基于视觉测量激光焊接复杂焊缝跟踪控制
发布时间：2019-11-21 06:56:55
焊接激光束的焦点位置、角度、功率及速度，是激光焊接过程中的重要控制参数。焊接工艺要求：焦点必须***对准拼缝的中心，且距拼接曲面保持一定距离。
焊枪出射方向或平行于拼缝中心处曲面法矢，或按照预定偏斜方向与曲面法矢保持一定夹角；为保证焊接质量，就必须对焊缝进行形貌测量，根据焊缝形貌测量数据，建立加工控制代码和进行焊接参数调整；为提高焊接设备对焊缝接头的加工装配误差以及焊接热变形等的适应能力，还需在焊接过程中进行焊缝跟踪，实时调整焊接功率、焊接头运动速度、焦点位置等参数，以获得高质量的焊接效果。
视觉传感器因其获得的焊缝信息丰富、抗电场和磁场干扰能力强、测量精度较高以及测量非接触等特点而广泛地应用于激光焊接测量。
目前,具有焊缝跟踪的焊接设备基本上都是配备视觉传感器的机器人来实现。
但速度和精度往往不能同时满足激光焊接的要求(焊接速度大于6m/min，拼缝宽度小于0.09mm)。
为此，研究人员基于多轴联动数控焊接机床平台并附加一定的动态补偿，保证三维激光焊接的高速高精度轨迹控制。
为满足三维拼缝激光焊接的要求，需要对拼缝轨迹进行***的测量和建模。一般是选用处理速度和精度都很高的激光视觉传感器。利用三角测量原理，得到拼缝曲面上两个截交线的三维数据。根据二维图像测量方法，可在二维图像中绿色激光带形成的区域中扫描拼缝，并在图像坐标系下计算拼缝中心坐标位置及宽度尺寸。
线结构光光带是由线状激光束照射在被测物表面形成的光条。在线状激光束截面上，其光强能量呈对称的正态分布。但是由于被测物本身的材质均匀性、透光性、颜色、形状和表面粗糙度等不同的影响，工件上各处的光强反射率并不相同，在观测方向上从被测物表面反射的光带截面的灰度分布呈不对称的非正态分布。当光线照射在平钢板上时，由于大部分光被反射回来，所以该部分的灰度值比较高，梯度值变化小，而焊缝由于有缝隙光可以穿过或散射，所以该处的灰度值较低，焊缝边缘处的灰度值介于二者之间，而梯度则变化***大。根据灰度值和梯度值的变化特征，确定焊缝边界点。
经过一系列复杂运算后，求得每一瞬时焊枪的位姿，完成焊枪的运动控制。
从上述中可知，采用激光视觉传感器对复杂拼缝焊缝焊接过程的实时测量，能够获取焊缝轨迹的形貌信息。激光视觉传感器是一种非接触式的视觉传感器，具有精度高、抗干扰性强、图像信息大等特点。想要了解更多关于激光视觉传感器在焊接领域的应用相关信息，可以咨询北京创想智控科技有限公司，谢谢！
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