焊接设备、其控制方法以及焊接系统与流程

1.本技术涉及焊接领域，具体而言，涉及一种焊接设备、其控制方法、其控制装置、计算机可读存储介质、处理器以及焊接系统。


背景技术：

2.在实际焊接中，经常会利用熔池相机观测熔池，通常的方式是，用一个支架固定住熔池相机，然后人工调节支架角度位置，让熔池相机对准焊枪下方的待焊接区域，然后人工观察图像上的焊缝图像清晰度，调节相机到焊缝的距离以及相机的固定角度，使图像清晰且熔池位于图像中心。这种方式操作上非常不方便，而且焊完一道后熔池位置变动需要手动再次调节对准，而且焊缝环境黑暗，需要补光才能在图像上看清，整个过程依赖人工调节，操作不便，无法用于自动化焊接的需求。
3.另外一种方式是使用电动变焦镜头，一方面熔池图像高亮，难以像自然场景图像一样实现快速自动对焦，另一方面只能调节距离无法调节位置。
4.在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。


技术实现要素：

5.本技术的主要目的在于提供一种焊接设备、其控制方法、其控制装置、计算机可读存储介质、处理器以及焊接系统，以解决现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题。
6.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种焊接设备，所述焊接设备包括摄像设备、激光发射器以及三维移动设备，其中，所述摄像设备用于获取待焊接区域的图像；所述激光发射器固定在所述摄像设备上，所述摄像设备的中轴线与所述激光发射器的中轴线的夹角为锐角，所述激光发射器用于向所述待焊接区域发射激光，使得所述图像中出现激光线；所述摄像设备位于所述三维移动设备上，所述三维移动设备用于带动所述摄像设备在第一方向上、第二方向上以及第三方向上移动，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向两两相互垂直。
7.可选地，所述摄像设备包括镜头以及滤光片，其中，所述滤光片位于所述镜头的靠近所述待焊接区域的表面上，所述滤光片允许预定波段的光信号通过，所述预定波段为所述激光发射器的激光波段。
8.可选地，所述镜头为定焦镜头，所述三维移动设备包括第一移动机构、第二移动机构以及第三移动机构，其中，所述第一移动机构用于带动所述摄像设备在所述第一方向上移动；所述第二移动机构位于所述第一移动机构上，所述第二移动机构用于带动所述摄像设备在所述第二方向上移动；所述第三移动机构位于所述第二移动机构上，所述第三移动机构用于带动所述摄像设备在所述第三方向上移动。
9.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种焊接设备的控制方法，包括：控制激光发射器向待焊接区域发射激光，并控制摄像设备获取第一图像，所述第一图像为所述待焊接区域的图像；确定所述第一图像中的熔池位置，并在所述熔池位置不在第一范围内的情况下，控制三维移动设备带动所述摄像设备在第一方向上和/或第二方向上移动，以使得调整后的所述熔池位置位于所述第一范围内，所述第一范围为熔池图像位于所述第一图像的中心区域时对应的所述熔池位置的范围；在所述熔池位置在所述第一范围内的情况下，控制所述摄像设备获取第二图像，所述第二图像为所述待焊接区域的图像；确定所述第二图像中的激光线位置，并在所述激光线位置不在第二范围内的情况下，控制所述三维移动设备带动所述摄像设备在第三方向上移动，使得调整后的所述激光线位置在所述第二范围内，所述第二范围为所述摄像设备的焦点位于所述熔池处对应的所述激光线位置的范围。
10.可选地，确定所述第一图像中的熔池位置，包括：对所述第一图像进行高斯滤波处理；从处理后的所述第一图像中确定所述熔池图像；确定所述熔池图像的中心的位置信息，所述位置信息为所述熔池位置。
11.可选地，激光线贯穿所述第二图像，确定所述第二图像中的激光线位置，包括：获取所述第二图像中的多个预定像素列，所述预定像素列为所述第二图像中不与所述熔池图像有重叠部分的像素列，且所述预定像素列中，各像素的排列方向与所述激光线垂直；对多个所述预定像素列进行高斯滤波处理；获取处理后的各所述预定像素列的极大值的位置；对各所述极大值的位置进行拟合，得到所述激光线位置。
12.可选地，对各所述极大值的位置进行拟合，得到所述激光线位置，包括：剔除各所述极大值的位置中的异常值；对剔除了所述异常值后的各所述极大值的位置进行线性回归，得到所述激光线位置。
13.可选地，确定所述第一图像中的熔池位置，并在所述熔池位置不在第一范围内的情况下，控制三维移动设备带动所述摄像设备在第一方向上和/或第二方向上移动，包括：确定所述熔池位置；获取所述第一范围；确定所述熔池位置是否在所述第一范围内，在所述熔池位置不在所述第一范围内的情况下，控制所述三维移动设备带动所述摄像设备在所述第一方向上和/或所述第二方向上移动，确定所述第二图像中的激光线位置，并在所述激光线位置不在第二范围内的情况下，控制所述三维移动设备带动所述摄像设备在第三方向上移动，包括：确定所述激光线位置；获取所述第二范围；确定所述激光线位置是否在所述第二范围内，在所述激光线位置不在所述第二范围内的情况下，控制所述三维移动设备带动所述摄像设备在所述第三方向上移动。
