[发明专利]用于在过程中对焊缝自动检查的系统

说明书

技术领域

本发明涉及焊接质量控制，且更具体地，涉及在过程中对自动焊接过程的检查。

背景技术

涡轮转子及类似的装置的制造商可以利用对构件部件的钨极气体电弧焊接。如在高性能的机器中往往是理想的，这样的焊接改进包括联结具有不同的基底材料的构件的能力的机械性质。然而，焊接涡轮转子的过程可能花费数十个小时，并且，为了使焊接操作员在下一个行程上焊接潜在的问题(例如，气孔、未熔合、大的岛状硅酸盐等)之前识别潜在的问题，操作员必须仔细注意喷枪所导致的每一个脉冲。对于人工操作员而言，在这样长的时期内如此密切注意是一项艰难的任务。

即使假设焊接操作员可能能够如此密切注意，焊接操作员也典型地不具有确切地了解所探索的技术的经验。有经验的焊工可以看到比较而言的外行看不到的熔池形状、侧壁浸润几何形状、凝固的波纹图案以及凝固的焊道几何形状中的特征。

在完成的焊缝上实施诸如超声测试之类的测试之前，不能检测到例如气孔、夹杂物、未熔合等之类的大部分的焊缝缺陷。在造成焊缝缺陷时检测焊缝缺陷的方案将节省相当大的成本和周期。因而，利用“不知疲倦的”计算机来在焊接涡轮转子所花费的几天的历程的期间密切注意数百万的焊接脉冲的方案将是理想的。利用被适当地训练成注视这些关键焊缝的机器视觉系统的方案将进一步是理想的。

发明内容

在示范性的实施例中，一种实时地检测焊缝缺陷的方法包括在学习阶段中实施模拟焊接操作的步骤。模拟焊接操作包括如下的步骤：将第一部件焊接至第二部件；捕获焊接熔池的图像；以及捕获焊缝波纹形状和焊脚(fillet)几何形状的图像。使所捕获到的图像与焊缝位置关联，并且，在由模拟焊接操作造成的焊缝上执行焊缝测试。检定(characterize)焊缝中的任何缺陷，并且，使检定的缺陷与所捕获到的图像中的偏差关联。在生产焊接操作的期间，第一摄像头捕获生产焊接熔池的图像，并且，第二摄像头捕获生产焊缝波纹形状和焊脚几何形状的图像。对所捕获到的图像进行处理，以基于关联的检定的缺陷而对与所捕获到的图像相对应的焊缝位置含有缺陷的总体概率进行计算。

在另一示范性的实施例中，一种实时地检测焊缝缺陷的方法包括如下的步骤：(a)使潜在的焊缝缺陷与模拟焊接熔池的图像和模拟焊缝波纹形状及焊脚几何形状的图像关联；(b)在生产焊接操作中，使焊接金属沉积至环形槽中；(c)在生产焊接操作的期间，第一摄像头捕获生产焊接熔池的图像；(d)在生产焊接操作的期间，第二摄像头捕获生产焊缝波纹形状和焊脚几何形状的图像；以及(e)对在(c)和(d)中捕获到的图像进行处理，并且，基于在(a)中关联的潜在的缺陷而对与在(c)和(d)中捕获到的图像相对应的焊缝位置含有缺陷的总体概率进行计算。

在又一示范性的实施例中，一种用于实时地检测焊缝缺陷的系统包括：焊接喷枪，其在生产焊接操作中，允许焊接金属沉积至环形槽中；和第一及第二摄像头。第一摄像头定位成与焊接喷枪相邻且与将被焊接的部件相邻，并且，在生产焊接操作的期间，捕获生产焊接熔池的图像。第二摄像头定位成比第一摄像头更远离焊接喷枪且定位于焊接喷枪下游，并且，在生产焊接操作的期间，捕获生产焊缝波纹形状和焊脚几何形状的图像。处理器接收由第一及第二摄像头捕获到的图像。处理器与存储与模拟焊接熔池的图像和模拟焊缝波纹形状及焊脚几何形状的图像关联的潜在的焊缝缺陷的数据库通信。处理器被编程为对由第一及第二摄像头捕获到的图像进行处理，并且，基于在数据库中关联的潜在的缺陷，对与由第一及第二摄像头捕获到的图像相对应的焊缝位置含有缺陷的总体概率进行计算。

技术方案1. 一种实时地检测焊缝缺陷的方法，所述方法包括：

(a)在学习阶段中实施模拟焊接操作，包括：

(1)使用焊接喷枪来将第一部件焊接至第二部件，

(2)第一摄像头捕获焊接熔池的图像，

(3)第二摄像头捕获焊缝波纹形状和焊脚几何形状的图像，

(4)使在(2)和(3)中捕获到的图像与焊缝位置关联，

(5)在由(1)中的焊接造成的焊缝上执行焊缝测试，并且，检定所述焊缝中的任何缺陷，以及

(6)使检定的缺陷与在(2)和(3)中捕获到的图像中的偏差关联；以及

(b)在生产焊接操作的期间，所述第一摄像头捕获生产焊接熔池的图像；

(c)在所述生产焊接操作的期间，所述第二摄像头捕获生产焊缝波纹形状和焊脚几何形状的图像；以及