[实用新型]一种稳定的精密视觉焊缝跟踪系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及焊接领域，尤其涉及一种稳定的精密视觉焊缝跟踪系统。

背景技术

高速MAG焊在船舶、轨道交通、海工装备、核电等大型装备制造中有着广泛的应用，高速MAG焊精密焊缝跟踪是实现该类大型装备实现智能焊接的一项关键技术。视觉焊缝跟技术具有获取信息全面、无接触、进度高、相应快等等优点，在激光焊、TIG焊、MAG焊的焊缝跟踪中有一定的工业应用。

为减少焊接过程中弧光对成像的干扰，目前主要采用基于结构光辅助式模式：在熔池前区一定距离的待焊焊缝上投射线结构光，相机获取被待焊焊缝坡口调制后的结构光图像，经过图像处理获取感兴趣特征参数，结合相机成像参数得到焊缝轨迹。然而，焊接过程中存在热变形、磁力偏吹、焊丝弯曲等因素，这种超前焊缝跟踪方式使得焊接过程中发生焊偏。为消除这些因素带来的超前误差，部分研究工作者采用优化成像的方式减少结构光与熔池之间的距离，但弧光干扰严重，后期图像处理复杂，稳定性差；另一部分研究者采用高动态相机直接对熔池及其前区焊缝成像，但在高速MAG焊中能获取的焊缝较短，难以及时计算出偏离量引导焊枪运动。因此，结合高速MAG 研究出一套精密的复合式视觉焊缝跟踪系统具有重要的应用价值。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种稳定的精密视觉焊缝跟踪系统，包括处理器、控制器和安装于移动平台上的焊枪、激光器和双靶面成像装置；所述激光器，用于采用结构光投射在熔池前区相连的待焊装配缝周围；所述双靶面成像装置，包括第一相机和第二相机，所述双靶面成像装置用于在同一时刻，利用其内的两个相机在不同成像参数下采集焊区高动态范围的图像信号；所述处理器，分别与所述控制器、双靶面成像装置相连，一方面，所述处理器对所述双靶面成像装置采集到的被待焊装配缝调制后的结构光图像进行处理，并将处理信息传输给所述控制器，在线粗略的规划移动平台的运动轨迹；另一方面，所述处理器对所述双靶面成像装置采集到熔池图像、被待焊装配缝调制后的结构光图像进行融合，并获得成像特征参数，同时所述处理器依据所述激光器、双靶面成像装置、待焊装配缝之间的相对位姿参数，换算出熔池中心相对所述待焊装配缝的偏离量，实时获得所述焊枪的空间位姿偏离参数，传输给所述控制器，精细调整所述焊枪的相对空间位姿。

进一步，所述激光器采用四条线结构光投射在熔池前区相连的待焊装配缝周围，且相邻线结构光两两垂直，形成矩形。

进一步，所述双靶面成像装置还包括半反光透镜，所述第一相机和第二相机成90°设置且所述半反光透镜设置于所述第一相机和第二相机的角平分线上。

进一步，在所述第一相机和所述第二相机的透光方向上设有滤光结构，且所述滤光结构设置于半反光透镜的上方，所述滤光结构用于滤去部分波段的弧光干扰。

进一步，在所述第一相机和所述第二相机的透光方向上还设有减光结构，且所述减光结构设置于所述半反光透镜的上方，所述减光结构用于减少光亮的进入。

进一步，固定所述双靶面成像装置的安装底板上设有滑槽或滑道，所述双靶面成像装置中的相机安装盒能够相对所述滑槽或滑道的任意一位置移动。

进一步，所述相机安装盒通过紧固件固定于所述安装底板上。

进一步，在所述双靶面成像装置的底部设有阻隔镜片，用于阻挡焊接过程中的焊渣对所述半反光透镜、第一相机和第二相机的损害。

与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：1、本实用新型的视觉焊缝跟踪系统，采用对所述移动平台粗调整与对所述焊枪精细调整的同时，结合在精密调整焊枪的过程中，引入所述激光器发射结构光于熔池前区相连的待焊装配缝处，使得采集图像在弧光影响下图像中的感兴趣特征较为稳定，在一定程度上抵抗了弧光闪烁对成像质量的影响，使焊缝跟踪系统在焊接过程中更加稳定、更加精密；2、在所述第一相机和所述第二相机的透光方向上设有滤光结构，用于滤去部分波段的弧光干扰，使成像效果更好；3、在所述安装底板上设有滑槽或滑道，双靶面成像装置中的相机安装盒能够在所述滑槽或滑道的任意一位置移动，在实际应用中，根据不同的焊接工艺来调整所述第一相机或所述第二相机的位置，获得合理的成像区域；4、在所述双靶面成像装置的底部设有阻隔镜片，用于阻挡焊接过程中的焊渣对所述第一相机、第二相机和半反光透镜造成的损害。

附图说明

图1为本实用新型一种稳定的精密视觉焊缝跟踪系统的结构示意图；

图2为本实用新型双靶面成像装置的结构示意图；