14.根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种焊接设备的控制装置，包括第一控制单元、第一确定单元、第二控制单元以及第二确定单元，其中，所述第一控制单元用于控制激光发射器向待焊接区域发射激光，并控制摄像设备获取第一图像，所述第一图像为所述待焊接区域的图像；所述第一确定单元用于确定所述第一图像中的熔池位置，并在所述熔池位置不在第一范围内的情况下，控制三维移动设备带动所述摄像设备在第一方向上和/或第二方向上移动，以使得调整后的所述熔池位置位于所述第一范围内，所述第一范围为熔池图像位于所述第一图像的中心区域时对应的所述熔池位置的范围；所述第二控制单元用于在所述熔池位置在所述第一范围内的情况下，控制所述摄像设备获取第二图像，所述第二图像为所述待焊接区域的图像；所述第二确定单元用于确定所述第二图像中的激光
线位置，并在所述激光线位置不在第二范围内的情况下，控制所述三维移动设备带动所述摄像设备在第三方向上移动，使得调整后的所述激光线位置在所述第二范围内，所述第二范围为所述摄像设备的焦点位于所述熔池处对应的所述激光线位置的范围。
15.根据本发明实施例的再一方面，还提供了一种焊接系统，所述焊接系统包括所述的焊接设备以及一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行任一种所述的方法。
16.应用本技术的技术方案，所述焊接设备包括摄像设备、激光发射器以及三维移动设备，其中，所述摄像设备用于获取待焊接区域的图像；所述激光发射器固定在所述摄像设备上，且与所述摄像设备呈锐角；所述三维移动设备用于带动所述摄像设备在第一方向上、第二方向上以及第三方向上移动。相比现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题，本技术的所述焊接设备中，根据所述摄像设备获取的图像，来通过所述三维移动设备带动所述摄像设备上下、左右移动，这样可以实现摄像设备的自动移动，并且将熔池相机与激光发射器结合，通过激光发射器辅助定位相机到熔池的距离，所述三维移动设备带动所述摄像设备前后移动，可以使得所述距离在摄像设备的焦距范围内，进而实现摄像设备的自动对焦，保证了焊接过程中摄像设备的自动移动以及自动对焦，解放了人力，避免了现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
18.图1示出了根据本技术的实施例的焊接设备示意图；
19.图2示出了根据本技术的实施例的焊接设备的控制方法的流程示意图；
20.图3示出了根据本技术的激光发射器、摄像设备以及待焊接区域的位置关系示意图；
21.图4示出了根据本技术的实施例的焊接设备的控制装置的示意图。
22.其中，上述附图包括以下附图标记：
23.101、摄像设备；102、激光发射器；103、三维移动设备；104、第一移动机构；105、第二移动机构；106、第三移动机构；107、焊枪；108、熔池；109、钢板。
具体实施方式
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
26.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
28.正如背景技术中所说的，现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题，为了解决上述问题，本技术的一种典型的实施方式中，提供了一种焊接设备、其控制方法、其控制装置、计算机可读存储介质、处理器以及焊接系统。
29.根据本技术的一种典型的实施例，提供了一种焊接设备，如图1所示，上述焊接设备包括摄像设备101、激光发射器102以及三维移动设备103，其中，上述摄像设备101用于获取待焊接区域的图像；上述激光发射器102固定在上述摄像设备101上，上述摄像设备101的中轴线与上述激光发射器102的中轴线的夹角为锐角，上述激光发射器102用于向上述待焊接区域发射激光，使得上述图像中出现激光线；上述摄像设备101位于上述三维移动设备103上，上述三维移动设备103用于带动上述摄像设备在第一方向上、第二方向上以及第三方向上移动，上述第一方向、上述第二方向以及上述第三方向两两相互垂直。
30.上述的焊接设备，包括摄像设备、激光发射器以及三维移动设备，其中，上述摄像设备用于获取待焊接区域的图像；上述激光发射器固定在上述摄像设备上，且与上述摄像设备呈锐角；上述三维移动设备用于带动上述摄像设备在第一方向上、第二方向上以及第三方向上移动。相比现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题，本技术的上述焊接设备中，根据上述摄像设备获取的图像，来通过上述三维移动设备带动上述摄像设备上下、左右移动，这样可以实现摄像设备的自动移动，并且将熔池相机与激光发射器结合，通过激光发射器辅助定位相机到熔池的距离，上述三维移动设备带动上述摄像设备前后移动，可以使得上述距离在摄像设备的焦距范围内，进而实现摄像设备的自动对焦，保证了焊接过程中摄像设备的自动移动以及自动对焦，解放了人力，避免了现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题。
31.本技术使用了一个激光发射器用于定位指引，激光发射器方向与相机呈倾斜角度，且激光发射器与相机的位置保持固定，组成类似线结构光的方式，由于上述激光线在上述图像中的高度位置与上述摄像设备到上述待焊接区域的距离存在一定关系，可以根据上述激光线在上述图像中的高度位置调节上述摄像设备到上述待焊接区域的距离，以使得上述距离在摄像设备的焦距范围内，保证了上述摄像设备可以自动对焦。另外，根据图像中熔池的高亮中心位置，确定摄像设备的水平和竖直方向的调节量，使得熔池保持在图像的中心。
