[发明专利]自适应激光双目焊缝跟踪系统

说明书

本发明公开了一种自适应激光双目焊缝跟踪系统，用于解决现有焊接激光跟踪系统实用性差的技术问题。技术方案是包括双目焊缝跟踪装置、激光标识装置、回转平台、四轴平衡云台、监测装置、机械手联动关节以及导轨小车驱动单元。双目焊缝跟踪装置根据焊接过程中不同焊缝熔池图像参数的识别敏感度对焊接缺陷过程中熔池形态特征信息的准确把握。监测装置完成监测装置位置初始、焊接过程局部姿态调整和信息中转。激光标识装置、回转平台、四轴平衡云台、机械手联动关节和导轨小车驱动单元，用于配合监测装置完成焊接过程中传动控制和整机姿态调整工作。本发明能够在各种焊接工况过程中对焊接熔池形态的特征提取，具有很强的抗干扰性和适应性，实用性好。

技术领域

本发明属于自动化焊接技术和焊接视觉传感器自动控制领域，特别是涉及一种自适应激光双目焊缝跟踪系统。

背景技术

自适应双目焊缝跟踪系统理论核心基于双目视觉监测装置，使具有不同配置的两台视觉采集装置对同一视野图像不同敏感特征进行采集、分析和数据融合，相对传统的焊缝特征扫描技术具有实施方便、抗干扰强、识别特征准确等优势。

目前国内现大多数生产厂家大多采用焊接路径示教配合红外相机对焊接过程中的熔池进行成像拍摄，由于人工示教-再现容易收到外界因素影响导致焊接路径存在不可消除的偏差，不能保证焊接熔池跟踪的可靠性；同时，单一的熔池图像拍摄易受到焊接工况中出现的飞溅、弧光、烟尘等因素干扰，从而影响对焊接熔池特征数据提取。

参照图11、图12。文献1“专利申请号是201610165141.8的中国发明专利”公开了一种自适应焊缝激光扫描装置及控制方法。该装置利用激光发射装置33发射激光配合旋转电机35驱动振镜34，使位置敏感探测器32将接收到的光信号转换为每个测量点的距离信号，振镜34的旋转幅度决定激光扫描区域37的大小，其扫描区域边界38必须覆盖焊缝识别区域36，并根据距离信号计算出焊缝的外形轮廓等信息的焊接熔池特征扫描方法。但实际焊接过程中产生焊接缺陷和瑕疵的因素较多，单一的熔池截面很难反映焊接过程中缺陷产生的真实情况，检测结果常常会受到焊接过程中焊屑的飞溅而产生截面数据奇异，从而提取不到真实可靠的截面特征数值。

参照图13，文献2“专利申请号201510546624.8的中国发明专利”公开了一种焊接激光跟踪系统。该系统利用摆动装置41带动激光焊缝传感器42在焊缝的上方横向扫描，检测出焊枪43对焊缝的偏差，DSP控制器接收到偏差信号后再转换为焊接路径控制信号的装置，其特征在于：包括机架39、导轨46、悬臂45、移动块40、焊枪43、激光焊缝传感器42、摆动装置41和焊枪调节器44；所述导轨46设置在机架39的下方，所述移动块40安装在导轨46上，悬臂45设置在移动块40上，焊枪调节器44设置在悬臂45的下端，焊枪43设置在焊枪调节器44上，摆动装置41设置在移动块40的前端，激光焊缝传感器42设置在摆动装置41的下端，其核心部分是利用CCD摄像机和半导体激光器来对焊缝熔池的形态进行监测，同样不具备焊缝熔池几何形态信息的自校工作，工况自适应能力较弱，焊接状态识别比较粗略。

因此上述两个专利在对熔池特征捕捉、提取方面还存在不够完善，并不能较好的提取得到熔池视觉扫描区域的整体信息，甚至在一些特殊焊接工况下会出现对焊接工艺参数或路径误判的情况，使得工作效果不稳定且不具备可靠性。

发明内容