一种基于机器视觉的塑料激光焊接系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于机器视觉的塑料激光焊接系统，涉及激光焊接技术领域，包括：焊接平台、焊接机构、图像采集装置和控制模块，其中控制模块包括相互连接第一图像分析单元、第二图像分析单元和控制执行单元，本发明专利技术通过在将待焊接件放置在焊接平台时，通过对放置的待焊接件进行拍摄高清图像以进行图像分析，保证对待焊接件在焊接前检测的精准性，并根据图像分析结果确定焊接机构的焊接方式，以使焊接机构能够根据待焊接件的实际状况进行焊接作业，提高了焊接过程对焊接参数控制的精准性和激光焊接的可靠性。接的可靠性。接的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的塑料激光焊接系统


[0001]本专利技术涉及激光焊接
，尤其涉及一种基于机器视觉的塑料激光焊接系统。

技术介绍

[0002]激光焊接作为塑料件焊接应用最广泛的焊接手段，其焊接的塑料件的连接可靠性有非常高的保证，因此，激光焊接被应用于诸多使用塑料件的行业，有了激光焊接，使塑料件的应用更加便捷，但现有技术利用激光焊接塑料件的技术还具有局限性。
[0003]中国专利公开号：CN103817926A公开了一种利用激光焊接塑料件的方法，包括如下步骤：1）、采用计算机控制专用板卡，输出一定频率、波长为800～1064nm的近红外线激光；焦点偏离的距离为60～90mm，光斑直径为4～5mm；2）、把待焊接的两件塑料部件夹紧在一起，让近红外线激光以偏离焦点的方式透射过第一个部件，然后被第二个部件吸收，所吸收的近红外线激光化为热能，将两个部件的接触表面熔化，形成焊接区。该专利技术的激光焊接方法可用于焊接大型焊接区域并可缩短焊接时间；由此可见，所述利用激光焊接塑料件的方法存在对焊接过程焊接参数控制不精准从而导致焊接可靠性降低的问题。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术提供一种基于机器视觉的塑料激光焊接系统，用以克服现有技术中对焊接过程焊接参数控制不精准从而导致焊接可靠性降低的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于机器视觉的塑料激光焊接系统，包括：焊接平台，焊接机构，其设置在所述焊接平台上，该焊接机构包括激光焊枪，设置在激光焊枪一端的激光焊接头，与激光焊枪远离激光焊接头一端连接的用以使激光焊接头以焊接平台为基准面摆动至执行参数对应姿态的姿态执行装置，以及与姿态执行装置连接的用以控制激光焊接头移动至对应执行位置的定位装置；图像采集装置，其设置在所述激光焊枪的中间部位，图像采集装置包括用以采集焊接前待焊接件图像的工业相机和用以采集焊接过程中焊接部位图像的红外相机；控制模块，其分别与所述焊接机构和所述图像采集装置连接，包括相互连接的第一图像分析单元、第二图像分析单元和控制执行单元；其中，第一图像分析单元与所述工业相机连接，用以在第一预设条件对工业相机拍摄的高清图像进行分析，第二图像分析单元与所述红外相机连接，用以在第二预设条件对红外相机拍摄的红外图像进行分析，控制执行单元用以根据第一图像分析单元和第二图像分析单元的分析结果控制所述激光焊枪对塑料进行焊接；其中，第一预设条件为所述图像采集装置采集到待焊接件被放置在所述焊接平台；第二预设条件为所述激光焊接头移动至焊接部位进行焊接作业。
[0006]进一步地，所述控制执行单元在第一预设条件控制设置在所述激光焊枪上的图像
采集装置执行第一动作以采集带焊接件的第一高清图像，并根据所述第一图像分析单元对第一高清图像的分析结果确定是否执行第二动作以使所述图像采集装置采集待焊接件的第二高清图像，其中，所述第一动作为所述控制执行单元控制所述激光焊枪移动至待焊接件上方以使所述图像采集装置采集所述第一高清图像，所述第二动作为所述控制执行单元控制所述激光焊枪移动至待焊接件上方以使所述图像采集装置拍摄待焊接件的焊接部位的第二高清图像。