32.一种具体的实施例中，上述激光发射器固定在上述摄像设备上，在设计上述激光发射器与上述摄像设备的相对倾斜角度时，使激光线刚好照射到上述摄像设备镜头焦距处
的焊缝上时，上述摄像设备图像中的激光条纹刚好位于上述图像的中心高度位置。
33.根据本技术的一种具体实施例，上述摄像设备包括镜头以及滤光片，其中，上述滤光片位于上述镜头的靠近上述待焊接区域的表面上，上述滤光片允许预定波段的光信号通过，上述预定波段为上述激光发射器的激光波段。通过上述滤光片，进一步地保证了上述图像中出现上述激光线，同时避免了其他波段光信号的影响。
34.具体地，上述滤光片为窄带滤光片。当然，上述滤光片并不限于窄带滤光片，其还可以为现有技术中任意合适的带通滤光片。
35.为了进一步地保证较为简单地实现上述摄像设备的自动对焦功能，根据本技术的另一种具体实施例，上述镜头为定焦镜头。上述定焦镜头保证了上述摄像设备只有一个固定焦距，通过上述三维移动设备带动上述摄像设备移动，即可实现上述摄像设备的对焦。
36.根据本技术的又一种具体实施例，如图1所示，上述三维移动设备103包括第一移动机构104、第二移动机构105以及第三移动机构106，其中，上述第一移动机构104用于带动上述摄像设备101在上述第一方向上移动；上述第二移动机构105位于上述第一移动机构104上，上述第二移动机构105用于带动上述摄像设备101在上述第s二方向上移动；上述第三移动机构106位于上述第二移动机构105上，上述第三移动机构106用于带动上述摄像设备101在上述第三方向上移动。上述第一移动机构、上述第二移动机构以及上述第三移动结构保证了上述三位移动设备可以在上述第一方向、上述第二方向以及上述第三方向自由移动，进一步保证了上述摄像设备可以自动移动，进一步地保证了上述焊接设备可以适应自动化焊接需求。
37.当然，上述三维移动设备并不限于上述的结构，其还可以为现有技术中任意可行的可在三维方向上自动移动的结构，还可以现有技术中任意可行的可在二维方向上自动移动的结构。本技术的又一种具体的实施例中，上述三维移动设备包括第一移动机构以及第二移动机构，上述第一移动机构用于带动上述摄像设备在上述第一方向上移动，上述第二移动机构位于上述第一移动机构上，上述第二移动机构用于带动上述摄像设备在上述第二方向上移动，上述摄像设备本身可在上述第三方向上移动。
38.具体地，如图1所示，上述焊接设备还包括焊枪107。通过上述摄像设备采集上述待焊接区域中上述熔池108的图像，根据图像控制上述焊枪107对待焊接区域进行焊接。上述待焊接区域由上述钢板109拼接形成。
39.一种具体的实施例中，上述第一方向为左右方向，上述第二方向为上下方向，上述第三方向为前后方向。
40.具体地，如果是对于需要焊接很多道的焊缝，传统方式每一道都需要人工调节上述摄像设备位置角度，而采用本技术的上述焊接设备，每一道焊接工序都可以实现摄像设备的自动移动以及对焦，节省了人工调节时间以及人力。
41.根据本技术的另一种典型的实施例，还提供了一种焊接设备的控制方法。
42.图2是根据本技术实施例的焊接设备的控制方法的流程图。如图2所示，该方法包括以下步骤：
43.步骤s101，控制激光发射器向待焊接区域发射激光，并控制摄像设备获取第一图像，上述第一图像为上述待焊接区域的图像；
44.步骤s102，确定上述第一图像中的熔池位置，并在上述熔池位置不在第一范围内
的情况下，控制三维移动设备带动上述摄像设备在第一方向上和/或第二方向上移动，以使得调整后的上述熔池位置位于上述第一范围内，上述第一范围为熔池图像位于上述第一图像的中心区域时对应的上述熔池位置的范围；
45.步骤s103，在上述熔池位置在上述第一范围内的情况下，控制上述摄像设备获取第二图像，上述第二图像为上述待焊接区域的图像；
46.步骤s104，确定上述第二图像中的激光线位置，并在上述激光线位置不在第二范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在第三方向上移动，使得调整后的上述激光线位置在上述第二范围内，上述第二范围为上述摄像设备的焦点位于上述熔池处对应的上述激光线位置的范围。
47.上述焊接设备的控制方法中，首先，控制激光发射器向待焊接区域发射激光，并控制摄像设备获取第一图像；然后，确定上述第一图像中的熔池位置，并在上述熔池位置不在上述图像的中心区域的情况下，控制三维移动设备带动上述摄像设备在第一方向上和/或第二方向上移动，以使得调整后的上述熔池位置位于上述图像的中心区域；之后，在上述熔池位置在上述第一范围内的情况下，控制上述摄像设备获取第二图像；最后，确定上述第二图像中的激光线位置，并在上述激光线位置不在第二范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在第三方向上移动，使得调整后的上述激光线位置在上述第二范围内，上述第二范围为上述摄像设备的焦点位于上述熔池处对应的上述激光线位置的范围。相比现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题，本技术的上述焊接设备的控制方法，根据第一图像中的熔池位置，来控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在上述第一方向和/或第二方向上移动，以使得上述熔池图像位于上述第一图像的中心区域，再获取熔池图像位于中心区域的上述第二图像，并根据第二图像中的激光线位置，来控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在第三方向上移动，以使得调整后的上述摄像设备的焦点位于上述熔池处，保证了上述摄像设备可以自动移动以及自动对焦，避免了现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题。
