[发明专利]一种基于视觉检测水下电弧切割状态的装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉检测水下电弧切割状态的装置及方法。装置包括水下切割装置、水下光路装置、相机、图像采集系统与图像处理系统。水下光路装置由上下观测筒组成，筒内反射装置可改变光路方向，透明玻璃与端口密封可减少相机与电弧间水厚度。所述方法通过相机获取切割过程中割口上下方的图像，经图像处理后，提取割丝位置和割口边缘信息，并根据割丝在工件中位置及割丝距前端割口的距离，预测水下电弧切割状态。本发明系统结构简单、适用范围宽、且克服切割过程中割丝伸到工件内部及水浑浊给观测带来的干扰的影响、水下图像处理算法准确、适用于切割参数较窄的水下电弧切割，能够对电弧切割状态进行预测，提高切割质量和效率。

技术领域

本发明属于水下电弧切割状态检测技术领域，具体是涉及一种操作方便，获取切割过程中割口正反面图像，经过图像处理后能够检测水下电弧切割状态的装置及方法。

背景技术

水下药芯割丝电弧切割作为一种切割深度大、综合成本低、安全高效的切割方法，在水下切割作业中有很好的应用前景。水下药芯割丝电弧切割过程不稳定，其电弧长度和电弧位置不断变化，长时间处于调整的状态，也会出现短暂甚至长时间熄弧的状态。对切割过程进行观测并分析割口与割丝的相对位置信息以及工件的割穿状态对实现切割过程控制、提高切割稳定性有着重要的意义。与水下焊接不同的是，在水下电弧切割过程中割丝会伸入到工件内部、气泡的干扰、药芯割丝反应生成物使周围水浑浊。

专利公开号为CN 105834550B，公开了一种水下熔化极电弧切割高速摄像观测装置，该专利一方面对箱体加工要求高，且需两台高速相机，实验成本高。另一方面高速摄像拍摄的图像包含信息量过多，虽可用于水下切割过程动态分析，但不便进行图像处理。

发明内容

本发明的目的是针对当前观测技术存在的不足，以及水下图像处理遇到的困难和问题，提供一种基于视觉检测水下电弧切割状态的装置及方法。

本发明是将视觉传感应技术运用在水下电弧切割中。通过改进视觉观测装置和增加水下电弧切割优化的图像处理与算法功能，满足工程实际需求。

本发明使用相机同时获取切割过程中电弧的切割状态，进行图像滤波，图像增强，边缘提取等一系列处理，提取割口边缘以及割丝与割口的相对位置。目的在于检测切割时的割穿状态，当切割时割丝即将割穿工件时可通过提高切割速度来快速实现割丝与前端割口的快速引弧，实现连续切割，提高切割效率。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现上述技术目的的。

一种基于视觉检测水下电弧切割状态的装置，包括包括箱体1，所述箱体1为中空敞口箱体，箱体1的一侧安置有相机2、图像采集系统3和图像处理系统4，所述相机前端装有滤光减光装置5，箱体1内对应相机2一侧设有与箱体连通的观测筒6，所述观测筒6为双齿鱼叉形管筒结构，所述观测筒6内部装有反射装置7，端口装有透明玻璃8，位于箱体1内设有用于安置工件9的托架10，所述托架10为反Z型结构，上端延伸出箱体1外与安置在箱体1后侧的切割工作台11可移动连接，下端连接有夹具12，距离箱体1敞口上部设置有运动机构13，所述运动机构13从上到下依次安装有送丝机构14和割炬15，所述割炬15与工件9表面接触产生电弧16，弧光通过与工件9对称布置的观测筒6传播，由相机2接收，所述相机2设有信息传输口17，通过导线与图像采集系统3相连，所述托架10和送丝机构14上分别设置有导线插口18，通过导线与焊接切割电源19相连。

进一步优选，所述箱体1内灌装有用于切割的液体。

进一步优选，所述运动机构13为具有X、Z轴方向的移动的驱动机构。

进一步优选，所述托架10与切割工作台11为可移动连，通过驱动机构实现托架10带动工件9在切割工作台11上的Y轴方向移动。

进一步优选，所述图像采集系统3为工控机，内装有水下湿法切割图像采集软件。