的第一坐标
对于第二相机采集的第i张热影响区高温散斑图像，若该图像与第二图像的相似度大于预设置的相似度阈值，则将该图像和第一图像进行匹配，并进行三维重建，得到ROI区域的第二坐标
否则，将该图像和第二图像进行匹配，并进行三维重建，得到ROI区域的第二坐标
结合第一坐标
和第二坐标
得到坐标OXYZi，根据坐标OXYZi和坐标OXYZi-1计算ROI区域的平均应变并输出；
S24：重复步骤S23，直至停止焊接。
更进一步的，所述步骤S23中，相似度的具体计算过程包括：
a1：计算图像i与第二图像的相似度值：
其中，CLS表示经过反向牛顿迭代最后得到的相似度值，取值范围为[0，∞]，M表示图像的半径，i表示横向图像像素坐标，j表示纵向图像像素坐标，f(xi,yi)表示第二图像的灰度值分布函数，
表示第二图像的平均灰度值，
表示图像i的平均灰度值，g(x′i,y′j)表示图像i的灰度值分布函数，Δ(f2)表示第二图像的灰度值方差，Δ(g2)表示图像i的灰度值方差；
a2：通过Sigmoid函数对相似度值CLS进行归一化处理，将CLS映射到[0，1]：
其中，
是归一化后的值，取值范围为[0，1]，e是自然常数，CLS是相似度值。
进一步的，所述步骤S3包括以下步骤：
S31：使用支持向量机回归分析的方法，获取电流数据、电压数据和ROI区域的平均应变之间的关系f；
S32：若步骤S2中计算得到的ROI区域平均应变大于预设置的应变阈值，则计算ROI区域的平均应变与预设置的应变阈值之间的差值Δ；
S33：采用PID增量控制器，将Δ作为输入，根据f计算得到控制量的增量，PID增量控制器进行控制的公式具体为：
其中，Δu(k)是控制量的增量，ki＝kp/T1，kd＝kpTD，kp是比例系数，ki是积分系数，kd是微分系数，T为采样周期，k为采样序号，e(k)是第kT时刻的偏差信号。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)通过工控机在线调控等离子粉末堆焊机的焊接过程，避免直接在等离子粉末堆焊机上进行操作，自动化程度高，减少了在实际作业环境内的走动，提高了焊接过程的安全性和便捷性。
(2)根据两个工业相机采集的热影响区高温散斑图像，基于数字图像相关法计算得到散斑图像的ROI区域的平均应变，能实现堆焊过程中焊接热影响区的应变数据的实时测量，应变数据更加精确，为后续焊接过程中焊接电流的精确调控奠定了基础。
(3)依据实时求得的平均应变和预设置的应变阈值，根据焊接过程中电流数据、电压数据和ROI区域的平均应变之间的关系，采用稳定性更强的增量式PID控制器，在线调控焊接参数，焊接参数调节更加稳定，易于实现，控制更优，适用于复杂的焊接环境。
(4)在应变计算过程中，首先将第一图像和第二图像进行图像匹配，三维重建后计算平均应变，之后第一相机采集的图像与第一图像进行图像匹配，第二相机采集的图像若与第二图像相似度较高，则与第二图像进行图像匹配，否则，与第一图像进行图像匹配，能够根据焊接过程中的实际情况选择不同的匹配策略，可以更加精确的计算散斑图像的ROI区域的平均应变。
附图说明
图1为等离子转移弧堆焊控制控制方法的流程图；
图2为等离子转移弧堆焊控制控制系统的结构整体结构图；
图3为实施例中等离子转移弧堆焊控制控制系统及控制方法的整体流程图；
附图标记：1、工控机，2、等离子粉末堆焊机，3、数据采集控装置，4、视觉传感器单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
一种等离子转移弧堆焊控制系统，结构如图2所示，包括工控机1、等离子粉末堆焊机2、数据采集装置3和视觉传感器单元4。
等离子粉末堆焊机2包括焊枪系统、送粉系统、制冷系统和焊接电源，焊枪系统、送粉系统和制冷系统与工控机1通信连接。
