[發明專利]旋轉磁場激勵下的微間隙焊縫跟蹤方法和裝置

有效

• 申請號: 201710384133.7
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107378200B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 高向東;周曉虎;代欣欣
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127;B23K9/32
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

電弧傳感和接觸傳感均為直接接觸的傳感方式，焊縫跟蹤精度較低，且不利于實時操作。超聲波傳感式受噪聲干擾比較大，具有不穩定性。視覺傳感法雖然跟蹤精度高，應用廣泛。但是對于焊縫間隙小于0.1mm的緊密對接焊，仍然無法實現準確跟蹤。直流恒定磁場下的磁光傳感法雖然解決了微間隙焊縫跟蹤的問題，但該方法只能對高磁導率焊件的焊縫進行檢測跟蹤。本發明針對現有跟蹤系統的不足，提出了一種旋轉磁場激勵下的微間隙焊縫跟蹤方法和裝置,首先利用交叉磁軛形成旋轉磁場即復合磁場給具有高低磁導率的焊件焊縫進行勵磁，然后利用基于法拉第磁光效應的磁光感器獲取焊縫處的磁光圖像。

技術領域

本發明為旋轉磁場激勵下的微間隙焊縫跟蹤方法。主要應用于焊縫的提取，跟蹤和實時糾偏，保證良好的焊接質量。首先利用旋轉磁場激勵裝置給具有高(低)磁導率的焊件勵磁，通過磁光傳感器獲取包含焊件焊縫信息的磁光圖，然后通過圖像處理的方法對焊縫信息進行提取，實現跟蹤和糾偏。

背景技術

精確的焊縫跟蹤是保證焊接質量的關鍵，在焊接過程中要保證焊槍始終對正焊縫中心，首先要解決的問題就是準確地提取焊縫的位置信息。目前國內外針對焊縫位置信息提取和跟蹤系統主要按著傳感器的類別分為：電弧傳感，接觸傳感，超聲波傳感，視覺傳感和恒定磁場下的磁光傳感等。其中視覺傳感跟蹤系統和磁光傳感器跟蹤系統應用較為廣泛。視覺傳感跟蹤系統包括結構光式，激光掃描式和直接拍攝電弧式三種。結構光式主要是將結構光橫跨于焊縫上，由于焊縫處存在間隙使條形結構光發生形變，這種形變被CCD相機拍攝獲取，經過圖像處理后實時獲取焊縫信息進行糾偏，實現跟蹤。結構光式也是三種視覺傳感法中跟蹤精度最高的，但是對于焊縫間隙小于0.1mm的緊密對接焊的條紋不明顯，仍然無法實現準確跟蹤。直流恒定磁場下的磁光傳感法是利用直流恒定磁場激勵裝置給焊件勵磁，然后利用磁光傳感器獲取焊縫處的磁光圖像，經過圖像處理后識別焊縫位置實現跟蹤，解決了微間隙焊縫的提取和跟蹤的難題。但是直流恒定磁場下的磁光傳感法只能對高磁導率焊件的焊縫進行檢測跟蹤，一般也只用于對直線焊縫信息的提取和跟蹤，具有一定的局限性。

傳統的焊縫跟蹤方法都具有一定的局限性。電弧傳感和接觸傳感均為直接接觸的傳感方式，焊縫跟蹤精度較低，且不利于實時操作。超聲波傳感式受噪聲干擾比較大，具有不穩定性。視覺傳感法雖然跟蹤精度高，應用廣泛。但是對于焊縫間隙小于0.1mm的緊密對接焊，仍然無法實現準確跟蹤。直流恒定磁場下的磁光傳感法雖然解決了微間隙焊縫跟蹤的問題，但該方法只能對高磁導率焊件的焊縫進行檢測跟蹤，一般只用于對直線焊縫信息的提取和跟蹤，不能夠應用于曲線焊縫，不具有普遍性。

發明內容

本發明針對現有跟蹤系統的不足，提出了一種基于旋轉磁場激勵下的微間隙焊縫跟蹤新方法。由于只有磁場方向盡量與焊縫方向垂直，才能最大限度地檢測焊縫位置。而直流恒定磁場方向單一，交叉磁軛形成的旋轉磁場(復合磁場)的方向復雜，可實現多方向焊縫的檢測。首先利用交叉磁軛形成旋轉磁場(復合磁場)給具有高(低)磁導率的焊件焊縫進行勵磁，然后利用基于法拉第磁光效應的磁光感器獲取焊縫處的磁光圖像。當一束線偏振光通過具有磁旋光介質時，如果在該介質中沿光傳播方向上加一磁感應強度為B的外加磁場，則光通過該介質后,光振動的振動面將發生偏轉。由于焊縫處存在間隙形成N,S極，產生漏磁場，而使偏轉一定角度的偏振光經過檢偏器被COMS相機采集，將磁場變化的信息轉換為光強的變化實時成像。然后對包含焊縫信息的磁光圖像經過圖像處理，提取焊縫信息，實現焊縫跟蹤。

本發明提出了一種基于旋轉磁場激勵下的微間隙焊縫跟蹤新方法。由于只有磁場方向盡量與焊縫方向垂直，才能最大限度地檢測焊縫位置。而直流恒定磁場方向單一，由兩個交叉磁軛形成的旋轉磁場(復合磁場)可實現多方向勵磁，無論焊縫的方向如何多變，總有某個方向的復合磁場與焊縫垂直。利用交變旋轉磁場激勵裝置給具有高(低)磁導率的曲線焊縫勵磁，利用磁光傳感器獲取包含焊縫位置信息的磁光圖，然后利用計算機儲存，圖像處理，分析和提取焊縫位置信息，反饋給運動控制器進行糾偏，實現準確的焊縫跟蹤，保證良好的焊接質量。

本發明具有以下優點：