[0007]进一步地，所述根据第一高清图像的分析结果确定是否执行第二动作包括所述第一图像分析单元分析所述第一高清图像中所述焊接部位是否平整和分析所述焊接部位的数量，若平整，则不执行所述第二动作，若不平整，则执行所述第二动作；若焊接部位的数量大于等于2，则执行所述第二动作。
[0008]进一步地，所述第一图像分析单元还用以对所述第二高清图像进行分析以确定焊接部位的复杂度F，并将该复杂度F与复杂度标准F0进行比对以确定对所述焊接部位的焊接方式，所述复杂度F通过以下公式计算F=M1/R1+M2/R2+
…
+Mn/Rn其中，M1为第一个焊接部位的平均曲率，R1为第一个焊接部位起点至终点的直线长度，M2为第二个焊接部位的平均曲率，R2为第二个焊接部位起点至终点的直线长度，Mn为第n个焊接部位的平均曲率，Rn为第n个焊接部位起点至终点的直线长度;若F≤F0，则所述第一图像分析单元确定以第一焊接方式进行焊接；若F＞F0，则所述第一图像分析单元确定以第二焊接方式进行焊接；其中，第一焊接方式为整体焊接，第二焊接方式为分段式焊接。
[0009]进一步地，所述控制执行单元在第一焊接方式或第二焊接方式下，所述第二图像分析单元对所述的第二高清图像进行分析以确定焊接部位的倾斜度Q，所述控制执行单元将所述激光焊枪的姿态调整至与所述倾斜度相同的倾角以使激光焊接头焊接待焊接件。
[0010]进一步地，所述第二图像分析单元在对应焊接方式下，将所述红外图像中焊接部位的热区面积S与热区面积标准S0进行比对，以确定焊接参数是否符合标准，若S＜S0，所述第二图像分析单元确定所述焊接参数不符合标准，同时确定所述焊接参数的调整方式；若S≥S0，所述第二图像分析单元确定所述焊接参数符合标准；其中所述焊接参数包括激光焊枪的脉冲频率和功率。
[0011]进一步地，所述第二图像分析单元计算所述热区面积S与热区面积标准S0的面积差值C，设定C=S0
‑
S，并根据该面积差值C与面积差值标准Cb的确定对焊接参数的调整方式，若C≥Cb，所述第二图像分析单元确定所述焊接参数的调整方式为对所述激光焊枪的功率进行调节；若C＜Cb，所述第二图像分析单元确定所述焊接参数的调整方式为对所述激光焊枪的脉冲频率进行调节。
[0012]进一步地，所述第二图像分析单元计算所述面积差值C和面积差值标准Cb的第一百分比Ba，设定Ba=Cb/C
×
100%，并根据该第一百分比Ba与百分比标准的比对结果确定调节所述功率的功率调节系数，其中，所述第二图像分析单元设有第一百分比标准B1、第二百分
比标准B2、第一功率调节系数X1、第二功率调节系数X2和第三功率调节系数X3，设定B1＜B2，1＜X1＜X2＜X3＜1.2，若Ba≤B1，所述图像分析单元确定调节所述功率的功率调节系数为X1；若B1＜Ba≤B2，所述图像分析单元确定调节所述功率的调节系数为X2；若Ba＞B2，所述图像分析单元确定调节所述功率的调节系数为X3；若所述第二图像分析单元确定调节所述功率的调节系数为Xi，设定i=1，2，3，所述第二图像分析单元将调节后的功率设置为Pt，设定Pt=P
×
Xi，其中P为初始功率。
[0013]进一步地，所述第二图像分析单元计算所述面积差值C和面积差值标准Cb的第二百分比Bb，设定Bb=C/Cb
×
