激光视觉传感焊接过程控制技术

2019-10-06 10:13
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1、概述

  现代科学技术的进步,推动了焊接技术向自动化、智能化、数字化方向发展。而焊接技术的发展离不开传感系统对焊接过程参数和焊接质量参数的实时检测。视觉系统已成为实现焊接自动化、智能化的关键技术。其中激光视觉传感技术是目前研究的热点之一,其应用于焊前装配检测、焊接过程中焊缝跟踪以及焊后检测中,提高了焊接专机和焊接机器人系统的智能化水平,并且提高了产品质量和成品率,将操作者从烟尘和弧光中解放出来。研究室自2000以来对激光视觉传感器过程质量控制的关键技术进行了研究和开发,将该项技术应用到工业生产中。

2、激光视觉传感技术的原理

  激光视觉传感技术的工作原理是利用三角测量原理,从场景中精确的提取物体的三维几何信息。工作时,激光发射器发出平面激光束照射到待检测工件表面上,在工件表面形成激光条纹,由于工件表面深度不同,激光条纹发生变形,变形的激光条纹包含了工件表面丰富的三维特征信息,CCD/CMOS摄像机采集变形的激光条纹图像,通过相应的图像处理获取到焊缝的尺寸和位置信息。

 

3、应用

激光视觉传感与控制技术主要应用在以下几个方面:

(1)    结构件焊前装配状态的检测

(2)    焊接过程的焊缝跟踪:实时的焊缝跟踪技术有助于补偿工件和夹具的偏差。焊缝跟踪技术所带来的高准确性,极大地减少了操作人员监控和干预的必要性,从而提高了生产效率。此外,采用实时焊缝跟踪可以提高焊接速度、减少加工成本和焊接材料的消耗。

(3)    焊接过程参数的自适应控制:激光传感器要实时测量实际的接头几何形状和尺寸如根部间隙、断面面积、错边等,然后自适应控制系统运用实验模型或公式自动调整焊接过程的参数如跟踪参照点的位置、焊***摆动宽度、焊接速度、送丝速度、电弧电压、焊接电流等。

(4)    焊后焊缝的尺寸和缺陷检测:基于激光视觉传感的焊后检测系统,以消除传统手工检测存在的缺陷,从而使在线实时检测成为可能。激光视觉传感的焊后检测技术最大的优势是对检测内容的客观评定,可自动的对焊后焊缝的宏观尺寸和外观缺陷进行定量和定性的分析,可以说是焊接技术智能化的又一表现形式。

  目前成果已经应用于211厂束式喷管延伸段的自动化焊接过程中,解决了该产品一直采用手工生产状态。同时在铁路、造船等行业也得到了应用。焊后尺寸和缺陷检测也取得了初步的成果。

 

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