专利名称：基于视觉检测的窄间隙电弧焊接在线决策方法
技术领域：
本发明属于焊接检测技术领域，具体涉及一种基于视觉检测的窄间隙电弧焊接在
线决策方法。
背景技术：
在窄间隙电弧焊接中，通过焊枪的摆动实现焊接焊缝的均匀熔深和两边的熔透， 在理想情况下，可以通过预定的工艺对焊枪的摆动幅度、摆动中心进行合理设置来保障窄 间隙的均匀熔深和两边熔透，如图l(a)所示。但在实际情况下，因为焊丝的扭曲变形和热 应力的影响，焊丝在焊咀中送出时会有一定的随机偏摆(如图l(b)所示)，造成电弧运动的 偏摆，导致局部未熔透，产生焊接缺陷。这些缺陷难以通过机构的预先设置来预防，因此只 能通过在线检测对随机偏摆进行检测，并对焊接工艺进行实时调整。
发明内容
本发明针对窄间隙电弧焊接工艺中，由于焊丝随机偏摆而产生焊接缺陷的问题，
提供了一种基于视觉检测的窄间隙电弧焊接在线决策方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)对窄间隙焊接进行视觉检测在窄间隙焊材的一侧安装视觉传感器； (2)对电弧图像进行检测通过视觉检测系统对窄间隙焊接过程中的电弧位置、
焊缝边界、电弧摆动中心、摆动幅度、摆动偏差角、电弧碰边进行实时检测； (3)对窄间隙电弧图像检测进行工艺决策 a.焊枪偏移调整当电弧摆动中心和焊缝中心不重合时，对焊枪位置进行调整， 使电弧摆动中心和焊缝中心重合； b.焊枪摆动幅度调整当电弧摆动幅度和焊缝宽度之比小于或等于0. 8时，需要 增大焊枪摆动幅度，反之减小摆动幅度，使电弧摆动幅度和焊缝宽度为一固定值；
c.焊枪摆动偏角调整当电弧摆动的轨迹和焊缝不垂直时，调整焊枪的摆动中心 角度，使得电弧摆动的轨迹和焊缝垂直； d.附加电流脉冲当电弧位置和焊缝左边或者右边接近时，图像检测系统发出碰
边预警，这时需要附加80 120Hz的电流脉冲，以增加窄间隙焊接的侧壁熔深。 所述视觉传感器实现焊接过程的图像检测，并和计算机系统相连接。
本发明的有益效果为采用视觉检测实现窄间隙电弧焊接过程的电弧摆动幅度、
摆动中心、摆动偏角进行实时检测，为焊枪的实时调整提供依据，从而可以实现焊接路径和
电弧轨迹的自动规划，保障窄间隙焊接的均匀熔深；对焊丝碰边进行预警，从而可以在电弧
碰边时适当增加电流脉冲，保障两边的熔深。
图1 (a)为窄间隙电弧焊接理想情况下的焊接示意图；
图1 (b)为窄间隙电弧焊接实际情况下的焊接示意3
图2为本发明所述窄间隙视觉检测系统检测方案示意图； 图3为使用本发明所述基于视觉传感的窄间隙电弧焊接检测结果示意图。 图中标号 1-CCD视觉传感器；2-焊枪；3-窄间隙焊缝；4-焊丝；5-电弧； 6-电弧摆动幅度检测结果；7-焊缝宽度检测结果；8-电弧边界检测结果； 9-电弧摆动轨迹检测结果；。
具体实施例方式
本发明提供了一种基于视觉检测的窄间隙电弧焊接在线决策方法，下面通过附图 说明和具体实施方式
