[發明專利]一種電弧長度測量裝置及其方法

有效

• 申請號: 201811114738.5
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109290659B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 王強
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龐許倩;田英楠

1.一種電弧長度測量裝置，其特征在于，包括電弧發生裝置、透明帶刻度裝置、高速相機、背光光源及圖像處理裝置；所述電弧發生裝置包括焊槍；其中，所述透明帶刻度裝置在拍攝焊接前圖像時設置于所述電弧發生裝置噴嘴的一側，與所述電弧發生裝置噴嘴軸線平行，所述高速相機設置于所述透明帶刻度裝置和所述電弧發生裝置噴嘴的對面預設位置處；

所述電弧發生裝置，用于通電后，通過其電極在所述噴嘴處產生電弧；

所述透明帶刻度裝置，用于測量所述電弧的電弧長度；

所述高速相機，用于拍攝焊接前圖像和焊接時不同時刻下的電弧圖像，所述電弧圖像包括所述電弧長度信息；

所述背光光源在拍攝焊接前圖像時設置在所述焊槍和透明帶刻度裝置的另一對面，并與所述高速相機相對；所述背光光源，用于通過調節其亮度，改善低光源環境對電弧發生裝置、透明帶刻度裝置的照明度；

所述圖像處理裝置，用于獲取高速相機采集的焊接前圖像與焊接時不同時刻下的電弧圖像，通過預設圖像處理算法進行處理，獲得焊接時不同時刻下的電弧長度。

2.根據權利要求1所述的電弧長度測量裝置，其特征在于，所述電弧發生裝置還包括焊接電源、電纜；所述焊接電源通過所述電纜與所述焊槍的電極連接，所述焊槍的噴嘴垂直設置于待加工工件上方；

所述焊接電源，用于通過所述電纜為所述焊槍的電極和待加工工件供電；

所述焊槍，用于在供電后，通過其電極在所述噴嘴與待加工工件之間產生電弧。

3.根據權利要求1或2所述的電弧長度測量裝置，其特征在于，還包括減光片；所述減光片在拍攝電弧圖像時設置于高速相機鏡頭前端；

所述減光片，用于調節高速相機拍攝電弧圖像時的進光強度。

4.根據權利要求1或2所述的電弧長度測量裝置，其特征在于，所述高速相機采用MS75K相機；

所述圖像處理裝置采用MATLAB軟件；

所述透明帶刻度裝置為透明刻度尺。

5.一種權利要求2所述的電弧長度測量裝置的測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

布設電弧長度測量裝置，設置透明帶刻度裝置、背光光源，并對所述背光光源的亮度進行調節；

對高速相機的拍攝角度和光圈進行調節；

通過所述高速相機，采集焊接前圖像；

移除所述透明帶刻度裝置、背光光源，設置減光片，對所述減光片的進光強度進行調節；

通過焊接電源對焊槍和待加工工件進行上電；

通過高速相機，采集焊接時不同時刻下的電弧圖像；

對上述焊接前圖像和焊接時不同時刻下的電弧圖像進行圖像處理分析，獲得焊接時不同時刻下的電弧長度。

6.根據權利要求5所述的電弧長度測量裝置的測量方法，其特征在于，所述對高速相機的拍攝角度和光圈進行調節，包括如下步驟：

對高速相機的拍攝角度進行調節，將透明帶刻度裝置和焊槍的電極影像投入到取景范圍內；

對高速相機的焦距和光圈進行調節，直到所述透明帶刻度裝置和焊槍的電極影像清晰為止。

7.根據權利要求6所述的電弧長度測量裝置的測量方法，其特征在于，所述焊接前圖像與焊接時不同時刻下的電弧圖像的大小、內容物比例相同，所述內容物包括透明帶刻度裝置、待加工工件、焊槍噴嘴、噴嘴處外露的電極；

上電后，高速相機每秒采集1000～5000次電弧圖像。

8.根據權利要求7所述的電弧長度測量裝置的測量方法，其特征在于，所述對上述焊接前圖像和焊接時不同時刻下的電弧圖像進行圖像處理分析獲得焊接時不同時刻下的電弧長度，包括如下步驟：

將上述焊接前圖像作為圖像處理基準，提取其內所述透明帶刻度裝置的位置和刻度信息；

根據所述透明帶刻度裝置的位置和刻度信息，對焊接時不同時刻下的電弧圖像進行圖像處理，獲取焊接時不同時刻下的電弧長度。

9.根據權利要求8所述的電弧長度測量裝置的測量方法，其特征在于，所述圖像處理的步驟包括：

根據所述透明帶刻度裝置的位置，將所述透明帶刻度裝置的刻度信息標記在電弧圖像上；

設置閾值上下限，根據所述閾值上下限提取焊接時不同時刻下的電弧圖像中電弧的上邊界和下邊界；

將所述透明帶刻度裝置刻度信息所在軸線作為縱軸，讀取所述電弧的上邊界和下邊界之間的距離，作為焊接時不同時刻下的電弧長度。