[實用新型]對窄間隙激光焊接焊偏狀態的實時識別裝置

有效

• 申請號: 201821434189.5
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN210281077U
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 丁樹權;游德勇
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本實用新型公開了一種對窄間隙激光焊接焊偏狀態的實時識別裝置，激光器通過光纖與聚焦頭相連；拍攝模塊集成安裝于聚焦頭，對焊接區域進行同軸檢測；焊接作業過程中拍攝模塊以一定頻率同軸采集焊接區域圖片，在工控模塊中的圖像采集卡對匙孔輪廓實時進行提取并計算匙孔左右邊緣相對于激光對焦點的偏離距離L₁和L₂和Offset值，以Offset值判斷焊偏狀態及焊偏程度，同時拍攝畫面通過監視器顯示。本實用新型的拍攝CCD模塊集成于聚焦頭上，屬于同軸檢測，與聚焦頭隨動，裝置相對簡單，在作業現場易于布置；圖像處理部分僅需對匙孔輪廓進行提取，故對于窄間隙焊接下在拍攝圖片中對接間隙不明顯的情況適用，且算法靈活性好，可對焊偏狀態及焊偏程度準確、快速地識別。

技術領域

本實用新型涉及盤式激光焊接技術領域，尤其涉及一種對窄間隙激光焊接焊偏狀態的實時識別裝置。

背景技術

激光焊接作為一種高質量、高精度、高效率、變形小的焊接方法，以其具有熱輸入量小、焊縫深寬比大、焊接速度快、柔性好、自動化程度高等優點已經廣泛應用于核能、造船業、航空航天、國防武器、汽車制造業和鐵路車輛制造等行業，盤式激光器因其發光晶體采用Yb：YAG，因此盤式激光器發出的激光可用光纖傳輸，不僅可實現常規焊接，也可實現遠程焊接，且因為碟片的結構特點，其可將熱透鏡效應降至最小，很容易獲得高光束質量，因此給激光焊接工藝方面帶來巨大的改進。在實現激光焊接自動化中，由于裝配錯誤、設備精度等原因，入射激光偏離焊縫是一個需要克服的關鍵性問題，在焊接過程中進行實時的焊偏識別進而實現實時調整非常必要。另外，目前在精密加工場合，往往要求待焊的對接面預先精銑以實現窄間隙焊接，人眼及攝像頭難以捕捉到對接間隙，這也給檢測帶來難度。

檢索發現，目前該領域具有代表性的成果包括：

(1)專利《一種激光焊接焊縫跟蹤實現裝置及其控制方法》(申請號：200910012657.9)所述的焊縫跟蹤方法是基于坡口或接頭處的光紋信息完成的，其適用于對接處間隙較大的激光焊，現有機械制造工藝要求拼焊板之間對接間隙盡可能小，故該方法對于對接間隙微小的對接焊，在圖像識別上難度較大，識別精度不足。專利《基于激光結構光的焊縫視覺跟蹤系統及方法》(申請號：201711283153.1)也存在上述不足。

(2)專利《一種在線識別入射激光偏離狀態的方法》(申請號：201410103456.0)提出了在焊接過程中采用高速相機拍攝光致等離子云圖像，隨后開展等離子云圖像特征參數的計算等步驟來對焊偏進行識別，但其方法是建立在相機沿焊接方向固定在入射激光后方的基礎上，在實際的工業現場上較難布置。

綜上所述，目前對于窄間隙的激光對接板自熔焊的焊偏狀態識別仍缺乏非常有效的手段。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提出一種對窄間隙激光焊接焊偏狀態的實時識別裝置，能對窄間隙激光焊接焊偏狀態進行準確可行的檢測。

為了實現上述目的，本實用新型采用集成有拍攝CCD模塊的聚焦頭，在焊接時對焊接區域進行同軸拍攝，采集的區域包括匙孔和熔池，將采集圖片實時傳送給工控模塊中的圖像采集卡，提取圖像中的匙孔輪廓并測量左右邊緣相對于激光對焦點的偏離距離L₁和L₂，以L₁和L₂的相對大小來識別焊偏狀態。

本實用新型所采用的技術方案：一種對窄間隙激光焊接焊偏狀態的實時識別裝置，其中，實時識別裝置結構包括激光器、光纖、聚焦頭、拍攝模塊、氣體噴嘴、工控模塊、監視器；所述的激光器通過光纖與聚焦頭相連；拍攝模塊集成安裝于聚焦頭，對焊接區域進行同軸檢測，在拍攝模塊前設置一片濾光片；聚焦頭旁軸安裝一個氣體噴嘴，并且兩者隨動；拍攝模塊與工控模塊中的圖像采集卡連接，其拍攝畫面通過監視器顯示。

在工控模塊中對采集的圖片進行提取匙孔輪廓的圖像處理及運算。

本實用新型總體來看，本實用新型的有益效果為：