[发明专利]一种无前视距离的对接拼缝复合视觉检测系统及方法

说明书

本发明属于焊接自动控制技术领域，并具体公开了一种无前视距离的对接拼缝复合视觉检测系统及方法，其复合了视觉测量装置和光谱测量装置，利用视觉测量装置采集激光焊接点处的拼缝图像，并将拼缝图像传入工业计算机中，其包括点光源以及依次相连的CCD相机、光学镜头和滤光片，点光源投射的光斑与焊接的熔池相交，CCD相机位于光斑的正上方，利用光谱测量装置测量激光焊接点处等离子体的光谱信号，并将光谱信号传入工业计算机中，其包括彼此相连的光谱仪和准直器，准直器对准熔池。本发明可直接观测熔池而稳定的获取拼缝位置，具有检测准确、误差小、检测稳定的优点，适用于激光焊接中拼缝的检测。

技术领域

本发明属于焊接自动控制技术领域，更具体地，涉及一种无前视距离的对接拼缝复合视觉检测系统及方法。

背景技术

近年来，以视觉引导为特征的自动焊接技术已被广泛应用于焊接生产，对焊缝检测的方法的研究越来越受到人们的关注，其中，薄板对接拼缝是一种比较常见的焊接接头形式。由于薄板的厚度一般1mm至4mm，焊枪稍有偏离焊缝中心则极易发生内侧未熔合的焊接缺陷。因此，薄板的对接焊对检测精度的要求很高。

由于焊接中存在强烈的焊接光、飞溅和烟雾，一般的薄板拼缝视觉检测装置往往仅采用一种传感器，且均在焊接点之前一段距离(一般10cm以上)来检测焊缝位置。如CN201110069334.0公开了“一种基于微景深的焊接拼缝测量方法”和CN201410337650.5公开了“一种激光拼焊曲面拼缝测量方法及其实现装置”，两者均采用视觉传感器测量拼缝位置，从其原理和实施例可以看出，其仅采用了单一的视觉传感器，且测量点在焊接点之前。这种方式有效的避免了噪声的干扰，提高了获取的拼缝图像的质量。但是，如果在焊接点和测量点这段距离内拼缝发生变形或偏移，视觉测量装置则无法检测到，这种提前测量焊缝方式势必会引入测量误差。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和/或改进需求，本发明提供了一种无前视距离的对接拼缝复合视觉检测系统及方法，其通过将光谱仪与CCD相机的有机融合，以提高检测的准确性与稳定性，可直接观测熔池而稳定的获取拼缝位置，具有检测准确、误差小、检测稳定的优点，适用于激光焊接中拼缝的检测。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种无前视距离的对接拼缝复合视觉检测系统，其包括视觉测量装置和光谱测量装置，其中：

所述视觉测量装置用于采集激光焊接点处的拼缝图像，并将拼缝图像传入工业计算机中，其包括点光源以及依次相连的CCD相机、光学镜头和滤光片，所述点光源用于照明，其投射的光斑与焊接的熔池相交，所述CCD相机位于所述光斑的正上方；

所述光谱测量装置用于测量激光焊接点处等离子体的光谱信号，并将光谱信号传入工业计算机中，其包括彼此相连的光谱仪和准直器，所述准直器对准所述熔池。

作为进一步优选的，所述CCD相机的光轴与拼缝表面法线的夹角的范围为-10°至10°。

作为进一步优选的，所述滤光片具体为以所述点光源的波长为中心的窄带滤光片。

按照本发明的另一方面，提供了一种无前视距离的对接拼缝复合视觉检测方法，其包括如下步骤：

(1)利用视觉测量装置采集激光焊接点处的拼缝图像，并将拼缝图像传入工业计算机中；

(2)利用光谱测量装置测量激光焊接点处等离子体的光谱信号，并将光谱信号传入工业计算机中，工业计算机根据光谱信号计算焊接点处等离子体的温度。

作为进一步优选的，所述方法还包括：(3)工业计算机对拼缝图像和温度进行信息融合：当拼缝图像能准确提取拼缝位置时，则将视觉测量装置的测量结果作为拼缝检测位置，并根据视觉测量装置的测量结果调整焊枪位置；当拼缝图像质量受噪声干扰无法准确提取拼缝位置时，以视觉测量装置的前次测量结果作为拼缝检测位置，并结合光谱测量装置检测到的等离子体温度调整焊枪位置。