[發明專利]雙波長雙目視覺焊縫跟蹤方法及跟蹤系統

有效

• 申請號: 201510412801.3
• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN104942404B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 高向東;黃冠雄
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學;佛山市南海區廣工大數控裝備協同創新研究院
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127
• 代理公司: 北京精金石專利代理事務所(普通合伙)11470
• 代理人: 劉曄

1.一種雙波長雙目視覺焊縫跟蹤方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

a)圖像采集：微型工業控制機發出指令使結構光激光器（5）發射出橫跨于焊縫的結構光，同時發出指令啟動近紅外攝像機（11）、結構光攝像機（4）工作，焊接過程中同步協調近紅外攝像機（11）與結構光攝像機（4）通過圖像采集卡分別采集熔池區域紅外圖像與熔池前端焊縫的結構光圖像，并將獲得的雙波長圖像傳輸到微型工業控制機中；

b)數據處理：應用多信息融合算法對熔池區域紅外圖像與熔池前端焊縫的結構光圖像進行處理，計算出準確的焊縫位置及跟蹤糾偏量；

c)焊縫跟蹤：應用卡爾曼濾波對焊縫跟蹤偏差狀態進行最優估計，找到濾波估計誤差與測量誤差之間的關系，通過伺服驅動器驅動伺服電動機運動從而控制三軸運動工作臺產生相應的運動，實現焊縫的精確跟蹤。

2.根據權利要求1所述的雙波長雙目視覺焊縫跟蹤方法，其特征在于：所述近紅外攝像機（11）攝取的近紅外光波長范圍為960-990nm；所述結構光攝像機（4）攝取的可視結構光波長范圍為640-660nm。

3.一種雙波長雙目視覺焊縫跟蹤系統，包括雙波長雙目視覺檢測系統、三軸伺服驅動焊縫跟蹤系統和微型工業控制機，其特征在于：所述雙波長雙目視覺檢測系統包括近紅外攝像機（11）、結構光攝像機（4）、結構光激光器（5）和傳感器安裝板（3），所述結構光攝像機（4）安裝在傳感器安裝板（3）左前端，所述近紅外攝像機（11）安裝在傳感器安裝板（3）右前端，所述結構光激光器（5）位于結構光攝像機（4）和近紅外攝像機（11）中間，安裝在傳感器安裝板（3）中端；所述三軸伺服驅動焊縫跟蹤系統包括X軸固定架（7）、Y軸固定架（9）和Z軸固定架（2），所述X軸固定架（7）上表面安裝有焊接工作臺（15），焊接件（6）擺放在所述焊接工作臺（15）上，X軸伺服電機（13）安裝在所述X軸固定架（7）的右端，所述Z軸固定架（2）的下前端與X軸固定架（7）的中后端連接，Z軸伺服電機（1）安裝在所述Z軸固定架（2）的頂端，所述Y軸固定架（9）連接在Z軸固定架（2）右側，Y軸伺服電機（8）安裝在所述Y軸固定架（9）的后端，傳感器安裝板（3）安裝在Y軸固定架（9）的前端，所述傳感器安裝板（3）背面安裝有加強筋（16），焊炬或激光頭安裝板（10）安裝在Y軸固定架（9）的右前端，焊炬或激光頭（12）安裝在所述焊炬或激光頭安裝板（10）的正下方。

4.根據權利要求3所述的雙波長雙目視覺焊縫跟蹤系統，其特征在于：所述Z軸固定架（2）右側表面開有長孔，Z軸伺服電機（1）驅動Y軸固定架（9）在所述長孔中上下運動。

5.根據權利要求3所述的雙波長雙目視覺焊縫跟蹤系統，其特征在于：所述Y軸固定架（9）左側表面開有長孔，Y軸伺服電機（8）驅動Y軸固定架（9）在所述長孔中前后運動。

6.根據權利要求3所述的雙波長雙目視覺焊縫跟蹤系統，其特征在于：所述X軸伺服電機（13）驅動擺放在焊接工作臺（15）上的焊接件（6）左右運動。

7.根據權利要求3所述的雙波長雙目視覺焊縫跟蹤系統，其特征在于：所述雙波長雙目視覺檢測系統與三軸伺服驅動焊縫跟蹤系統分別通過總線與微型工業控制機連接。

8.根據權利要求3所述的雙波長雙目視覺焊縫跟蹤系統，其特征在于：所述雙波長雙目視覺檢測系統與三軸伺服驅動焊縫跟蹤系統以及微型工業控制機組成的控制系統是閉環控制系統。