48.根据本技术的一种具体实施例，确定上述第一图像中的熔池位置，包括：对上述第一图像进行高斯滤波处理；从处理后的上述第一图像中确定上述熔池图像；确定上述熔池图像的中心的位置信息，上述位置信息为上述熔池位置。通过上述高斯滤波处理，可以消除高斯噪音，对上述第一图像进行减噪处理，进一步地保证了确定的上述熔池图像的中心位置的准确性较高。
49.一种具体的实施例中，对上述第一图像进行高斯滤波处理后，可通过二值化处理、边缘检测等方法从上述第一图像中提取出高亮区域，该高亮区域为上述熔池图像，再根据上述熔池图像确定上述熔池中心的位置信息。
50.为了进一步地保证得到的上述激光线位置较为准确，根据本技术的另一种具体实施例，激光线贯穿上述第二图像，确定上述第二图像中的激光线位置，包括：获取上述第二图像中的多个预定像素列，上述预定像素列为上述第二图像中不与上述熔池图像有重叠部分的像素列，且上述预定像素列中，各像素的排列方向与上述激光线垂直；对多个上述预定像素列进行高斯滤波处理；获取处理后的各上述预定像素列的极大值的位置；对各上述极大值的位置进行拟合，得到上述激光线位置。通过上述高斯滤波处理，可以消除高斯噪音，
起到减噪作用，由于上述预定像素列与上述熔池图像没有重叠部分，那么在每个预定像素列中，激光线位置对应的像素值最大，通过获取处理后的每个预定像素列的极大值位置并进行拟合，最终可以较为容易且准确地得到上述激光线位置，保证了上述激光线位置的准确性，从而进一步保证了后续根据上述激光线位置，进行上述摄像设备的自动对焦的效果较好。
51.一种具体的实施例中，多个上述预定像素列包括上述第二图像中的前n列以及后n列，这样既可以避开高亮的熔池区域对确定激光线位置的干扰，又能保证较为准确地得到上述激光线位置。
52.在实际的应用过程中，焊接过程会产生飞溅，如果在拍摄待焊接区域的图像时，将飞溅的熔化金属捕捉到图像中，很可能对激光线的位置确定产生影响，为了避免飞溅等对激光线位置确定结果的干扰，根据本技术的又一种具体实施例，对各上述极大值的位置进行拟合，得到上述激光线位置，包括：剔除各上述极大值的位置中的异常值；对剔除了上述异常值后的各上述极大值的位置进行线性回归，得到上述激光线位置。通过剔除各上述极大值位置中的异常值，可以去除飞溅等高亮点对上述激光线位置的影响，进一步地保证了得到的上述激光线位置的准确性，进一步保证了后续上述摄像设备根据激光线位置进行自动对焦的效果较好。
53.具体地，可以采用箱形图法、正太分布图法等方法来剔除各上述极大值的位置中的异常值。也可以确定各个极大值的位置到拟合得到的直线上的距离是否大于预定值，将大于预定值的上述极大值的位置作为异常值并去除；还可以根据拟合得到的直线的斜率来剔除商户数的异常值。
54.根据本技术的一种具体实施例，确定上述第一图像中的熔池位置，并在上述熔池位置不在第一范围内的情况下，控制三维移动设备带动上述摄像设备在第一方向上和/或第二方向上移动，包括：确定上述熔池位置；获取上述第一范围；确定上述熔池位置是否在上述第一范围内，在上述熔池位置不在上述第一范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在上述第一方向上和/或上述第二方向上移动，确定上述第二图像中的激光线位置，并在上述激光线位置不在第二范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在第三方向上移动，包括：确定上述激光线位置；获取上述第二范围；确定上述激光线位置是否在上述第二范围内，在上述激光线位置不在上述第二范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在上述第三方向上移动。在上述熔池位置不在上述第一范围内的情况下，通过控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在上述第一方向上和/或上述第二方向上移动，保证了上述熔池图像可以位于上述第一图像的中心区域，在上述激光线位置不在上述第二范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在上述第三方向上移动，保证了上述摄像设备可以自动对焦，进一步保证了上述摄像设备可以自动移动以及自动对焦，避免了现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题。
55.一种具体的实施例中，如图1所示，由于上述熔池108位于焊缝内部，而上述激光发射器102发出的激光线照射到上述钢板109的表面d点上，对应如图3所示，上述熔池108与上述钢板109表面具有高度差h，因此当上述熔池108位于图像中心且距离上述摄像设备101为设定焦距时，图像上的激光条纹不在图像中心，可以根据夹角θ、θ1、θ2、θ3、θ4以及熔池深度h
来确定上述第二范围，如图3所示，a点为摄像设备所在的位置，b点为激光发射器所在的位置，d点为激光发射器发射的激光照射在熔池时与上述钢板的交点，c点为熔池所在位置，夹角θ1为摄像设备的光轴(即摄像设备与熔池的连线)与钢板的表面所成的夹角，夹角θ2为激光发射器与熔池的连线与摄像设备的光轴所成的夹角，夹角θ3为摄像设备与d点的连线与摄像设备的光轴所成的夹角，夹角θ4为摄像设备视角的一半，θ＝90
°
－θ1－θ2，线段cd的长度cd＝h/cos(θ)，那么，由三角公式，可得下式：
[0056][0057]
