[發明專利]一種激光焊接跟蹤過程中焊接匙孔偏移量確定方法

在審

• 申請號: 202110013877.4
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112756783A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 黃威威;白天翔
• 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: 廣州藍晟專利代理事務所(普通合伙) 44452
• 代理人: 歐陽凱

本發明公開了一種激光焊接跟蹤過程中焊接匙孔偏移量確定方法，包括步驟：搭建一個用于視覺傳感激光焊接焊縫跟蹤的實驗平臺；在實驗平臺上，設置可以焊透焊接工件的工藝參數進行焊接試驗，黑白攝像機拍攝熔池與匙孔圖像；數據采集模塊接收熔池與匙孔圖像，并對每一幀圖像的匙孔區域進行ROI提取，數據處理模塊提高ROI圖像的對比度，并對ROI圖像進行分割和邊緣檢測，分割出完整且無雜質和噪點的匙孔圖像；提取出匙孔的左、右邊緣點，計算出左右邊緣點與激光束之間的距離；計算得到每一幀圖像中的匙孔偏移數據。本發明可以在焊接過程中有效獲取完整熔池和匙孔圖像，在此基礎上可以對獲取的圖像進一步處理，得到焊縫的偏差結果。

技術領域

本發明涉及激光焊接技術領域，尤其涉及一種激光焊接跟蹤過程中焊接匙孔偏移量確定方法。

背景技術

隨著工業現代化和裝備制造智能化的發展，焊接自動化技術已成為一種不可或缺的金屬熱加工技術。焊接自動化生產線具有較高的靈活性和柔性，因此要求能對焊縫進行實時測查，檢測焊縫偏差，調節焊接參數和焊接路徑等，實現焊接自主智能控制，保障焊縫質量。傳感技術是焊縫跟蹤的前提,根據傳感器的不同焊縫跟蹤系統可分為超聲傳感、電弧傳感和視覺傳感等。超聲傳感頻率都相對固定，頻域范圍不廣；電弧傳感適合低成本焊接過程自動化需求,但是電流、電壓變化和電弧長度之間的精確模型難以建立，并且不適用于激光焊接。

視覺傳感技術獲取焊縫特征信息,具有信息量大、靈敏度高、測量精度高、與工件非接觸的優點，是最有發展前途的傳感技術。焊接自動化技術的關鍵就是焊縫的實時跟蹤問題，而實現焊縫跟蹤首先要獲取焊縫的偏差。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明提出一種激光焊接跟蹤過程中焊接匙孔偏移量確定方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種激光焊接跟蹤過程中焊接匙孔偏移量確定方法，包括

步驟1：搭建一個用于視覺傳感激光焊接焊縫跟蹤的實驗平臺，所述實驗平臺包括一個激光源；一個安裝在六軸機器人上的激光頭；設置于焊接區上方的黑白攝像機，所述黑白攝像機結合濾光片，通過一定角度的傾斜拍攝焊接工件上方的匙孔與熔池，視場中心為匙孔位置；連接所述黑白攝像機的數據采集模塊，所述數據采集模塊用于獲取所述黑白攝像機的圖像信號；連接所述數據采集模塊的數據處理模塊；

步驟2：在所述實驗平臺上，設置可以焊透焊接工件的工藝參數進行焊接試驗，所述黑白攝像機拍攝熔池與匙孔圖像；

步驟3：所述數據采集模塊接收所述黑白攝像機拍攝的熔池與匙孔圖像，并對每一幀圖像的匙孔區域進行ROI(Region Of Interest，感興趣區域)提取，所述數據處理模塊提高ROI圖像的對比度，并對ROI圖像進行分割和邊緣檢測，分割出完整且無雜質和噪點的匙孔圖像；

步驟4：根據步驟3獲取到的完整且無雜質和噪點的匙孔圖像，通過搜索匙孔邊緣與穿過激光束并垂直于焊接方向的直線的交點，提取出匙孔的左、右邊緣點，計算出左右邊緣點與激光束之間的距離；

步驟5：定義Distance of Left Edge為左邊緣點到激光束的距離，Distance ofRight Edge為右邊緣點到激光束的距離，Keyhole Offset為匙孔上部開口對稱中心與激光焦點的偏移量，簡稱為匙孔偏移，則匙孔偏移的計算公式為Keyhole Offset＝Distance ofLeft Edge-Distance of Right Edge，據此公式計算得到每一幀圖像中的匙孔偏移數據。

進一步地，步驟1中所述激光源為高功率盤式激光源。

本發明的有益效果在于，與現有技術相比，本發明可以在焊接過程中有效獲取完整熔池和匙孔圖像，在此基礎上可以對獲取的圖像進一步處理，得到焊縫的偏差結果。

附圖說明

圖1是本發明一種激光焊接跟蹤過程中焊接匙孔偏移量確定方法流程圖；