[发明专利]基于视觉检测的窄间隙电弧焊接在线决策方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接检测技术领域，具体涉及一种基于视觉检测的窄间隙电弧焊接在线决策方法。

背景技术

在窄间隙电弧焊接中，通过焊枪的摆动实现焊接焊缝的均匀熔深和两边的熔透，在理想情况下，可以通过预定的工艺对焊枪的摆动幅度、摆动中心进行合理设置来保障窄间隙的均匀熔深和两边熔透，如图1(a)所示。但在实际情况下，因为焊丝的扭曲变形和热应力的影响，焊丝在焊咀中送出时会有一定的随机偏摆(如图1(b)所示)，造成电弧运动的偏摆，导致局部未熔透，产生焊接缺陷。这些缺陷难以通过机构的预先设置来预防，因此只能通过在线检测对随机偏摆进行检测，并对焊接工艺进行实时调整。

发明内容

本发明针对窄间隙电弧焊接工艺中，由于焊丝随机偏摆而产生焊接缺陷的问题，提供了一种基于视觉检测的窄间隙电弧焊接在线决策方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对窄间隙焊接进行视觉检测：在窄间隙焊材的一侧安装视觉传感器；

(2)对电弧图像进行检测：通过视觉检测系统对窄间隙焊接过程中的电弧位置、焊缝边界、电弧摆动中心、摆动幅度、摆动偏差角、电弧碰边进行实时检测；

(3)对窄间隙电弧图像检测进行工艺决策：

a.焊枪偏移调整：当电弧摆动中心和焊缝中心不重合时，对焊枪位置进行调整，使电弧摆动中心和焊缝中心重合；

b.焊枪摆动幅度调整：当电弧摆动幅度和焊缝宽度之比小于或等于0.8时，需要增大焊枪摆动幅度，反之减小摆动幅度，使电弧摆动幅度和焊缝宽度为一固定值；

c.焊枪摆动偏角调整：当电弧摆动的轨迹和焊缝不垂直时，调整焊枪的摆动中心角度，使得电弧摆动的轨迹和焊缝垂直；

d.附加电流脉冲：当电弧位置和焊缝左边或者右边接近时，图像检测系统发出碰边预警，这时需要附加80～120Hz的电流脉冲，以增加窄间隙焊接的侧壁熔深。

所述视觉传感器实现焊接过程的图像检测，并和计算机系统相连接。

本发明的有益效果为：采用视觉检测实现窄间隙电弧焊接过程的电弧摆动幅度、摆动中心、摆动偏角进行实时检测，为焊枪的实时调整提供依据，从而可以实现焊接路径和电弧轨迹的自动规划，保障窄间隙焊接的均匀熔深；对焊丝碰边进行预警，从而可以在电弧碰边时适当增加电流脉冲，保障两边的熔深。

附图说明

图1(a)为窄间隙电弧焊接理想情况下的焊接示意图；

图1(b)为窄间隙电弧焊接实际情况下的焊接示意图；

图2为本发明所述窄间隙视觉检测系统检测方案示意图；

图3为使用本发明所述基于视觉传感的窄间隙电弧焊接检测结果示意图。

图中标号：

1-CCD视觉传感器；2-焊枪；3-窄间隙焊缝；4-焊丝；5-电弧；

6-电弧摆动幅度检测结果；7-焊缝宽度检测结果；8-电弧边界检测结果；

9-电弧摆动轨迹检测结果；。

具体实施方式

本发明提供了一种基于视觉检测的窄间隙电弧焊接在线决策方法，下面通过附图说明和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1(a)为窄间隙电弧焊接理想情况下的焊接示意图；图1(b)为窄间隙电弧焊接实际情况下的焊接示意图。在窄间隙电弧焊接中，通过焊枪2的摆动实现焊接焊缝的均匀熔深和两边的熔透，在理想情况下，可以通过预定的工艺对焊枪的摆动幅度、摆动中心进行合理设置来保障窄间隙焊缝3的均匀熔深和两边熔透。但在实际情况下，因为焊丝4的扭曲变形和热应力的影响，焊丝4在焊咀中送出时会有一定的随机偏摆，造成电弧5运动的偏摆，导致局部未熔透，产生焊接缺陷。

因此，本发明提出了一种基于视觉检测的窄间隙电弧焊接在线决策方法，其方案如图2示：

(1)对窄间隙焊接进行视觉检测：在窄间隙焊缝3焊材的一侧安装CCD视觉传感器1，CCD视觉传感器1具有光学滤光片、仿飞溅玻璃挡板、冷却系统，实现焊接过程的图像检测，并和计算机系统相连接；

(2)对电弧图像进行检测：通过视觉检测系统对窄间隙焊接过程中的电弧位置、焊缝边界、电弧摆动中心、摆动幅度、摆动偏差角、电弧碰边进行实时检测，如图3所示；

(3)对窄间隙电弧图像检测进行工艺决策：

a.焊枪2偏移调整：当电弧摆动中心和焊缝中心不重合时，即电弧摆动幅度检测结果6的中心与焊缝宽度检测结果7的中心不重合时，对焊枪2的位置进行调整，使电弧摆动中心和焊缝中心重合；

b.焊枪摆动幅度调整：当电弧摆动幅度检测结果6和焊缝宽度检测结果7之比小于0.8时，需要增大焊枪2摆动幅度，反之减小摆动幅度，使电弧摆动幅度和焊缝宽度为一固定值；