100%，并根据该第二百分比Bb与所述百分比标准的比对结果确定调节所述脉冲频率的频率调节系数，其中所述第二图像分析单元设有第一频率调节系数K1、第二频率调节系数K2以及第三频率调节系数K3，设定1＜K1＜K2＜K3＜1.5，若Bb≤B1，所述图像分析单元确定调节所述脉冲频率的频率调节系数为K1；若B1＜Bb≤B2，所述图像分析单元确定调节所述脉冲频率的频率调节系数为K2；若Bb＞B2，所述图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的塑料激光焊接系统，其特征在于，包括：焊接平台，焊接机构，其设置在所述焊接平台上，该焊接机构包括激光焊枪，设置在激光焊枪一端的激光焊接头，与激光焊枪远离激光焊接头一端连接的用以使激光焊接头以焊接平台为基准面摆动至执行参数对应姿态的姿态执行装置，以及与姿态执行装置连接的用以控制激光焊接头移动至对应执行位置的定位装置；图像采集装置，其设置在所述激光焊枪的中间部位，图像采集装置包括用以采集焊接前待焊接件图像的工业相机和用以采集焊接过程中焊接部位图像的红外相机；控制模块，其分别与所述焊接机构和所述图像采集装置连接，包括相互连接的第一图像分析单元、第二图像分析单元和控制执行单元；其中，第一图像分析单元与所述工业相机连接，用以在第一预设条件对工业相机拍摄的高清图像进行分析，第二图像分析单元与所述红外相机连接，用以在第二预设条件对红外相机拍摄的红外图像进行分析，控制执行单元用以根据第一图像分析单元和第二图像分析单元的分析结果控制所述激光焊枪对塑料进行焊接；其中，第一预设条件为所述图像采集装置采集到待焊接件被放置在所述焊接平台；第二预设条件为所述激光焊接头移动至焊接部位进行焊接作业。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的塑料激光焊接系统，其特征在于，所述控制执行单元在第一预设条件控制设置在所述激光焊枪上的图像采集装置执行第一动作以采集带焊接件的第一高清图像，并根据所述第一图像分析单元对第一高清图像的分析结果确定是否执行第二动作以使所述图像采集装置采集待焊接件的第二高清图像，其中，所述第一动作为所述控制执行单元控制所述激光焊枪移动至待焊接件上方以使所述图像采集装置采集所述第一高清图像，所述第二动作为所述控制执行单元控制所述激光焊枪移动至待焊接件上方以使所述图像采集装置拍摄待焊接件的焊接部位的第二高清图像。3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的塑料激光焊接系统，其特征在于，所述根据第一高清图像的分析结果确定是否执行第二动作包括所述第一图像分析单元分析所述第一高清图像中所述焊接部位是否平整和分析所述焊接部位的数量，若平整，则不执行所述第二动作，若不平整，则执行所述第二动作；若焊接部位的数量大于等于2，则执行所述第二动作。4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的塑料激光焊接系统，其特征在于，所述第一图像分析单元还用以对所述第二高清图像进行分析以确定焊接部位的复杂度F，并将该复杂度F与复杂度标准F0进行比对以确定对所述焊接部位的焊接方式，所述复杂度F通过以下公式计算F=M1/R1+M2/R2+
…
+Mn/Rn其中，M1为第一个焊接部位的平均曲率，R1为第一个焊接部位起点至终点的直线长度，M2为第二个焊接部位的平均曲率，R2为第二个焊接部位起点至终点的直线长度，Mn为第n个焊接部位的平均曲率，Rn为第n个焊接部位起点至终点的直线长度;若F≤F0，则所述第一图像分析单元确定以第一焊接方式进行焊接；若F＞F0，则所述第一图像分析单元确定以第二焊接方式进行焊接；其中，第一焊接方式为整体焊接，第二焊接方式为分段式焊接。
5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的塑料激光焊接系统，其特征在于，所述控制执行单元在第一焊接方式或第二焊接方式下，所述第二图像分析单元对所述的第二高清图像进行分析以确定焊接部位的倾斜度Q，所述控...

【专利技术属性】
技术研发人员：余承祥，王岩，张春雨，
申请(专利权)人：苏州富润泽激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：