[發(fā)明專利]基于視覺傳感的旋轉電弧窄間隙MAG焊焊縫偏差識別裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310375369.6
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103464869A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 黎文航;高凱;王加友;楊峰;朱杰
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127;B23K9/16
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種基于視覺傳感的旋轉電弧窄間隙MAG焊焊縫偏差識別裝置，包括旋轉電弧焊炬、電弧旋轉位置傳感器、隔離模塊、CCD攝像機和PC機，其特征在于，所述PC機包括圖像采集卡、圖像去噪模塊、電弧中心識別模塊、坡口邊緣識別模塊、當前電弧旋轉周期焊縫偏差提取模塊、統(tǒng)計模塊；所述CCD攝像機對應工件并與工件平面成一夾角安置在所述旋轉電弧焊炬前方，所述電弧旋轉位置傳感器安裝在所述旋轉電弧焊炬上并依次連接隔離模塊和CCD攝像機，所述CCD攝像機將所采集圖像依次輸入置于所述PC機中的圖像采集卡、圖像去噪模塊、電弧中心識別模塊、坡口邊緣識別模塊、當前電弧旋轉周期焊縫偏差模塊和統(tǒng)計模塊。

2.根據(jù)權利要求1所述基于視覺傳感的旋轉電弧窄間隙MAG焊焊縫偏差識別裝置，其特征在于，所述電弧旋轉位置傳感器由凹槽式光電開關和過中心對稱開有兩個孔或槽的碼盤構成，所述凹槽式光電開關的凹槽套入所述碼盤固定于所述旋轉電弧焊炬的不旋轉部位，所述碼盤固定在所述旋轉電弧焊炬的旋轉部位并與電弧同步轉動；安裝時使電弧旋轉到坡口左位置和坡口右位置時，凹槽式光電開關的光路正好穿過碼盤的開孔或槽。

3.根據(jù)權利要求1所述基于視覺傳感的旋轉電弧窄間隙MAG焊焊縫偏差識別裝置，其特征在于，所述CCD攝像機的鏡頭距離電弧為200～500mm，CCD攝像機的前端還設置有減光片、濾光片和UV鏡。

4.根據(jù)權利要求1所述基于視覺傳感的旋轉電弧窄間隙MAG焊焊縫偏差識別裝置，其特征在于，所述夾角為α=20～60°。

5.一種如權利要求1所述基于視覺傳感的旋轉電弧窄間隙MAG焊焊縫偏差識別裝置的識別方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）設定CCD攝像機參數(shù)，曝光時間為2～10ms、視窗大小調節(jié)以能清楚觀察到焊接電弧和焊接熔池為宜，一般大于200×200，小于800×800，光圈大小為8～32，圖像采集模式為觸發(fā)模式；圖像采集標志量PICNO為0；

（2）起弧后，待焊接狀態(tài)穩(wěn)定后，啟動CCD攝像機的“觸發(fā)圖像采集”；

（3）電弧旋轉到焊接坡口左位置和焊接坡口右位置時，電弧旋轉位置傳感器發(fā)出脈沖觸發(fā)信號，CCD攝像機采集焊接圖像經(jīng)圖像采集卡進入PC機，得256階灰度的焊接圖像F₁，同時令圖像采集標志量PICNO加一；

（4）通過圖像去噪模塊對F₁濾波，以減少圖像噪聲，得圖像F₂；

（5）對步驟（4）所得圖像F₂統(tǒng)計其灰度直方圖H；

（6）根據(jù)H中存在的最大灰度值減2～20中的一個數(shù)得到閾值TH₁，并利用TH₁對圖像F₂進行閾值分割來識別電弧區(qū)域，確定電弧中心水平位置M_n，其中n等于PICNO；

（7）根據(jù)H確定自適應閾值TH₂對圖像F₂進行閾值分割，來識別焊接坡口母材區(qū)，并采用一階水平方向差分來計算焊接坡口左右邊緣水平位置L_n、R_n，其中n等于PICNO；

（8）如果PICNO=1,則跳至步驟（3），如果PICNO=2，令PICNO=0，則跳至步驟（9）；

（9）結合最近2幅圖像的電弧位置、左右焊接坡口位置，計算電弧旋轉中心水平位置M=（M₁+M₂）÷2，焊接坡口左邊緣水平位置L=(L₁+L₂)÷2，焊接坡口右邊緣水平位置R=(R₁+R₂)÷2，焊接坡口中心水平位置P=(L+M)÷2，M和P的偏差即當前電弧旋轉周期的焊縫偏差，可根據(jù)實際焊接坡口寬度或圖像標定確定實際焊縫偏差值，該焊縫偏差值用于替換最近k個的電弧旋轉周期的焊縫偏差值中最舊的值；

（10）計算最近k個電弧旋轉周期的焊縫偏差，取平均值法或中值法作為最終的焊縫偏差值輸出，以提高算法的抗干擾能力，若有中止命令，則退出，若沒有中止命令，則跳至步驟（3）。