[发明专利]基于红外视觉传感的窄间隙焊接监控及焊缝偏差检测方法

摘要

本发明公开了一种基于红外视觉传感的窄间隙焊接监控及焊缝偏差检测方法，属于焊接技术领域。其红外视觉传感系统包括红外CMOS摄像机、滤光系统、图像采集卡、计算机和显示器等。以窄间隙焊接电弧光和熔池自身辐射光作为光源，利用红外窄带滤光系统滤除干扰信号并调节光强，计算机实时采集并显示红外CMOS摄像机获取的焊接图像。通过图像截取窗口截取远离电弧侧的图像进行处理，并通过提取坡口单侧边缘来获取焊缝偏差信息，可在有效避免运动电弧干扰的同时，提高焊缝偏差检测的实时性。本发明系统构成简单、监控图像清晰、焊缝偏差检测精度高、抗干扰能力强、工程实用性好，可达到窄间隙焊接实时监控和焊缝偏差同步检测的目的。

主权项

一种基于红外视觉传感的窄间隙焊接监控及焊缝偏差检测方法，其特征是包括如下步骤：1）采用包含有红外CMOS摄像机（2）、滤光系统（3）、图像采集卡（4）、计算机（5）、显示器（6）的红外视觉传感系统，将摄像机（2）与窄间隙焊炬（1）固连后放置在焊炬（1）前方并与工件（7）底面呈20~60°的夹角，利用窄间隙焊接电弧光和熔池（8）自身辐射光作为光源采集焊接图像，将焊接图像信号经图像采集卡（4）送入计算机（5），经显示器（6）显示；2）摄像机（2）采集焊前焊炬（1）对中时基准图像或采集燃弧且电弧（10）居中时基准图像，采用左侧图像截取窗口（19）和右侧图像截取窗口（20）分别对获取的基准图像进行截取，得到坡口左侧壁边界（17）或熔池左边缘（15）至左侧图像截取窗口（19）左边缘的左基准边界距离L1，以及坡口右侧壁边界（18）或熔池右边缘（16）至右侧图像截取窗口（20）右边缘的基准边界距离L2；3）当电弧（10）运动至离坡口右侧壁较近时，左侧图像截取窗口（19）截取不受电弧（10）干扰的左侧图像，并计算出熔池左边缘（15）至左侧图像截取窗口（19）左边缘的当前左边缘距离Li，此时焊缝偏差特征值Δx等于所述左基准边界距离L1减去当前左边缘距离Li，若Δx=0则焊缝无偏差，即焊炬对中，若Δx＞0则焊炬（1）偏向坡口右侧，若Δx＜0则焊炬（1）偏向坡口左侧；4）当电弧（10）运动至离坡口左侧壁较近时，右侧图像截取窗口（20）截取不受电弧（10）干扰的右侧图像，并计算出熔池右边缘（16）到右侧图像截取窗口（20）右边缘的当前右边缘距离Lj，此时焊缝偏差特征值Δx等于所述右基准边界距离L2减去当前右边缘距离Lj，若Δx=0则焊缝无偏差，即焊炬对中，若Δx＞0则焊炬（1）偏向坡口左侧，若Δx＜0则焊炬（1）偏向坡口右侧。