其中，ac表示线段ac的长度，再结合摄像设备的在竖直方向的视角的一半θ4，可以得到激光线在第二图像竖直方向的位置y＝(θ3×
h)/(2
×
θ4)，其中，h为第二图像在竖直方向上的高度。
[0058]
根据本技术的另一种具体的实施例，获取上述第一范围的具体过程可以为：获取上述第一图像的中心点，并以上述中心点为圆心，以预定距离为半径构成圆，该圆的位置作为上述第一范围。当然，上述第一范围的确定方法并不限于上述的方法，本领域技术人员可以根据实际情况确定上述第一范围。
[0059]
具体地，上述熔池的深度h，可以在焊接之前根据所焊接的道数与焊接工艺确定，或者根据额外的激光传感器实时获取到焊道深度来确定。当上述熔池位于图像中心，且上述激光线在图像中的位置为上述的y时，上述摄像设备处于合适的位置。当上述摄像设备到熔池的距离小于焦距f时，激光线在图像中的位置小于y，距离大于焦距f时，激光线图像位置大于y，可据此对上述摄像设备进行上述第一方向、上述第二方向以及上述第三方向的自动调节。
[0060]
一种具体的实施例中，上述第一方向为左右方向，上述第二方向为上下方向，上述第三方向为前后方向。
[0061]
本技术实施例还提供了一种焊接设备的控制装置，需要说明的是，本技术实施例的焊接设备的控制装置可以用于执行本技术实施例所提供的用于焊接设备的控制方法。以下对本技术实施例提供的焊接设备的控制装置进行介绍。
[0062]
图4是根据本技术实施例的焊接设备的控制装置的示意图。如图4所示，该装置包括第一控制单元10、第一确定单元20、第二控制单元30以及第二确定单元40，其中，上述第一控制单元10用于控制激光发射器向待焊接区域发射激光，并控制摄像设备获取第一图像，上述第一图像为上述待焊接区域的图像；上述第一确定单元20用于确定上述第一图像中的熔池位置，并在上述熔池位置不在第一范围内的情况下，控制三维移动设备带动上述摄像设备在第一方向上和/或第二方向上移动，以使得调整后的上述熔池位置位于上述第一范围内，上述第一范围为熔池图像位于上述第一图像的中心区域时对应的上述熔池位置的范围；上述第二控制单元30用于在上述熔池位置在上述第一范围内的情况下，控制上述摄像设备获取第二图像，上述第二图像为上述待焊接区域的图像；上述第二确定单元40用于确定上述第二图像中的激光线位置，并在上述激光线位置不在第二范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在第三方向上移动，使得调整后的上述激光线位置在上述第二范围内，上述第二范围为上述摄像设备的焦点位于上述熔池处对应的上述激光线位置的范围。
[0063]
上述焊接设备的控制装置中，通过上述第一控制单元控制激光发射器向待焊接区域发射激光，并控制摄像设备获取第一图像；通过上述第一确定单元确定上述第一图像中的熔池位置，并在上述熔池位置不在第一范围内的情况下，控制三维移动设备带动上述摄像设备在第一方向上和/或第二方向上移动，以使得调整后的上述熔池位置位于上述图像的中心区域；通过上述第二控制单元在上述熔池位置在上述第一范围内的情况下，控制上述摄像设备获取第二图像；通过上述第二确定单元确定上述第二图像中的激光线位置，并在上述激光线位置不在第二范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在第三方向上移动，使得调整后的上述激光线位置在上述第二范围内，上述第二范围为上述摄像设备的焦点位于上述熔池处对应的上述激光线位置的范围。相比现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题，本技术的上述焊接设备的控制装置，根据第一图像中的熔池位置，来控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在上述第一方向和/或第二方向上移动，以使得上述熔池图像位于上述第一图像的中心区域，再获取熔池图像位于中心区域的上述第二图像，并根据第二图像中的激光线位置，来控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在第三方向上移动，以使得调整后的上述摄像设备的焦点位于上述熔池处，保证了上述摄像设备可以自动移动以及自动对焦，避免了现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题。
[0064]
根据本技术的一种具体实施例，上述第一确定单元包括第一处理模块、第一确定模块以及第二确定模块，其中，上述第一处理模块用于对上述第一图像进行高斯滤波处理；上述第一确定模块用于从处理后的上述第一图像中确定上述熔池图像；上述第二确定模块用于确定上述熔池图像的中心的位置信息，上述位置信息为上述熔池位置。通过上述高斯滤波处理，可以消除高斯噪音，对上述第一图像进行减噪处理，进一步地保证了确定的上述熔池图像的中心位置的准确性较高。
[0065]
一种具体的实施例中，对上述第一图像进行高斯滤波处理后，可通过二值化处理、边缘检测等方法从上述第一图像中提取出高亮区域，该高亮区域为上述熔池图像，再根据上述熔池图像确定上述熔池中心的位置信息。
[0066]
