[發明專利]基于紅外視覺傳感的窄間隙焊接監控及焊縫偏差檢測方法

有效

• 申請號: 201210325926.9
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號: CN102814574A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 王加友;朱杰;葉利利;楊茂盛
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095;B23K9/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種基于紅外視覺傳感的窄間隙焊接監控及焊縫偏差檢測方法，其特征是包括如下步驟：

1）采用包含有紅外CMOS攝像機（2）、濾光系統（3）、圖像采集卡（4）、計算機（5）、顯示器（6）的紅外視覺傳感系統，將攝像機（2）與窄間隙焊炬（1）固連后放置在焊炬（1）前方并與工件（7）底面呈20~60°的夾角，利用窄間隙焊接電弧光和熔池（8）自身輻射光作為光源采集焊接圖像，將焊接圖像信號經圖像采集卡（4）送入計算機（5），經顯示器（6）顯示；

2）攝像機（2）采集焊前焊炬（1）對中時基準圖像或采集燃弧且電弧（10）居中時基準圖像，采用左側圖像截取窗口（19）和右側圖像截取窗口（20）分別對獲取的基準圖像進行截取，得到坡口左側壁邊界（17）或熔池左邊緣（15）至左側圖像截取窗口（19）左邊緣的左基準邊界距離L₁，以及坡口右側壁邊界（18）或熔池右邊緣（16）至右側圖像截取窗口（20）右邊緣的基準邊界距離L₂；

3）當電弧（10）運動至離坡口右側壁較近時，左側圖像截取窗口（19）截取不受電弧（10）干擾的左側圖像，并計算出熔池左邊緣（15）至左側圖像截取窗口（19）左邊緣的當前左邊緣距離L_i，此時焊縫偏差特征值Δx等于所述左基準邊界距離L₁減去當前左邊緣距離L_i，若Δx=0則焊縫無偏差，即焊炬對中，若Δx＞0則焊炬（1）偏向坡口右側，若Δx＜0則焊炬（1）偏向坡口左側；

4）當電弧（10）運動至離坡口左側壁較近時，右側圖像截取窗口（20）截取不受電弧（10）干擾的右側圖像，并計算出熔池右邊緣（16）到右側圖像截取窗口（20）右邊緣的當前右邊緣距離L_j，此時焊縫偏差特征值Δx等于所述右基準邊界距離L₂減去當前右邊緣距離L_j，若Δx=0則焊縫無偏差，即焊炬對中，若Δx＞0則焊炬（1）偏向坡口左側，若Δx＜0則焊炬（1）偏向坡口右側。

2.根據權利要求1所述的基于紅外視覺傳感的窄間隙焊接監控及焊縫偏差檢測方法，其特征是：所述紅外視覺傳感系統具有三種工作模式：工作模式一是實現單一的窄間隙焊接監控功能，工作模式二是實現單一的窄間隙焊縫偏差檢測功能，工作模式三是實現窄間隙焊接監控和焊縫偏差檢測的雙重功能；對于工作模式一，計算機（5）為一臺計算機；對于工作模式二，計算機（5）為一臺計算機或一臺數字信號處理器；對于工作模式三，計算機（5）是由主計算機和從計算機構成的雙機系統，主計算機采集焊接區域圖像信息并送顯示器（6）實時顯示，從計算機以定時或外部觸發方式向主計算機請求對應時刻的圖像數據，并通過圖像處理實時提取焊縫偏差信息。

3.根據權利要求1所述的基于紅外視覺傳感的窄間隙焊接監控及焊縫偏差檢測方法，其特征是：對所述圖像截取窗口截取的圖像進行處理時，先采用中值法平滑濾波，再進行灰度分析和閾值分割，最后利用將高斯濾波和拉普拉斯邊緣檢測算法結合在一起的Log邊緣算子對閾值化后的圖像進行平滑和積分處理濾除噪聲，提取邊緣線。

4.根據權利要求1所述的基于紅外視覺傳感的窄間隙焊接監控及焊縫偏差檢測方法，其特征是：對于非運動電弧窄間隙焊接，用左側或右側圖像截取窗口相應地截取坡口任一側焊接圖像進行處理。

5.根據權利要求1所述的基于紅外視覺傳感的窄間隙焊接監控及焊縫偏差檢測方法，其特征是：所述攝像機（2）變焦范圍為18~45mm、光圈值為5.6~32，所述濾光系統（3）與所述攝像機（2）同軸相連，該濾光系統（3）包括中心波長為700~1100nm的窄帶濾光片、透過率為1~20%的中性減光片、防護玻璃。