[实用新型]对窄间隙激光焊接焊偏状态的实时识别装置

说明书

本实用新型公开了一种对窄间隙激光焊接焊偏状态的实时识别装置，激光器通过光纤与聚焦头相连；拍摄模块集成安装于聚焦头，对焊接区域进行同轴检测；焊接作业过程中拍摄模块以一定频率同轴采集焊接区域图片，在工控模块中的图像采集卡对匙孔轮廓实时进行提取并计算匙孔左右边缘相对于激光对焦点的偏离距离L₁和L₂和Offset值，以Offset值判断焊偏状态及焊偏程度，同时拍摄画面通过监视器显示。本实用新型的拍摄CCD模块集成于聚焦头上，属于同轴检测，与聚焦头随动，装置相对简单，在作业现场易于布置；图像处理部分仅需对匙孔轮廓进行提取，故对于窄间隙焊接下在拍摄图片中对接间隙不明显的情况适用，且算法灵活性好，可对焊偏状态及焊偏程度准确、快速地识别。

技术领域

本实用新型涉及盘式激光焊接技术领域，尤其涉及一种对窄间隙激光焊接焊偏状态的实时识别装置。

背景技术

激光焊接作为一种高质量、高精度、高效率、变形小的焊接方法，以其具有热输入量小、焊缝深宽比大、焊接速度快、柔性好、自动化程度高等优点已经广泛应用于核能、造船业、航空航天、国防武器、汽车制造业和铁路车辆制造等行业，盘式激光器因其发光晶体采用Yb：YAG，因此盘式激光器发出的激光可用光纤传输，不仅可实现常规焊接，也可实现远程焊接，且因为碟片的结构特点，其可将热透镜效应降至最小，很容易获得高光束质量，因此给激光焊接工艺方面带来巨大的改进。在实现激光焊接自动化中，由于装配错误、设备精度等原因，入射激光偏离焊缝是一个需要克服的关键性问题，在焊接过程中进行实时的焊偏识别进而实现实时调整非常必要。另外，目前在精密加工场合，往往要求待焊的对接面预先精铣以实现窄间隙焊接，人眼及摄像头难以捕捉到对接间隙，这也给检测带来难度。

检索发现，目前该领域具有代表性的成果包括：

(1)专利《一种激光焊接焊缝跟踪实现装置及其控制方法》(申请号：200910012657.9)所述的焊缝跟踪方法是基于坡口或接头处的光纹信息完成的，其适用于对接处间隙较大的激光焊，现有机械制造工艺要求拼焊板之间对接间隙尽可能小，故该方法对于对接间隙微小的对接焊，在图像识别上难度较大，识别精度不足。专利《基于激光结构光的焊缝视觉跟踪系统及方法》(申请号：201711283153.1)也存在上述不足。

(2)专利《一种在线识别入射激光偏离状态的方法》(申请号：201410103456.0)提出了在焊接过程中采用高速相机拍摄光致等离子云图像，随后开展等离子云图像特征参数的计算等步骤来对焊偏进行识别，但其方法是建立在相机沿焊接方向固定在入射激光后方的基础上，在实际的工业现场上较难布置。

综上所述，目前对于窄间隙的激光对接板自熔焊的焊偏状态识别仍缺乏非常有效的手段。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种对窄间隙激光焊接焊偏状态的实时识别装置，能对窄间隙激光焊接焊偏状态进行准确可行的检测。

为了实现上述目的，本实用新型采用集成有拍摄CCD模块的聚焦头，在焊接时对焊接区域进行同轴拍摄，采集的区域包括匙孔和熔池，将采集图片实时传送给工控模块中的图像采集卡，提取图像中的匙孔轮廓并测量左右边缘相对于激光对焦点的偏离距离L₁和L₂，以L₁和L₂的相对大小来识别焊偏状态。

本实用新型所采用的技术方案：一种对窄间隙激光焊接焊偏状态的实时识别装置，其中，实时识别装置结构包括激光器、光纤、聚焦头、拍摄模块、气体喷嘴、工控模块、监视器；所述的激光器通过光纤与聚焦头相连；拍摄模块集成安装于聚焦头，对焊接区域进行同轴检测，在拍摄模块前设置一片滤光片；聚焦头旁轴安装一个气体喷嘴，并且两者随动；拍摄模块与工控模块中的图像采集卡连接，其拍摄画面通过监视器显示。

在工控模块中对采集的图片进行提取匙孔轮廓的图像处理及运算。

本实用新型总体来看，本实用新型的有益效果为：