数据采集装置3与等离子粉末堆焊机2和工控机1连接，用于采集焊接过程中的电流数据和电压数据并将采集到的数据传输至工控机1；数据采集装置3包括数据采集卡，数据采集卡将采集到的电流数据和电压数据进行AD转换并传输至工控机1。
视觉传感器单元4与工控机1连接，用于采集图像并将采集到的图像传输至工控机1，包括工业相机和激光光源，工业相机的数量为2个。
工控机1分别与等离子粉末堆焊机2、数据采集装置3和视觉传感器单元4连接，用于接收焊接过程中的焊接参数和控制等离子粉末堆焊机2运行，焊接参数包括焊接过程中的电流数据、电压数据和图像。
本实施例中，工控机1、等离子粉末堆焊机2、数据采集装置3和视觉传感器单元4的具体结构和连接方式如下，整体系统结构及控制方法流程如图3所示。
数据采集装置3是数据采集控制盒，在数据采集装置3内设有数据采集卡、通讯串口和外接电源，通过螺丝和工业胶水将数据采集卡，通讯串口和外接电源固定在盒子底部，避免内部器件的损坏，也方便携带。通讯串口通过USB2.0接口的数据线与工控机1连接，通讯串口还和等离子粉末堆焊机2的通讯接口用电线相连，这样，工控机1通过通讯串口向等离子粉末堆焊机2发送控制命令，并接收等离子粉末堆焊机2反馈的相关信息。
在工控机1中安装有人机交互软件，用户可以通过人机交互软件使得工控机1向通讯串口发送控制命令，通讯串口同时会将控制命令传递给等离子粉末堆焊机2，等离子粉末堆焊机2解析该控制命令，若为有效指令则等离子粉末堆焊机2执行任务，并向工控机1做出反馈，达到控制焊机的目的。
在其他实施方式中，可以直接在等离子粉末堆焊机2中设置无线通信模块与工控机1通信，如WiFi通信模块，或者通过数据线将等离子粉末堆焊机2连接至工控机1，从而实现工控机1对等离子粉末堆焊机2的控制，如控制焊枪系统的工作、送粉系统的工作、制冷系统的工作等。
通过工控机1在线调控等离子粉末堆焊机2的焊接过程，避免直接在等离子粉末堆焊机2上进行操作，自动化程度高，减少了在实际作业环境内的走动，提高了焊接过程的安全性和便捷性。
数据采集装置3中还包括霍尔传感器，在本实施例中，霍尔传感器安装在待焊接的工件的基座上，通过电线和数据采集装置3内的主弧电流接口相连，采集焊接过程中的电流数据，数据采集装置3内的主弧弧压接口通过电线和等离子粉末堆焊机2相连，采集焊接过程中的电压数据，数据采集装置3内的主弧弧压接口和主弧电流接口都和数据采集卡的端口相连，经数据采集卡进行AD转换后，再通过通讯串口传输至工控机1，工控机1在显示界面上显示这些电流数据、电压数据，并进行存储。
在其他实施方式中，也可以直接使用两个霍尔传感器，分别采集等离子粉末堆焊机2在焊接过程中的电流数据和电压数据，或直接获取等离子粉末堆焊机2的工作电流和工作电压。
本实施例中，等离子转移弧堆焊控制系统还包括工业机器人，工业机器人与工控机1通信连接，等离子粉末堆焊机2的焊枪系统(即焊枪)固定在工业机器人上并随工业机器人的移动而移动。具体的，工控机1通过网线与工业机器人的控制柜连接，焊枪系统固定在工业机器人的机械手臂上，工控机1发送控制命令，通过移动工业机器人和机械手臂来控制焊枪系统的工作轨迹。
基于TCP/IP协议，通过人机交互软件使得工控机1向工业机器人中控制柜相应的IP地址和端口发送控制命令，工业机器人中内置的机器人程序会监听该端口，当有控制命令时，会读取相应的控制命令并且解析进而控制工业机器人，任务成功执行后会向工控机1做出反馈。
视觉传感器单元中，工业相机附带SDK，可以通过人机交互软件使得工控机1调节工业相机的曝光时间、采相频率、像素等参数，并且可以控制图像采集的起始和终止。工业相机和激光光源固定在三脚架上，从而调节位置和拍摄角度。
一种等离子转移弧堆焊控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：数据采集装置3采集焊接过程中的电流数据和电压数据并将其传输至工控机1，视觉传感器单元4采集焊接前的原始图像和焊接过程中热影响区高温散斑图像并将其传输至工控机1。
