創(chuàng)想智控：基于視覺的焊縫熔池實時狀態(tài)監(jiān)測

時間：2020-04-24作者：北京創(chuàng)想智控科技有限公司瀏覽：105

焊接熔池的尺寸主要包括熔寬、熔長、熔深和熔池表面高度等參數(shù)，其中熔深和熔寬是影響焊接質(zhì)量和成形的主要因素。

熔池的幾何形態(tài)決定了焊縫的形狀，其中熔寬、后拖角等幾何參數(shù)與焊接電流、弧壓、焊速等工藝參數(shù)直接相關(guān)。

熔池的幾何形態(tài)決定了焊縫與母材的結(jié)合特征，因而視覺信息能夠反映成型品質(zhì)。

熔透是對承載焊縫較重要的技術(shù)要求之一。自動化焊接過程中，尋找熔透與未熔透焊接圖像的視覺特征是實現(xiàn)熔透智能控制的關(guān)鍵，具有十分重要的意義。

在熔池圖像獲取和幾何形態(tài)提取研究中，國內(nèi)外的研究成果非常豐富。國外有學(xué)者以850nm的激光光源為輔助光源，搭建了主動式旁軸監(jiān)測系統(tǒng)，直接監(jiān)測焊接的小孔區(qū)域，建立了小孔等離子體與焊接質(zhì)量的關(guān)系。

另有學(xué)者利用多種視覺傳感器，并將其集成到焊接頭上。這樣便可以得到激光焊接過程中豐富多樣的焊縫信息，同時也可直觀有效地判別焊接過程中缺陷的產(chǎn)生。

有的學(xué)者以波長為530nm的綠色激光光源為輔助光源，搭建主動式同軸監(jiān)測系統(tǒng)，采集熔池、小孔圖像，并且將熔池的頭部和尾部用不同的圖像處理算法分開提取。通過該方法能獲得熔寬信息。

有的研究機(jī)構(gòu)以高速相機(jī)為成像設(shè)備，用532nm的激光光源為輔助光源，采集到小孔及穿透孔圖像，直接測量小孔及穿透孔圖像，并分析不同焊接速度下小孔傾角。

國內(nèi)北京創(chuàng)想智控開發(fā)了一套可用于觀察熔池區(qū)域的圖像傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過視覺傳感器，可以清晰觀察到熔池的形狀尺寸以及焊縫區(qū)域的圖像。

有學(xué)者搭建主動式同軸監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)激光焊接的熔透與焊縫同步監(jiān)測，通過采集不同焊接工藝參數(shù)下的小孔、穿透孔以及焊縫的同軸圖像。建立熔透狀態(tài)與穿透孔面積關(guān)系，實現(xiàn)熔透狀態(tài)監(jiān)測，并通過計算小孔質(zhì)心與焊縫中心偏差，實現(xiàn)待焊縫隙監(jiān)測以及焊縫跟蹤監(jiān)測。

目前很多的焊縫熔池監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用到工業(yè)上。如美國公司的激光拼焊生產(chǎn)線上就配有焊縫自動監(jiān)測儀器，該系統(tǒng)能夠很好地反映焊接過程的穩(wěn)定性，但不能識別焊接缺陷的產(chǎn)生。TEC公司研制的激光焊接實時監(jiān)測系統(tǒng)可基于紅外視覺傳感器采集熔池的紅外圖像，通過圖像處理方法可實時得到熔池及小孔的尺寸，從而判別工件的熔透狀態(tài)。


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