焊縫跟蹤技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

所謂焊縫跟蹤就是在焊接時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)出焊縫的偏差，并調(diào)整焊接路徑和焊接參數(shù)，保證焊接質(zhì)量的可靠性。由于工件的加工誤差，裝夾精度以及焊接時(shí)的熱變形等因素的存在。

我國(guó)早在20世紀(jì)40年代就已經(jīng)關(guān)注焊縫跟蹤技術(shù)，并且經(jīng)過幾十年的研究和時(shí)間，焊縫跟

蹤技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。70年代前，焊縫跟蹤主要以接觸式傳感實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤。獲取焊縫信息，但是精度低；70年代起，非接觸式傳感被進(jìn)行大量研究，但是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜而沒有很明顯的成功。80年代到90年代，閉環(huán)控制和焊縫跟蹤技術(shù)已經(jīng)開始慢慢成熟。大大提高了焊接質(zhì)量和效率。

焊縫識(shí)別算法

焊縫跟蹤時(shí)，激光源發(fā)出的較粗的線結(jié)構(gòu)激光經(jīng)過圓柱透鏡形成很細(xì)的線結(jié)構(gòu)激光打在

焊縫上 ，該激光帶經(jīng)過反射或漫反射，再通過窄帶濾光片，濾掉不需要的波長(zhǎng)的光，最后進(jìn)入CCD攝像機(jī)。從CCD攝像機(jī)出來的圖像包含焊縫的尺寸，中心位置和截面形狀等信息，焊縫識(shí)別算法就是用來獲取這些信息的一系列圖像處理過程。該算法一般包括圖像預(yù)處理和圖像識(shí)別兩個(gè)過程。圖形預(yù)處理只是焊縫識(shí)別的前奏、圖像識(shí)別才是焊縫識(shí)別算法的關(guān)鍵所在。焊縫跟蹤系統(tǒng)中。圖形識(shí)別算法一般先通過一定的分割算法將焊縫提取出來，進(jìn)而識(shí)別其中的關(guān)鍵信息點(diǎn)。

目前采用激光、光纖、CCD傳感、圖像處理等高新技術(shù)，使得焊縫跟蹤系統(tǒng)的性能和效率有了非常大的提高。焊縫跟蹤的研究取得了非常大的成果。 基于視覺傳感焊縫跟蹤技術(shù)的研究就是隨著視覺傳感器、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理方法和智能控制技術(shù)的發(fā)展而興起的。

眾所周知。激光掃描式的視覺系統(tǒng)是屬于主動(dòng)視覺的方法。大都是基于三角測(cè)量原理，

工作原理如下：

首先激光管發(fā)出的激光點(diǎn)光源通過光學(xué)掃描鏡投射到被測(cè)工件的表面，由工件表面反射

后的激光被CCD攝像頭所接收。一般掃描鏡的掃描頻率在5-20HZ可調(diào)。通過測(cè)量反射光束與長(zhǎng)長(zhǎng)的主光軸的夾角。并結(jié)合已知的投射光束與掃描鏡面的夾角以及CCD與掃描鏡片的距離等數(shù)據(jù)，可以求得每一束激光在工件表面投射點(diǎn)與CCD鏡面的距離。從而可以得到焊縫的端面剖面圖。通過適當(dāng)?shù)膱D像處理算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫進(jìn)行視覺跟蹤的目的

視覺傳感方式在激光焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用方向概況起來說主要集中在三個(gè)方面：焊縫視覺

跟蹤、焊縫成形視覺傳感和焊縫路徑的視覺規(guī)劃。

其中，焊縫視覺跟蹤是焊接領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)一直比較活躍的眼鏡方向，與一般的工業(yè)自動(dòng)化操作激光以及搬運(yùn)機(jī)器人相比激光焊接件不僅對(duì)運(yùn)動(dòng)控制要求較高，同時(shí)需要高精度的控制焊槍與工件之間的相對(duì)軌跡位置關(guān)系，運(yùn)動(dòng)速度以及焊槍姿態(tài)等。如果通過采用提高工件的加工精度、提高工裝夾具的裝配精度及嚴(yán)格控制機(jī)器人教軌跡的方式，不但會(huì)使生產(chǎn)制造成本提高，而且限制了適用范圍，并且對(duì)于那些那些焊縫坡口非均勻變化以及焊接過程中產(chǎn)生了熱變形的情況，必須采取實(shí)時(shí)焊縫跟蹤方法來調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，滿足焊縫跟蹤的使用要求和焊縫的質(zhì)量要求。在焊接機(jī)器人應(yīng)用的視覺傳感器。其中一種主動(dòng)視覺技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用在焊縫跟蹤激光傳感器上。機(jī)器視覺技術(shù)正廣泛應(yīng)用于各個(gè)方面，其主要典型應(yīng)用主要為：零件識(shí)別與定位，產(chǎn)品檢驗(yàn)等等。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，焊工在焊接過程中判斷是否正確和做出必要調(diào)整。所依據(jù)的信息來源80%以上來

自視覺。利用視覺傳感技術(shù)來獲取焊縫特征信息 。具有信息量大、與工件不接觸、管理電弧湖光和強(qiáng)熱區(qū)、靈敏度和精度高、康電磁干擾能力強(qiáng)及自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。適合各種坡口形狀而且可以同時(shí)進(jìn)行焊縫跟蹤控制和焊接質(zhì)量的控制。是最有發(fā)展前途的傳感技術(shù)，

綜上所述，焊縫跟蹤技術(shù)已經(jīng)取得了一定的成果。而基于視覺傳感的焊縫自動(dòng)跟蹤是未來的焊縫跟蹤技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，可以預(yù)見，隨著作為其三個(gè)核心技術(shù)的視覺傳感技術(shù)、圖像處理控制方法和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，視覺傳感的焊縫跟蹤技術(shù)在激光領(lǐng)域的行業(yè)應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。

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