[发明专利]旋转磁场激励下的微间隙焊缝跟踪方法和装置

说明书

电弧传感和接触传感均为直接接触的传感方式，焊缝跟踪精度较低，且不利于实时操作。超声波传感式受噪声干扰比较大，具有不稳定性。视觉传感法虽然跟踪精度高，应用广泛。但是对于焊缝间隙小于0.1mm的紧密对接焊，仍然无法实现准确跟踪。直流恒定磁场下的磁光传感法虽然解决了微间隙焊缝跟踪的问题，但该方法只能对高磁导率焊件的焊缝进行检测跟踪。本发明针对现有跟踪系统的不足，提出了一种旋转磁场激励下的微间隙焊缝跟踪方法和装置,首先利用交叉磁轭形成旋转磁场即复合磁场给具有高低磁导率的焊件焊缝进行励磁，然后利用基于法拉第磁光效应的磁光感器获取焊缝处的磁光图像。

技术领域

本发明为旋转磁场激励下的微间隙焊缝跟踪方法。主要应用于焊缝的提取，跟踪和实时纠偏，保证良好的焊接质量。首先利用旋转磁场激励装置给具有高(低)磁导率的焊件励磁，通过磁光传感器获取包含焊件焊缝信息的磁光图，然后通过图像处理的方法对焊缝信息进行提取，实现跟踪和纠偏。

背景技术

精确的焊缝跟踪是保证焊接质量的关键，在焊接过程中要保证焊枪始终对正焊缝中心，首先要解决的问题就是准确地提取焊缝的位置信息。目前国内外针对焊缝位置信息提取和跟踪系统主要按着传感器的类别分为：电弧传感，接触传感，超声波传感，视觉传感和恒定磁场下的磁光传感等。其中视觉传感跟踪系统和磁光传感器跟踪系统应用较为广泛。视觉传感跟踪系统包括结构光式，激光扫描式和直接拍摄电弧式三种。结构光式主要是将结构光横跨于焊缝上，由于焊缝处存在间隙使条形结构光发生形变，这种形变被CCD相机拍摄获取，经过图像处理后实时获取焊缝信息进行纠偏，实现跟踪。结构光式也是三种视觉传感法中跟踪精度最高的，但是对于焊缝间隙小于0.1mm的紧密对接焊的条纹不明显，仍然无法实现准确跟踪。直流恒定磁场下的磁光传感法是利用直流恒定磁场激励装置给焊件励磁，然后利用磁光传感器获取焊缝处的磁光图像，经过图像处理后识别焊缝位置实现跟踪，解决了微间隙焊缝的提取和跟踪的难题。但是直流恒定磁场下的磁光传感法只能对高磁导率焊件的焊缝进行检测跟踪，一般也只用于对直线焊缝信息的提取和跟踪，具有一定的局限性。

传统的焊缝跟踪方法都具有一定的局限性。电弧传感和接触传感均为直接接触的传感方式，焊缝跟踪精度较低，且不利于实时操作。超声波传感式受噪声干扰比较大，具有不稳定性。视觉传感法虽然跟踪精度高，应用广泛。但是对于焊缝间隙小于0.1mm的紧密对接焊，仍然无法实现准确跟踪。直流恒定磁场下的磁光传感法虽然解决了微间隙焊缝跟踪的问题，但该方法只能对高磁导率焊件的焊缝进行检测跟踪，一般只用于对直线焊缝信息的提取和跟踪，不能够应用于曲线焊缝，不具有普遍性。

发明内容

本发明针对现有跟踪系统的不足，提出了一种基于旋转磁场激励下的微间隙焊缝跟踪新方法。由于只有磁场方向尽量与焊缝方向垂直，才能最大限度地检测焊缝位置。而直流恒定磁场方向单一，交叉磁轭形成的旋转磁场(复合磁场)的方向复杂，可实现多方向焊缝的检测。首先利用交叉磁轭形成旋转磁场(复合磁场)给具有高(低)磁导率的焊件焊缝进行励磁，然后利用基于法拉第磁光效应的磁光感器获取焊缝处的磁光图像。当一束线偏振光通过具有磁旋光介质时，如果在该介质中沿光传播方向上加一磁感应强度为B的外加磁场，则光通过该介质后,光振动的振动面将发生偏转。由于焊缝处存在间隙形成N,S极，产生漏磁场，而使偏转一定角度的偏振光经过检偏器被COMS相机采集，将磁场变化的信息转换为光强的变化实时成像。然后对包含焊缝信息的磁光图像经过图像处理，提取焊缝信息，实现焊缝跟踪。

本发明提出了一种基于旋转磁场激励下的微间隙焊缝跟踪新方法。由于只有磁场方向尽量与焊缝方向垂直，才能最大限度地检测焊缝位置。而直流恒定磁场方向单一，由两个交叉磁轭形成的旋转磁场(复合磁场)可实现多方向励磁，无论焊缝的方向如何多变，总有某个方向的复合磁场与焊缝垂直。利用交变旋转磁场激励装置给具有高(低)磁导率的曲线焊缝励磁，利用磁光传感器获取包含焊缝位置信息的磁光图，然后利用计算机储存，图像处理，分析和提取焊缝位置信息，反馈给运动控制器进行纠偏，实现准确的焊缝跟踪，保证良好的焊接质量。

本发明具有以下优点：