S11：在两个工业相机的成像镜头前安装滤波片和减光片，调整两个工业相机的角度以及焦距，调整激光光源的功率，直至两个工业相机采集的图像满足精度需求；
S12：使用两个工业相机同时采集不同方位的标定板图像，获取两个工业相机的内部参数和两个工业相机之间的相对位置关系矩阵；本实施例中，采集12个方位的标定板图像。
S13：两个工业相机同时采集焊接前的原始图像并将其传输至工控机1；
S14：等离子粉末堆焊机2开始工作，数据采集装置3采集焊接过程中的电流数据和电压数据并将其传输至工控机1，两个工业相机同时开始采集焊接过程中热影响区高温散斑图像并将其传输至工控机1。
S2：根据原始图像和热影响区高温散斑图像，基于数字图像相关法计算散斑图像的ROI区域的平均应变，步骤包括：
S21：将两个工业相机分别记为第一相机和第二相机，通过图像匹配算法将第一相机和第二相机采集的原始图像进行匹配，找到ROI区域，并进行三维重建，根据第一相机与第二相机的内部参数和第一相机与第二相机之间的相对位置关系矩阵，得到ROI区域的像素点在世界坐标系的坐标，将ROI区域的像素点还原到三维世界坐标系中，作为ROI区域的原始坐标OXYZ0；
S22：将第一相机采集的第一张热影响区高温散斑图像记为第一图像，第二相机采集的第一张热影响区高温散斑图像记为第二图像，通过图像匹配算法将第一图像和第二图像进行匹配，找到ROI区域，并进行三维重建，根据第一相机与第二相机的内部参数和第一相机与第二相机之间的相对位置关系矩阵，得到ROI区域的像素点在世界坐标系的坐标，将ROI区域的像素点还原到三维世界坐标系中，得到ROI区域的坐标OXYZ1，根据原始坐标OXYZ0和坐标OXYZ1计算ROI区域的平均应变并输出；
S23：对于第一相机采集的第i(i>1)张热影响区高温散斑图像，将该图像和第一图像进行匹配，并进行三维重建，得到ROI区域的第一坐标
对于第二相机采集的第i张热影响区高温散斑图像，若该图像与第二图像的相似度大于预设置的相似度阈值，则将该图像和第一图像进行匹配，并进行三维重建，得到ROI区域的第二坐标
否则，将该图像和第二图像进行匹配，并进行三维重建，得到ROI区域的第二坐标
结合第一坐标
和第二坐标
得到坐标OXYZi，根据坐标OXYZi和坐标OXYZi-1计算ROI区域的平均应变并输出；
相似度值越小，说明图像之间越相似，则第二相机采集的图像与第二图像进行匹配；相似度值越大，说明图像之间越不相似，则第二相机采集的图像与第一图像进行匹配。
相似度的具体计算过程包括：
a1：计算图像i与第二图像的相似度值：
其中，CLS表示经过反向牛顿迭代最后得到的相似度值，取值范围为[0，∞]，M表示图像的半径，i表示横向图像像素坐标，j表示纵向图像像素坐标，f(xi,yi)表示第二图像的灰度值分布函数，
表示第二图像的平均灰度值，
表示图像i的平均灰度值，g(x′i,y′j)表示图像i的灰度值分布函数，Δ(f2)表示第二图像的灰度值方差，Δ(g2)表示图像i的灰度值方差；
a2：通过Sigmoid函数对相似度值CLS进行归一化处理，将CLS映射到[0，1]：
其中，
是归一化后的值，取值范围为[0，1]，e是自然常数，CLS是相似度值。
在应变计算过程中，首先将第一图像和第二图像进行图像匹配，三维重建后计算散斑图像的ROI区域的平均应变，之后第一相机采集的图像与第一图像进行图像匹配，第二相机采集的图像若与第二图像相似度较高，则与第二图像进行图像匹配，否则，与第一图像进行图像匹配，能够根据焊接过程中的实际情况选择不同的匹配策略，可以更加精确的计算散斑图像的ROI区域的平均应变。
S24：重复步骤S23，直至停止焊接。
S3：获取电流数据、电压数据与ROI区域的平均应变之间的关系，通过PID增量控制器，将ROI区域的平均应变与预设置的应变阈值之间的差值作为输入，根据电流数据、电压数据与ROI区域的平均应变之间的关系计算得到控制量的增量。