为了进一步地保证得到的上述激光线位置较为准确，根据本技术的另一种具体实施例，激光线贯穿上述第二图像，上述第二确定单元包括第一获取模块、第二处理模块、第二获取模块以及拟合模块，其中，上述第一获取模块用于获取上述第二图像中的多个预定像素列，上述预定像素列为上述第二图像中不与上述熔池图像有重叠部分的像素列，且上述预定像素列中，各像素的排列方向与上述激光线垂直；上述第二处理模块用于对多个上述预定像素列进行高斯滤波处理；上述第二获取模块用于获取处理后的各上述预定像素列的极大值的位置；上述拟合模块用于对各上述极大值的位置进行拟合，得到上述激光线位置。通过上述高斯滤波处理，可以消除高斯噪音，起到减噪作用，由于上述预定像素列与上述熔池图像没有重叠部分，那么在每个预定像素列中，激光线位置对应的像素值最大，通过获取处理后的每个预定像素列的极大值位置并进行拟合，最终可以较为容易且准确地得到上述激光线位置，保证了上述激光线位置的准确性，从而进一步保证了后续根据上述激光线位置，进行上述摄像设备的自动对焦的效果较好。
[0067]
一种具体的实施例中，多个上述预定像素列包括上述第二图像中的前n列以及后n列，这样既可以避开高亮的熔池区域对确定激光线位置的干扰，又能保证较为准确地得到
上述激光线位置。
[0068]
在实际的应用过程中，焊接过程会产生飞溅，如果在拍摄待焊接区域的图像时，将飞溅的熔化金属捕捉到图像中，很可能对激光线的位置确定产生影响，为了避免飞溅等对激光线位置确定结果的干扰，根据本技术的又一种具体实施例，上述拟合模块包括剔除子模块以及回归子模块，其中，上述剔除子模块用于剔除各上述极大值的位置中的异常值；上述回归子模块用于对剔除了上述异常值后的各上述极大值的位置进行线性回归，得到上述激光线位置。过剔除各上述极大值位置中的异常值，可以去除飞溅等高亮点对上述激光线位置的影响，进一步地保证了得到的上述激光线位置的准确性，进一步保证了后续上述摄像设备根据激光线位置进行自动对焦的效果较好。
[0069]
具体地，可以采用箱形图法、正太分布图法等方法来剔除各上述极大值的位置中的异常值。也可以确定各个极大值的位置到拟合得到的直线上的距离是否大于预定值，将大于预定值的上述极大值的位置作为异常值并去除；还可以根据拟合得到的直线的斜率来剔除商户数的异常值。
[0070]
根据本技术的一种具体实施例，上述第一确定单元还包括第三确定模块、第三获取模块以及第四确定模块，其中，上述第三确定模块用于确定上述熔池位置；上述第三获取模块用于获取上述第一范围；上述第四确定模块用于确定上述熔池位置是否在上述第一范围内，在上述熔池位置不在上述第一范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在上述第一方向上和/或上述第二方向上移动，上述第二确定单元还包括第五确定模块、第四获取模块以及第六确定模块，其中，上述第五确定模块用于确定上述激光线位置；上述第四获取模块用于获取上述第二范围；上述第六确定模块用于确定上述激光线位置是否在上述第二范围内，在上述激光线位置不在上述第二范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在上述第三方向上移动。在上述熔池位置不在上述第一范围内的情况下，通过控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在上述第一方向上和/或上述第二方向上移动，保证了上述熔池图像可以位于上述第一图像的中心区域，在上述激光线位置不在上述第二范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在上述第三方向上移动，保证了上述摄像设备可以自动对焦，进一步保证了上述摄像设备可以自动移动以及自动对焦，避免了现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题。
[0071]
一种具体的实施例中，如图1所示，由于上述熔池108位于焊缝内部，而上述激光发射器102发出的激光线照射到上述钢板109的表面d点上，对应如图3所示，上述熔池108与上述钢板109表面具有高度差h，因此当上述熔池108位于图像中心且距离上述摄像设备101为设定焦距时，图像上的激光条纹不在图像中心，可以根据夹角θ、θ1、θ2、θ3、θ4以及熔池深度h来确定上述第二范围，如图3所示，a点为摄像设备所在的位置，b点为激光发射器所在的位置，d点为激光发射器发射的激光照射在熔池时与上述钢板的交点，c点为熔池所在位置，夹角θ1为摄像设备的光轴(即摄像设备与熔池的连线)与钢板的表面所成的夹角，夹角θ2为激光发射器与熔池的连线与摄像设备的光轴所成的夹角，夹角θ3为摄像设备与d点的连线与摄像设备的光轴所成的夹角，夹角θ4为摄像设备视角的一半，θ＝90
°
－θ1－θ2，线段cd的长度cd＝h/cos(θ)，那么，由三角公式，可得下式：
[0072][0073]
其中，ac表示线段ac的长度，再结合摄像设备的在竖直方向的视角的一半θ4，可以得到激光线在第二图像竖直方向的位置y＝(θ3×
h)/(2
×
θ4)，其中，h为第二图像在竖直方向上的高度。
[0074]
根据本技术的另一种具体的实施例，获取上述第一范围的具体过程可以为：获取上述第一图像的中心点，并以上述中心点为圆心，以预定距离为半径构成圆，该圆的位置作为上述第一范围。当然，上述第一范围的确定方法并不限于上述的方法，本领域技术人员可以根据实际情况确定上述第一范围。
[0075]
具体地，上述熔池的深度h，可以在焊接之前根据所焊接的道数与焊接工艺确定，或者根据额外的激光传感器实时获取到焊道深度来确定。当上述熔池位于图像中心，且上述激光线在图像中的位置为上述的y时，上述摄像设备处于合适的位置。当上述摄像设备到熔池的距离小于焦距f时，激光线在图像中的位置小于y，距离大于焦距f时，激光线图像位置大于y，可据此对上述摄像设备进行上述第一方向、上述第二方向以及上述第三方向的自动调节。
[0076]
一种具体的实施例中，上述第一方向为左右方向，上述第二方向为上下方向，上述第三方向为前后方向。
