一种激光焊接机焊缝跟踪系统及焊缝跟踪方法技术方案

本发明专利技术公开了一种激光焊接机焊缝跟踪系统，其中，CCD视觉传感器将其采集的光信号转换成按时序串行输出的图像数据，以获取焊缝路径图像，该图像处理模块用于对焊缝路径图像进行预处理，计算出实际的焊缝路径宽度和跟踪方向，结合检测得到的工件高度，输出实际焊接轨迹数据，主控模块用于对实际焊接轨迹数据进行处理，并且根据处理结果发出控制指令，数控驱动模块用于执行主控模块的控制指令驱动一激光焊头，并调节该激光焊头的位置以及控制该激光焊头的焊接动作。本发明专利技术不仅实现了自动化激光焊接，还具有偏差小、精度高、焊接质量好等优势。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种激光焊接机焊缝跟踪系统，其中，CCD视觉传感器将其采集的光信号转换成按时序串行输出的图像数据，以获取焊缝路径图像，该图像处理模块用于对焊缝路径图像进行预处理，计算出实际的焊缝路径宽度和跟踪方向，结合检测得到的工件高度，输出实际焊接轨迹数据，主控模块用于对实际焊接轨迹数据进行处理，并且根据处理结果发出控制指令，数控驱动模块用于执行主控模块的控制指令驱动一激光焊头，并调节该激光焊头的位置以及控制该激光焊头的焊接动作。本专利技术不仅实现了自动化激光焊接，还具有偏差小、精度高、焊接质量好等优势。【专利说明】
本专利技术涉及激光焊接、跟踪技术，尤其涉及。
技术介绍
在现有的激光焊接过程中，激光光斑移动路径是由操作者以描点的方式编程设定的一条激光光斑移动路径。这种方法对坡口的加工、工件的装配精度要求很高，而且有些焊缝的形状很难用数学方法表示出来，由于操作者描点时主观上存在偏差，被焊零件在加工、上夹过程中存在尺寸偏差，以及在焊接过程中受热产生的变形等多重因素的影响，使得实际焊缝轨迹与焊接接缝的轨迹之间产生一定偏差，对焊接过程的稳定完成及焊接质量产生了直接的影响，特别是对一些复杂曲线焊缝的焊接。目前，激光焊接焊缝轨迹虽已采用编程方式实现自动运行，但仍没有实现自动修正与补偿，实际与过程控制系统相差无几。现阶段，国内焊缝跟踪技术可以说是种类繁多，譬如机械式跟踪、光电式跟踪、红外线跟踪等，但大部分技术成熟度不够，存在较多的问题和不足。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供，其中，通过与激光焊头同步运动的CCD视觉传感器检测待焊焊缝的位置，然后通过主控模块对所测的激光焊头的实际位置与其理论路径进行比较，根据比较的结果修正激光焊头的位置，从而达到焊缝轨迹自动跟踪的目的，不仅实现了自动化激光焊接，还具有偏差小、精度高、焊接质量好等优势。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案。一种激光焊接机焊缝跟踪系统，其包括有:一 CCD视觉传感器，用于将其采集的光信号转换成按时序串行输出的图像数据，以获取焊缝路径图像；一图像处理模块，其连接于CCD视觉传感器，该图像处理模块用于对焊缝路径图像进行预处理，计算出实际的焊缝路径宽度和跟踪方向，结合检测得到的工件高度，输出实际焊接轨迹数据；一主控模块，其连接于图像处理模块，该主控模块用于对实际焊接轨迹数据进行处理，并且根据处理结果发出控制指令；一数控驱动模块，其连接于主控模块，该数控驱动模块用于执行主控模块的控制指令驱动一激光焊头，并调节该激光焊头的位置以及控制该激光焊头的焊接动作。优选地，还包括有:一超声波传感器，其用于对已焊部位进行检测，输出检测数据；一焊接质量信息处理模块，其连接于超声波传感器与主控模块之间，该焊接质量信息处理模块用于将超声波传感器输出的检测数据与预设的标准数据进行对比，将不符合要求的焊接部位信息传输至主控模块，由主控模块发送控制指令至数控驱动模块，并且由数控驱动模块控制激光焊头对该焊接部位进行补焊。一种激光焊接机焊缝跟踪方法，该方法包括如下步骤:步骤SI，CCD视觉传感器将其采集的光信号转换成按时序串行输出的图像数据，以获取焊缝路径图像，并且将该焊缝路径图像传输至图像处理模块；步骤S2，图像处理模块对焊缝路径图像进行预处理，计算出实际的焊缝路径宽度和跟踪方向，结合检测得到的工件高度，将实际焊接轨迹数据输出至主控模块；步骤S3，主控模块对实际焊接轨迹数据进行处理，并且根据处理结果发出控制指令至数控驱动模块；步骤S4，数控驱动模块执行主控模块发出的控制指令，并且驱动激光焊头，以调节该激光焊头的位置以及控制该激光焊头的焊接动作。