S31：使用支持向量机回归分析的方法，获取电流数据、电压数据和ROI区域的平均应变之间的关系f；
S32：若步骤S2中计算得到的ROI区域平均应变大于预设置的应变阈值，则计算ROI区域的平均应变与预设置的应变阈值之间的差值Δ；
S33：采用PID增量控制器，将Δ作为输入，根据f计算得到控制量的增量，PID增量控制器进行控制的公式具体为：
其中，Δu(k)是控制量的增量，ki＝kp/T1，kd＝kpTD，kp是比例系数，ki是积分系数，kd是微分系数，T为采样周期，k为采样序号，e(k)是第kT时刻的偏差信号。
采用稳定性更强的增量式PID控制器，在线调控焊接参数，焊接参数调节更加稳定，易于实现，控制更优，适用于复杂的焊接环境。
S4：工控机1基于控制量的增量调节等离子粉末堆焊机2的焊接电流；确保等离子堆焊过程中焊接热影响区的应变不会过大而影响堆焊质量。
S5：重复步骤S1，直至停止焊接。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种等离子转移弧堆焊控制系统，包括工控机(1)和等离子粉末堆焊机(2)，其特征在于，还包括数据采集装置(3)和视觉传感器单元(4)；
所述数据采集装置(3)与等离子粉末堆焊机(2)和工控机(1)连接，用于采集焊接过程中的电流数据和电压数据并将采集到的数据传输至工控机(1)；
所述视觉传感器单元(4)与工控机(1)连接，用于采集图像并将采集到的图像传输至工控机(1)，包括工业相机和激光光源，所述工业相机的数量为2个；
所述工控机(1)分别与等离子粉末堆焊机(2)、数据采集装置(3)和视觉传感器单元(4)连接，用于接收焊接过程中的焊接参数和控制等离子粉末堆焊机(2)运行，所述焊接参数包括电流数据、电压数据和图像；
所述等离子转移弧堆焊控制系统的控制方法包括以下步骤：
S1：数据采集装置(3)采集焊接过程中的电流数据和电压数据并将其传输至工控机(1)，视觉传感器单元(4)采集焊接前的原始图像和焊接过程中热影响区高温散斑图像并将其传输至工控机(1)；
S2：根据原始图像和热影响区高温散斑图像，基于数字图像相关法计算散斑图像的ROI区域的平均应变；
S3：获取电流数据、电压数据与ROI区域的平均应变之间的关系，通过PID增量控制器，将ROI区域的平均应变与预设置的应变阈值之间的差值作为输入，根据电流数据、电压数据与ROI区域的平均应变之间的关系计算得到控制量的增量；
S4：工控机(1)基于控制量的增量调节等离子粉末堆焊机(2)的焊接电流；
S5：重复步骤S1，直至停止焊接。
2.根据权利要求1所述的一种等离子转移弧堆焊控制系统，其特征在于，所述等离子粉末堆焊机(2)包括焊枪系统、送粉系统、制冷系统和焊接电源，所述焊枪系统、送粉系统和制冷系统与工控机(1)通信连接。
3.根据权利要求1所述的一种等离子转移弧堆焊控制系统，其特征在于，所述数据采集装置(3)包括数据采集卡，所述数据采集卡将采集到的电流数据和电压数据进行AD转换并传输至工控机(1)。
4.根据权利要求2所述的一种等离子转移弧堆焊控制系统，其特征在于，所述等离子转移弧堆焊控制系统还包括工业机器人，所述工业机器人与工控机(1)通信连接，所述等离子粉末堆焊机(2)的焊枪系统固定在工业机器人上并随工业机器人的移动而移动。
5.根据权利要求1所述的一种等离子转移弧堆焊控制系统，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：
S11：在两个工业相机的成像镜头前安装滤波片和减光片，调整两个工业相机的角度以及焦距，调整激光光源的功率，直至两个工业相机采集的图像满足精度需求；
S12：使用两个工业相机同时采集不同方位的标定板图像，获取两个工业相机的内部参数和两个工业相机之间的相对位置关系矩阵；
S13：两个工业相机同时采集焊接前的原始图像并将其传输至工控机(1)；