对本发明做进一步说明。 图1 (a)为窄间隙电弧焊接理想情况下的焊接示意图；图1 (b)为窄间隙电弧焊接 实际情况下的焊接示意图。在窄间隙电弧焊接中，通过焊枪2的摆动实现焊接焊缝的均匀 熔深和两边的熔透，在理想情况下，可以通过预定的工艺对焊枪的摆动幅度、摆动中心进行 合理设置来保障窄间隙焊缝3的均匀熔深和两边熔透。但在实际情况下，因为焊丝4的扭 曲变形和热应力的影响，焊丝4在焊咀中送出时会有一定的随机偏摆，造成电弧5运动的偏 摆，导致局部未熔透，产生焊接缺陷。 因此，本发明提出了一种基于视觉检测的窄间隙电弧焊接在线决策方法，其方案 如图2示 (1)对窄间隙焊接进行视觉检测在窄间隙焊缝3焊材的一侧安装CCD视觉传感 器1， CCD视觉传感器1具有光学滤光片、仿飞溅玻璃挡板、冷却系统，实现焊接过程的图像 检测，并和计算机系统相连接； (2)对电弧图像进行检测通过视觉检测系统对窄间隙焊接过程中的电弧位置、 焊缝边界、电弧摆动中心、摆动幅度、摆动偏差角、电弧碰边进行实时检测，如图3所示；
(3)对窄间隙电弧图像检测进行工艺决策 a.焊枪2偏移调整当电弧摆动中心和焊缝中心不重合时，即电弧摆动幅度检测 结果6的中心与焊缝宽度检测结果7的中心不重合时，对焊枪2的位置进行调整，使电弧摆 动中心和焊缝中心重合； b.焊枪摆动幅度调整当电弧摆动幅度检测结果6和焊缝宽度检测结果7之比小 于0. 8时，需要增大焊枪2摆动幅度，反之减小摆动幅度，使电弧摆动幅度和焊缝宽度为一 固定值； c.焊枪摆动偏角调整当电弧摆动轨迹检测结果9和焊缝不垂直时，调整焊枪2 的摆动中心角度，使得电弧摆动的轨迹和焊缝垂直； d.附加电流脉冲当电弧边界检测结果8和焊缝左边或者右边接近时，图像检测 系统发出碰边预警，这时需要附加100Hz左右的电流脉冲，以增加窄间隙焊接的侧壁熔深。
权利要求
基于视觉检测的窄间隙电弧焊接在线决策方法，其特征在于，包括以下步骤(1)对窄间隙焊接进行视觉检测在窄间隙焊材的一侧安装视觉传感器；(2)对电弧图像进行检测通过视觉检测系统对窄间隙焊接过程中的电弧位置、焊缝边界、电弧摆动中心、摆动幅度、摆动偏差角、电弧碰边进行实时检测；(3)对窄间隙电弧图像检测进行工艺决策a.焊枪偏移调整当电弧摆动中心和焊缝中心不重合时，对焊枪位置进行调整，使电弧摆动中心和焊缝中心重合；b.焊枪摆动幅度调整当电弧摆动幅度和焊缝宽度之比小于或等于0.8时，需要增大焊枪摆动幅度，反之减小摆动幅度，使电弧摆动幅度和焊缝宽度为一固定值；c.焊枪摆动偏角调整当电弧摆动的轨迹和焊缝不垂直时，调整焊枪的摆动中心角度，使得电弧摆动的轨迹和焊缝垂直；d.附加电流脉冲当电弧位置和焊缝左边或者右边接近时，图像检测系统发出碰边预警，这时需要附加80～120Hz的电流脉冲，以增加窄间隙焊接的侧壁熔深。
2. 根据权利要求1所述的基于视觉检测的窄间隙电弧焊接在线决策方法，其特征在 于，所述视觉传感器实现焊接过程的图像检测，并和计算机系统相连接。
全文摘要
本发明属于焊接检测技术领域，具体涉及一种基于视觉检测的窄间隙电弧焊接在线决策方法。通过在窄间隙焊材的一侧安装视觉传感器对窄间隙焊接进行视觉检测，并通过视觉检测系统对窄间隙焊接过程中的电弧位置、焊缝边界、电弧摆动中心、摆动幅度、摆动偏差角、电弧碰边进行实时检测；做出工艺决策。本发明可以实现焊接路径和电弧轨迹的自动规划，保障窄间隙焊接的均匀熔深；对焊丝碰边进行预警，从而可以在电弧碰边时适当增加电流脉冲，保障两边的熔深。
文档编号B23K9/127GK101767242SQ20091007652
公开日2010年7月7日 申请日期2009年1月6日 优先权日2009年1月6日
发明者潘际銮, 郑军 申请人:清华大学