[0077]
上述焊接设备的控制装置包括处理器和存储器，上述第一控制单元、上述第一确定单元、上述第二控制单元以及上述第二确定单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
[0078]
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题。
[0079]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)，存储器包括至少一个存储芯片。
[0080]
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述焊接设备的控制方法。
[0081]
本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述焊接设备的控制方法。
[0082]
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：
[0083]
步骤s101，控制激光发射器向待焊接区域发射激光，并控制摄像设备获取第一图像，上述第一图像为上述待焊接区域的图像；
[0084]
步骤s102，确定上述第一图像中的熔池位置，并在上述熔池位置不在第一范围内的情况下，控制三维移动设备带动上述摄像设备在第一方向上和/或第二方向上移动，以使得调整后的上述熔池位置位于上述第一范围内，上述第一范围为熔池图像位于上述第一图像的中心区域时对应的上述熔池位置的范围；
[0085]
步骤s103，在上述熔池位置在上述第一范围内的情况下，控制上述摄像设备获取
第二图像，上述第二图像为上述待焊接区域的图像；
[0086]
步骤s104，确定上述第二图像中的激光线位置，并在上述激光线位置不在第二范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在第三方向上移动，使得调整后的上述激光线位置在上述第二范围内，上述第二范围为上述摄像设备的焦点位于上述熔池处对应的上述激光线位置的范围。
[0087]
本文中的设备可以是服务器、pc、pad、手机等。
[0088]
本技术还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：
[0089]
步骤s101，控制激光发射器向待焊接区域发射激光，并控制摄像设备获取第一图像，上述第一图像为上述待焊接区域的图像；
[0090]
步骤s102，确定上述第一图像中的熔池位置，并在上述熔池位置不在第一范围内的情况下，控制三维移动设备带动上述摄像设备在第一方向上和/或第二方向上移动，以使得调整后的上述熔池位置位于上述第一范围内，上述第一范围为熔池图像位于上述第一图像的中心区域时对应的上述熔池位置的范围；
[0091]
步骤s103，在上述熔池位置在上述第一范围内的情况下，控制上述摄像设备获取第二图像，上述第二图像为上述待焊接区域的图像；
[0092]
步骤s104，确定上述第二图像中的激光线位置，并在上述激光线位置不在第二范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在第三方向上移动，使得调整后的上述激光线位置在上述第二范围内，上述第二范围为上述摄像设备的焦点位于上述熔池处对应的上述激光线位置的范围。
[0093]
根据本技术的另一种典型的实施例，还提供了一种焊接系统，上述焊接系统包括上述的焊接设备以及一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置为由上述一个或多个处理器执行，上述一个或多个程序包括用于执行任一种上述的方法。
[0094]
上述焊接系统，包括上述的焊接设备以及一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置为由上述一个或多个处理器执行，上述一个或多个程序包括用于执行任一种上述的方法。相比现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题，本技术的上述焊接系统，根据上述摄像设备获取的图像，来通过上述三维移动设备带动上述摄像设备上下、左右移动，这样可以实现摄像设备的自动移动，并且将熔池相机与激光发射器结合，通过激光发射器辅助定位相机到熔池的距离，上述三维移动设备带动上述摄像设备前后移动，可以使得上述距离在摄像设备的焦距范围内，进而实现摄像设备的自动对焦，保证了焊接过程中摄像设备的自动移动以及自动对焦，解放了人力，避免了现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题。
[0095]
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0096]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或
者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
[0097]
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0098]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0099]
上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0100]
