[發明專利]電流觸發相機模塊及焊熔池圖像跟蹤系統

在審

• 申請號: 201611032291.8
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106599790A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 覃科;吳江;蔣志勇;黃銳
• 申請（專利權）人: 桂林航天工業學院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06T3/00;G06T7/10;G06T3/40
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立,周玉婷

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，特別涉及一種電流觸發相機模塊及焊熔池圖像跟蹤系統。

背景技術

CO₂氣體保護焊因其低成本、高效率、易于操作的特點，成為了目前應用最為廣泛的氣體保護焊焊接方法之一。熔池的狀態能夠直接反映出焊接質量的好壞，熔池圖像的獲取與分析對提高焊接質量和焊接生產率、實現焊接自動化有著重要意義。然而CO₂氣體本身具有較強的氧化性，因此在焊接過程中會引起合金元素燒損引起較強的飛濺，使得熔池受到嚴重的弧光干擾和噪聲污染，給熔池圖像的傳感帶來極大的困難。目前大多數的CO₂熔池獲取方式都是通過高速工業相機采集圖像，然后對熔池圖像進行濾波、邊緣增強、閾值分割、二值形態學或灰度形態學等一系列的處理，以期得到比較完整清晰的熔池圖像。這樣的處理方式一則運用了復雜繁多的圖形圖像處理算法，影響了系統響應速度，二則丟失了熔池的相當部分細節，存在著或多或少的失真現象；所以有必要對這些問題進行解決。

發明內容

本發明的目的是提供一種電流觸發相機模塊及焊熔池圖像跟蹤系統，所要解決的技術問題是：不同時刻采集亮度不同導致的圖像忽明忽暗、飛濺等干擾嚴重的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種電流觸發相機模塊，包括電流傳感單元、波型整形變換單元和可變計數單元；

所述電流傳感單元，其與電焊機的電源線連接，用于感應電焊機輸入電流，生成電流信號；

所述波型整形變換單元，其與電流傳感單元連接，用于對電流信號進行信號整形，輸出與電焊機輸入電流相同頻率的矩形脈沖波形信號；

所述可變計數單元，其輸入端與波型整形變換單元連接，其輸出端與相機其輸出端與相機連接；用于分析矩形脈沖波形信號，檢測出電焊機的焊接短路過渡周期，根據電焊機的焊接短路過渡周期在電焊機的焊接短路時刻產生第一觸發信號，通過第一觸發信號觸發相機對焊熔池進行拍照。

本發明的有益效果是：電流傳感單元、波型整形變換單元和可變計數單元協調運作，檢測焊接短路過渡周期，能夠在焊接的短路階段觸發相機采集熔池圖像，采集到的圖像亮度接近、干擾較少，解決了不同時刻采集亮度不同導致的圖像忽明忽暗、飛濺等干擾較多的問題。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，還包括信號放大單元，所述信號放大單元與電流傳感單元連接，用于對電流信號進行信號放大。

采用上述進一步方案的有益效果是：信號放大單元對電流信號進行信號放大，便于后續對信號處理，提升信號整形變換的精度。

進一步，還包括低通濾波單元，所述低通濾波單元與信號放大單元連接，用于對放大后的電流信號進行濾波，輸出濾波后的電流信號。

采用上述進一步方案的有益效果是：低通濾波單元對放大后的電流信號進行濾波，降低其他信號干擾，提升信號整形變換的精度。

進一步，還包括控制單元，所述控制單元與所述可變計數單元的控制端連接，用于控制可變計數單元產生第二觸發信號，通過第二觸發信號觸發相機對焊熔池進行拍照。

采用上述進一步方案的有益效果是：控制單元便于手動控制可變計數單元產生觸發信號，控制相機對焊熔池進行拍照，實現拍攝周期的人工控制，使照片圖像的顯示既滿足人眼的視覺暫留效應，又不至于太快看不清楚，使得控制更加便利。

進一步，還包括計數顯示單元，所述計數顯示單元與所述可變計數單元連接，用于對可變計數單元檢測出的電焊機焊接短路次數進行計數，并進行顯示。

采用上述進一步方案的有益效果是：計數顯示單元對電焊機焊接短路次數進行計數，便于作業人員進行了解。

本發明解決上述技術問題的另一技術方案如下：一種焊熔池圖像跟蹤系統，包括電流觸發相機模塊、相機、圖像采集卡和工控機；

所述相機，其固定于電焊機的一側,用于根據第一觸發信號或第二觸發信號啟動對電焊機下方的焊熔池進行拍照，生成圖像信號；

所述圖像采集卡，其與所述相機連接，用于采集圖像信號，將圖像信號進行A/D轉換，生成數字圖像信號，并進行緩存；

所述工控機，其與所述圖像采集卡連接，用于提取數字圖像信號，通過圖像處理模塊對生成時間相近的多個數字圖像信號進行處理,實時生成熔池圖像進行顯示。

本發明的有益效果是：電流觸發相機模塊、相機、圖像采集卡和工控機協調運作，能夠在焊接的短路階段觸發相機采集熔池圖像，采集到的圖像亮度接近、干擾較少，同時本系統處理速度快，能夠最大限度的保留熔池特征。