CN203610842U - 自动对位激光拼焊系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动对位激光拼焊系统，它主要包括焊缝检测装置、工业PC、放大器、电机、焊接头。工业PC将来自焊缝检测装置的焊缝位置信息进行分析后，经放大器传输至电机，从而可控制焊接头按照焊缝的位置进行焊接，并形成闭环反馈检测系统。该系统可减少焊接过程中工装夹具的使用量，有效提高焊接效果，免除焊后检测，节约生产成本。

Description

自动对位激光拼焊系统

技术领域

本实用新型涉及一种自动对位激光拼焊系统，属于图像检测、系统反馈及控制技术领域。 

背景技术

激光拼焊是采用激光能源，将若干不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材、不锈钢材、铝合金材等进行自动拼合和焊接而形成一块整体板材、型材、夹芯板等，以满足零部件对材料性能的不同要求，用最轻的重量、最优结构和最佳性能实现装备轻量化。在欧美等发达国家，激光拼焊不仅在交通运输装备制造业中被使用，还在建筑业、桥梁、家电板材焊接生产、轧钢线钢板焊接（连续轧制中的钢板连接）等领域中被大量使用。 

公告为1546996的中国专利公开了一种主动红外CCD焊缝检测装置，主要包括工业控制计算机、图像获取模块、输入输出信号模块和传动机构模块，采用带有红外滤光片的CCD摄像头和红外光源组成主动红外线摄像头，通过USB接口与工业计算机相连，每个摄像头分别对准所需要检测的各条焊缝，所有摄像头通过USB的网络集线器进行扩展连接，计算机的检测软件自动切换多个摄像头，打开红外光源获取焊缝红外图像后进行处理分析，并根据识别结果分别将工件输送到合格或者不合格滚道。 

上述CCD焊缝检测系统适用于生产线成品的后端检测，属于开 环检测系统，无动作信号反馈，其驱动元件主要是滚道，用来对合格不合格产品进行分类，并没有形成闭环反馈检测系统，不利于提高产品的合格率。 

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种在激光焊接机床安装自动对位系统，从焊缝检测装置获取信号，工业PC控制激光加工头（焊接头）的走向，实现自动对位激光拼焊。 

为实现这样的目的，本实用新型的自动对位拼焊系统主要包括：焊缝检测装置、工业PC、放大器、电机、焊接头，所述焊缝检测装置连接到工业PC，工业PC另一端与放大器相连接，放大器与电机相连接，电机另一端与焊接头相连接，该系统主要运用于激光拼焊中，形成闭环反馈检测系统。 

其中，所述的焊缝检测装置主要包括CCD摄像头、条形光源、图像采集卡，CCD摄像头的一端与条形光源相连接，CCD摄像头的另一端连接到图像采集卡。 

在焊缝图像处理过程中，受工件表面不平整以及划痕等影响，需要获取的焊缝是一条较亮的、连续的结构光带。所以在工业PC中装有图像处理软件对其进行相应的处理。具体处理过程：采集到的原始图像，经过加窗处理，使图像增强后，获取所需的图像并抽取光带的中心作为偏差信号分析的最终图片成型。 

该自动对位激光拼焊系统所获得的有益效果为： 

1）提高焊接质量与效果； 

2）减小光斑的直径，降低激光输出功率，节约生产成本； 

3）生产加工实现自动化，提高工作效率； 

4）控制焊接头的行走路线，防止焊件变形； 

5）减少焊接工装所需的夹具； 

6）便于焊后的进一步处理。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 

图一为本实用新型自动对位激光拼焊系统的整体结构组成以及工作流程示意图。 

图二为光带宽度为100mm的平面图。 

图三为光带宽度为20mm的平面图。 

附图中所标注的序列号含义如下： 

1.焊缝、2.光带、3.钢板1、4.钢板2、5.焊接头、6.条形光源、7.CCD摄像头、8.图像采集卡、9.电机、10.放大器、11.工业PC、12.信号输出、13.外光路系统、14.LASER（激光） 

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述。 

实施方案一： 

1）用激光拼焊装置装夹两块需拼焊的钢板（如图所示钢板1（3）、钢板2（4））。 

2）开启焊缝正上方的条形光源（6）、CCD摄像头（7）及其他设备。 

3）CCD摄像头（7）对焊缝（1）进行拍摄，图片采集卡（8）保存来自摄像头的图片信息，传输给工业PC（11）。 

4）现场由图像采集卡（8）采集的图像，先进行加窗处理，提取主要部位的信息量。 

5）对加窗处理过的图像进行图像增强功能。 

6）经过图像增强的图片直接进行一维LOG滤波器处理，尽可能多地减少噪音对有用信息的影响。 

7）对滤波处理后的图像进行二值化处理，即可得到激光光带与图像背景分离的二值图，由此可得到由单像素组成的连续中心线。 

8）提取光带中心（2）（如图二所示），光带宽度为100mm。 

9）反馈到工业PC(11)，与指令进行比较，得到比较之后的偏差信号。 

10）偏差信号经过放大器（10）放大后传送至执行电机（9），执行电机（9）控制焊接头（5）向消除偏差的方向进行激光焊接。 

11）完成激光拼焊。 

实施方案二： 

1）用激光拼焊装置装夹两块需拼焊的钢板（如图所示钢板1（3）、钢板2（4））。 

2）开启焊缝正上方的条形光源（6）、CCD摄像头（7）及其他设备。 

3）CCD摄像头（7）对焊缝（1）进行拍摄，图片采集卡（8）保存来自摄像头的图片信息，传输给工业PC（11）。 

4）现场由图像采集卡（8）采集的图像，先进行加窗处理，提取主要部位的信息量。 

5）对加窗处理过的图像进行图像增强功能。 

6）经过图像增强的图片直接进行一维LOG滤波器处理，尽可能多地减少噪音对有用信息的影响。 

7）对滤波处理后的图像进行二值化处理，即可得到激光光带与图像背景分离的二值图，由此可得到由单像素组成的连续中心线。 

8）提取光带中心（2）（如图三所示），光带宽度为20mm。 

9）反馈到工业PC(11)，与指令进行比较，得到比较之后的偏差信号。 

10）偏差信号经过放大器（10）放大后传送至执行电机（9），执行电机（9）控制焊接头（5）向消除偏差的方向进行激光焊接。 

11）完成激光拼焊。 

根据实施方案二提取光带中心的范围比实施方案一的光带中心范围较小，该步骤可以提高系统内部处理图像信息及发送信号的速度，提高生产效率。 

以上所述的实施例仅为本实用新型的优选方案，并不用于限制本实用新型，对于所属领域的技术人员来说，本实用新型在上述所说的基础上，可以有各种更改和变化。在此无法对所有实施方式进行一一列举。凡在本实用新型原则之内，或者由本实用新型的精神所引申出的显而易见的变动均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (2)

1.一种自动对位激光拼焊系统，其特征在于：它主要包括焊缝检测装置、工业PC、放大器、电机、焊接头，所述焊缝检测装置连接到工业PC，工业PC另一端与放大器相连接，放大器与电机相连接，电机另一端与焊接头相连接，该系统主要运用于激光拼焊中，形成闭环反馈检测系统。 

2.根据权利要求1所述的自动对位激光拼焊系统，其特征在于所述的焊缝检测装置主要包括CCD摄像头、条形光源、图像采集卡，CCD摄像头的一端与条形光源相连接，CCD摄像头的另一端连接到图像采集卡。 

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