从以上的描述中，可以看出，本技术上述的实施例实现了如下技术效果：
[0101]
1)、本技术的上述焊接设备，包括摄像设备、激光发射器以及三维移动设备，其中，上述摄像设备用于获取待焊接区域的图像；上述激光发射器固定在上述摄像设备上，且与上述摄像设备呈锐角；上述三维移动设备用于带动上述摄像设备在第一方向上、第二方向上以及第三方向上移动。相比现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题，本技术的上述焊接设备中，根据上述摄像设备获取的图像，来通过上述三维移动设备带动上述摄像设备上下、左右移动，这样可以实现摄像设备的自动移动，并且将熔池相机与激光发射器结合，通过激光发射器辅助定位相机到熔池的距离，上述三维移动设备带动上述摄像设备前后移动，可以使得上述距离在摄像设备的焦距范围内，进而实现摄像设备的自动对焦，保证了焊接过程中摄像设备的自动移动以及自动对焦，解放了人力，避免了现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题。
[0102]
2)、本技术的上述焊接设备的控制方法中，首先，控制激光发射器向待焊接区域发射激光，并控制摄像设备获取第一图像；然后，确定上述第一图像中的熔池位置，并在上述熔池位置不在上述图像的中心区域的情况下，控制三维移动设备带动上述摄像设备在第一方向上和/或第二方向上移动，以使得调整后的上述熔池位置位于上述图像的中心区域；之后，在上述熔池位置在上述第一范围内的情况下，控制上述摄像设备获取第二图像；最后，确定上述第二图像中的激光线位置，并在上述激光线位置不在第二范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在第三方向上移动，使得调整后的上述激光线位置在上述第二范围内，上述第二范围为上述摄像设备的焦点位于上述熔池处对应的上述激光线位置的范围。相比现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题，本技术的上述焊接设备的控制方法，根据第一图像中的熔池位置，来控制上述
三维移动设备带动上述摄像设备在上述第一方向和/或第二方向上移动，以使得上述熔池图像位于上述第一图像的中心区域，再获取熔池图像位于中心区域的上述第二图像，并根据第二图像中的激光线位置，来控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在第三方向上移动，以使得调整后的上述摄像设备的焦点位于上述熔池处，保证了上述摄像设备可以自动移动以及自动对焦，避免了现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题。
[0103]
3)、本技术上述焊接设备的控制装置中，通过上述第一控制单元控制激光发射器向待焊接区域发射激光，并控制摄像设备获取第一图像；通过上述第一确定单元确定上述第一图像中的熔池位置，并在上述熔池位置不在第一范围内的情况下，控制三维移动设备带动上述摄像设备在第一方向上和/或第二方向上移动，以使得调整后的上述熔池位置位于上述图像的中心区域；通过上述第二控制单元在上述熔池位置在上述第一范围内的情况下，控制上述摄像设备获取第二图像；通过上述第二确定单元确定上述第二图像中的激光线位置，并在上述激光线位置不在第二范围内的情况下，控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在第三方向上移动，使得调整后的上述激光线位置在上述第二范围内，上述第二范围为上述摄像设备的焦点位于上述熔池处对应的上述激光线位置的范围。相比现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题，本技术的上述焊接设备的控制装置，根据第一图像中的熔池位置，来控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在上述第一方向和/或第二方向上移动，以使得上述熔池图像位于上述第一图像的中心区域，再获取熔池图像位于中心区域的上述第二图像，并根据第二图像中的激光线位置，来控制上述三维移动设备带动上述摄像设备在第三方向上移动，以使得调整后的上述摄像设备的焦点位于上述熔池处，保证了上述摄像设备可以自动移动以及自动对焦，避免了现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题。
[0104]
4)、本技术的上述焊接系统，包括上述的焊接设备以及一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置为由上述一个或多个处理器执行，上述一个或多个程序包括用于执行任一种上述的方法。相比现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题，本技术的上述焊接系统，根据上述摄像设备获取的图像，来通过上述三维移动设备带动上述摄像设备上下、左右移动，这样可以实现摄像设备的自动移动，并且将熔池相机与激光发射器结合，通过激光发射器辅助定位相机到熔池的距离，上述三维移动设备带动上述摄像设备前后移动，可以使得上述距离在摄像设备的焦距范围内，进而实现摄像设备的自动对焦，保证了焊接过程中摄像设备的自动移动以及自动对焦，解放了人力，避免了现有技术中的熔池相机的移动以及对焦依赖人工，无法适应自动化焊接需求的问题。
[0105]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。