优选地，该方法还包括如下步骤:步骤S5，用超声波传感器对已焊部位进行检测，并且输出检测数据至焊接质量信息处理模块；步骤S6，焊接质量信息处理模块将检测数据与预设的标准数据进行对比，将不符合要求的焊接部位信息传输至主控模块，由主控模块发送控制指令至数控驱动模块，并且由数控驱动模块控制激光焊头对该焊接部位进行补焊。优选地，步骤SI至步骤S3包括同步巡边过程，同步巡边是在焊接的同时获取焊缝的中心位置以及焊缝截面形状、尺寸。优选地，步骤SI至步骤S3包括异步巡边过程，异步巡边是利用CXD视觉传感器预先获取焊缝路径，之后按照该焊缝路径连续焊接。优选地，步骤S2中，图像处理模块对焊缝路径图像进行预处理过程包括滤波处理和锐化处理。优选地，步骤S2中，图像处理模块通过SIFT算法进行角点提取匹配，对CXD视觉传感器输出的图像数据进行拼接。优选地，步骤S2中，图像处理模块滤除焊缝路径图像中的干扰图像，得到有用图像信息，并且加强焊缝特征信号，提取焊缝特征点，凸出图像轮廓，之后进行图像拼接。优选地，步骤S6中，不符合要求的焊接部位为存在沙眼、焊缝深度不够的部位。本专利技术公开的激光焊接机焊缝跟踪系统中，CCD视觉传感器将其采集的光信号转换成按时序串行输出的图像数据，以获取焊缝路径图像，该图像处理模块用于对焊缝路径图像进行预处理，计算出实际的焊缝路径宽度和跟踪方向，结合检测得到的工件高度，输出实际焊接轨迹数据，主控模块用于对实际焊接轨迹数据进行处理，并且根据处理结果发出控制指令，数控驱动模块用于执行主控模块的控制指令驱动一激光焊头，并调节该激光焊头的位置以及控制该激光焊头的焊接动作。本专利技术相比现有技术而言的有益效果在于，通过焊缝跟踪自动完成焊接过程，使得激光焊接过程实现了自动化与智能化，大大提高激光焊接加工的效率，提升激光焊接技术水平，特别适合对接型、角接型、波浪型焊缝以及其它不规则焊缝的焊接，同时，降低了生产成本。通过对焊缝的实时自动跟踪与调整，可有效避免受多种客观因素影响而造成焊接偏移等质量问题，有效提高焊接质量，由于焊接过程是自动完成的，使得人工描点编程的工作量可以减少甚至忽略，从而降低生产成本，改善劳动条件。【专利附图】【附图说明】图1为激光焊接机焊缝跟踪系统的结构框图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作更加详细的描述。本专利技术公开了一种激光焊接机焊缝跟踪系统，如图1所示，其包括有:一 CCD视觉传感器10，用于将其采集的光信号转换成按时序串行输出的图像数据，以获取焊缝路径图像，通过该CCD视觉传感器10可以实现对焊缝位置的高速、高精度的连续拍照，以获取焊缝的中心位置及焊缝截面形状和尺寸等特征参数。一图像处理模块20，其连接于CXD视觉传感器10，该图像处理模块20用于对焊缝路径图像进行预处理，计算出实际的焊缝路径宽度和跟踪方向，结合检测得到的工件高度，输出实际焊接轨迹数据，该工件高度用于调整焊头的竖直位置。进一步地，该图像处理模块20存在异步分时和同步实时两种应用模式，且同步实时应用的图像处理环节是基于嵌入式系统，因此，图像处理系统的设计方向是高速、高精度、可移植的。此外，由于CCD视觉传感器10所拍摄的图像是局部的、断续的，所以需要对图像进行拼接。该图像处理模块20的主要研究内容是，通过嵌入式系统的设计以及图像处理软件的开发，辅以计算机功能，过滤得到焊缝图像中有用的信息，加强焊缝特征信号，提取焊缝特征点，突出图像轮廓，保留关于物体边有用的结构信息，进行有用图像的拼接，计算并输出焊缝宽度、高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄品桦，安业勋，岳民栋，张伟，何林，
申请(专利权)人：深圳市光大激光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：