专利名称：视频摄像传感器埋弧焊焊缝自动跟踪装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机电类，特别涉及一种视频摄像传感器埋弧焊焊缝自动跟踪装置。
背景技术：
众所周知，埋弧自动焊接被广泛应用于船舶、锅炉、压力容器、螺焊管等的生产中，在埋弧自动焊生产过程中，焊丝及电弧被埋在焊剂下面不可见，焊丝端部要求对准焊缝，而焊丝是否对准焊缝是决定焊接质量的重要因素，多年来企业一直采用光点导向或看焊缝背面高温金属的红色痕迹进行手动调节来保证不焊偏，调节精度低，响应速度慢，工人易疲劳，产品返修率高，生产效率低、成本高、产品质量低；也曾经出现过一些机械接触式埋弧焊焊缝自动跟踪方式，但由于焊缝有固焊点、焊缝间隙不均、焊瘤、背面焊穿、机械磨损等原因使得此类跟踪方式不能适应生产的需要，激烈的市场竞争下高效率、高质量、低成本的生产才最具生命力，埋弧焊自动焊焊接生产迫切需要一种先进的非接触式视觉传感器焊缝自动跟踪装置。
实用新型内容依据本实用新型的目的，针对实际埋弧焊接生产对焊缝自动跟踪装置的迫切需求，提供一种视频摄像传感器埋弧焊焊缝自动跟踪装置，本装置采用通用的视频摄像头作传感器，它是面阵CCD、镜头、驱动电路一体化的成型产品，输出也是标准的PAL制式视频信号，使用起来极为方便，它的镜头可更换、焦距光圈均可调，具有价格低廉、工作稳定可靠、灵敏度高、信息量大，易购买等特点，同时可用于监视；在视频信号处理中，采用模拟、数字电路将视频信号进行放大、整形、滤波、二值化等处理，去除行同步信息并获得含有场同步，焊缝特征的脉冲电压信号，二值化处理采用完全能反应钢板表面状态及光强度变化的动态平均值作为基准，从而实现各种钢板表面状态下，能够得到明显的焊缝信息，提高了系统工作的灵敏度、可靠性；用MCS-51系列单片机作为中央处理器(CPU)进行数据分析及处理，数据处理速度快、精度高，在软件方面采用了软件滤波及焊瘤、内焊焊穿等干扰识别，抗干扰能力强、可靠性高。
本实用新型的优点在于采用视觉传感无接触、无磨损，跟踪精度高(±0.2mm)，能做到各种钢板表面状态下的焊缝准确识别，响应速度快，安装、操作简单，易维护，工作稳定可靠，价格低廉。可应用于各种埋弧自动/半自动焊。
图1为本实用新型方框示意图；图2为本实用新型视频信号处理电原理图；图3为本实用新型CPU数据分析及处理、显示电路电原理图；图4为本实用新型直流电机驱动电原理图。
具体实施方式
如附图1所示，本实用新型主要是由光源、传感器及焊枪组件1、视频信号处理电路2、CPU数据分析及处理、显示电路3、直流电机驱动电路4、焊枪纠偏直流电机5、视频监视器6、开关设定7、110V直流电源8所构成。
在开关设定7为自动时，装置工作于自动纠偏状态，光源、传感器及焊枪组件1中视频摄像头实时对焊缝进行影像摄取，并将焊缝的图象信息以标准PAL制式视频信号输出，如果焊缝相对于视频摄像头场中心线发生偏移，那么在输出的视频信号中，焊缝的信息也一定发生变化；视频信号一路送视频监视器6，另一路送视频信号处理电路2，在该电路中，进行视频信号放大、滤波、限幅、二值化等处理，将焊缝信息及同步信息提取出来，将这些信息送入CPU数据分析及处理、显示电路3，在单片机中通过软件完成焊瘤、焊穿、干扰等非合理数据分析及处理，合理数据的平均值滤波、偏差计算等处理，在显示电路进行偏差大小及纠偏方向显示，同时将纠偏动作信号送入到直流电机驱动电路4，直流电机驱动电路具有防止手动时的同时按下“左调”“右调”误操作和自动时的左调右调同时有效的保护功能，在控制方式为自动纠偏时，纠偏信息通过纠偏电路处理后驱动焊枪纠偏直流电机5进行实时纠偏，视频摄像头与焊枪同时运动，确保焊丝及视频摄像头场中心线始终对准焊缝；本装置中采用的纠偏电机为直流电机，其工作电源为110V直流电源8。
在开关设定7为手动时，装置工作于手动纠偏状态，如附图4所示，将“自动/手动”选择开关置于手动位置，拨动手动调节开关，通过直流电机驱动电路5驱动焊枪纠偏直流电机进行手动纠偏调节。
权利要求1.一种视频摄像传感器埋弧焊焊缝自动跟踪装置，其特征在于采用通用的黑白视频摄像头作传感器，并对其进行改造即从其内部提取场同步信号，并将焊缝图像信息以标准的PAL制式视频信号输出，其中视频信号一路送视频监视器(6)，另一路送视频信号处理电路(2)，在该电路中进行视频信号放大、滤波、限幅、二值化处理，将焊缝信息及同步信息提取出来，再将这些信息送入CPU数据分析及处理、显示电路(3)，在显示电路(3)进行偏差大小及纠偏方向显示，同时将纠偏动作信号送入到驱动电路(4)，纠偏信息通过纠偏电路处理后，驱动焊枪纠偏直流电机(5)进行实时纠偏，视频摄像头与焊枪同时运动，确保焊丝及视频摄像头场中心线始终对准焊缝。
2.根据权利要求1所述的一种视频摄像传感器埋弧焊焊缝自动跟踪装置，其特征在于所述的纠偏电机为直流电机，其工作电源为110V直流电源(8)。
3.根据权利要求1所述的一种视频摄像传感器埋弧焊焊缝自动跟踪装置，其特征在于所述的开关设定(7)为手动开关。
专利摘要本实用新型是一种视频摄像传感器埋弧焊焊缝自动跟踪装置，属于机电类；主要是采用通用的视频摄像头作传感器，它是面阵CCD、镜头、驱动电路一体化的成型产品，输出也是标准的PAL制视频信号，使用起来极为方便，它的镜头可更换、焦距、光圈均可调，具有价格低廉、工作稳定可靠、灵敏度高、信息量大和易购买等优点；采用模拟、数字电路将视频信号进行放大、整形、滤波、二值化等处理，能够实现各种钢板表面状态下的焊缝识别；用单片机进行数据分析及处理，数据处理速度快、清度高，在软件方而采用了软件滤波及焊瘤、内焊焊穿等干扰识别，抗干扰能力强、可靠性高。
文档编号B23K9/18GK2765703SQ20042001265
公开日2006年3月22日 申请日期2004年10月28日 优先权日2004年10月28日
发明者李云峰, 宫文彪 申请人:长春工业大学