S14：等离子粉末堆焊机(2)开始工作，数据采集装置(3)采集焊接过程中的电流数据和电压数据并将其传输至工控机(1)，两个工业相机同时开始采集焊接过程中热影响区高温散斑图像并将其传输至工控机(1)。
6.根据权利要求5所述的一种等离子转移弧堆焊控制系统，其特征在于，所述步骤S12中，至少采集12个方位的标定板图像。
7.根据权利要求5所述的一种等离子转移弧堆焊控制系统，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
S21：将两个工业相机分别记为第一相机和第二相机，通过图像匹配算法将第一相机和第二相机采集的原始图像进行匹配，找到ROI区域，并进行三维重建，根据第一相机与第二相机的内部参数和第一相机与第二相机之间的相对位置关系矩阵，得到ROI区域的像素点在世界坐标系的坐标，将ROI区域的像素点还原到三维世界坐标系中，作为ROI区域的原始坐标OXYZ0；
S22：将第一相机采集的第一张热影响区高温散斑图像记为第一图像，第二相机采集的第一张热影响区高温散斑图像记为第二图像，通过图像匹配算法将第一图像和第二图像进行匹配，找到ROI区域，并进行三维重建，根据第一相机与第二相机的内部参数和第一相机与第二相机之间的相对位置关系矩阵，得到ROI区域的像素点在世界坐标系的坐标，将ROI区域的像素点还原到三维世界坐标系中，得到ROI区域的坐标OXYZ1，根据原始坐标OXYZ0和坐标OXYZ1计算ROI区域的平均应变并输出；
S23：对于第一相机采集的第i张热影响区高温散斑图像，i>1，将该图像和第一图像进行匹配，并进行三维重建，得到ROI区域的第一坐标
对于第二相机采集的第i张热影响区高温散斑图像，若该图像与第二图像的相似度大于预设置的相似度阈值，则将该图像和第一图像进行匹配，并进行三维重建，得到ROI区域的第二坐标
否则，将该图像和第二图像进行匹配，并进行三维重建，得到ROI区域的第二坐标
结合第一坐标
和第二坐标
得到坐标OXYZi，根据坐标OXYZi和坐标OXYZi-1计算ROI区域的平均应变并输出；
S24：重复步骤S23，直至停止焊接。
8.根据权利要求7所述的一种等离子转移弧堆焊控制系统，其特征在于，所述步骤S23中，相似度的具体计算过程包括：
a1：计算图像i与第二图像的相似度值：
其中，CLS表示经过反向牛顿迭代最后得到的相似度值，取值范围为[0，∞]，M表示图像的半径，i表示横向图像像素坐标，j表示纵向图像像素坐标，f(xi,yi)表示第二图像的灰度值分布函数，
表示第二图像的平均灰度值，
表示图像i的平均灰度值，g(xi′,yj′)表示图像i的灰度值分布函数，Δ(f2)表示第二图像的灰度值方差，Δ(g2)表示图像i的灰度值方差；
a2：通过Sigmoid函数对相似度值CLS进行归一化处理，将CLS映射到[0，1]：
其中，
是归一化后的值，取值范围为[0，1]，e是自然常数，CLS是相似度值。
9.根据权利要求1所述的一种等离子转移弧堆焊控制系统，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
S31：使用支持向量机回归分析的方法，获取电流数据、电压数据和ROI区域的平均应变之间的关系f；
S32：若步骤S2中计算得到的ROI区域平均应变大于预设置的应变阈值，则计算ROI区域的平均应变与预设置的应变阈值之间的差值Δ；
S33：采用PID增量控制器，将Δ作为输入，根据f计算得到控制量的增量，PID增量控制器进行控制的公式具体为：
其中，Δu(k)是控制量的增量，ki＝kp/T1，kd＝kpTD，kp是比例系数，ki是积分系数，kd是微分系数，T为采样周期，k为采样序号，e(k)是第kT时刻的偏差信号。
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