基于ccd傳感器的焊接參數(shù)圖像采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于焊接圖像處理設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種基于CCD傳感器的焊接參數(shù)圖像采集系統(tǒng)，焊接電源與焊槍連接，焊槍與氣體保護(hù)罐相連通，焊槍兩側(cè)固定安裝有相機(jī)和小功率激光器，相機(jī)內(nèi)設(shè)有CCD傳感器，焊槍設(shè)置在行走機(jī)構(gòu)上方，行走機(jī)構(gòu)包括運(yùn)動(dòng)小車、位于運(yùn)動(dòng)小車上的焊接工件，行走機(jī)構(gòu)與步進(jìn)電機(jī)連接，步進(jìn)電機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制器連接；傳感器系統(tǒng)一端與行走機(jī)構(gòu)連接，另一端與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與CCD傳感器連接，CCD傳感器與計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型的有益效果是：能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并存儲(chǔ)焊接過(guò)程中的電信號(hào)和圖像信息，可以從圖像信息中得到更加豐富的焊接質(zhì)量信息。
【專利說(shuō)明】基于CCD傳感器的焊接參數(shù)圖像采集系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于焊接圖像處理設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種基于CCD傳感器的焊接參數(shù)圖像采集系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]焊接電流和電弧電壓是電弧焊接過(guò)程中最重要的兩個(gè)工藝參數(shù)，它們的變化直接影響過(guò)程中的各種動(dòng)態(tài)行為，并影響焊縫成形及最終的焊接質(zhì)量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，焊接中的熔池包含了豐富的焊接質(zhì)量信息。在現(xiàn)有技術(shù)中，有采用同步控制拍攝高速攝像和數(shù)據(jù)采集技術(shù)的，建立了高速圖像和工藝參數(shù)的同步記錄與分析系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)高速圖像和工藝參數(shù)波形的播放和分析。但是受相機(jī)內(nèi)存的限制，能夠采集的時(shí)長(zhǎng)有限，不適用于工業(yè)焊接的監(jiān)測(cè)過(guò)程。也有的技術(shù)對(duì)TIG焊中熔池正面幾何形狀參數(shù)進(jìn)行了視覺(jué)檢測(cè)，這種方法數(shù)據(jù)處理過(guò)程繁瑣，不適用于實(shí)際工程運(yùn)用。激光結(jié)構(gòu)光視覺(jué)是三維視覺(jué)的主要方法之一，其精度高，運(yùn)算速度快，在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域得到了較廣泛的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種焊接參數(shù)的圖像采集分析系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并存儲(chǔ)焊接過(guò)程中的電信號(hào)和圖像信息，可以從圖像信息中得到更加豐富的焊接質(zhì)量信息。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種基于CCD傳感器的焊接參數(shù)圖像采集系統(tǒng)，包括焊接電源、焊槍、計(jì)算機(jī)、保護(hù)氣體罐，所述焊接電源與所述焊槍連接，所述焊槍與所述氣體保護(hù)罐相連通，其特征在于還包括數(shù)據(jù)采集卡、傳感器系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu)，所述焊槍兩側(cè)固定安裝有相機(jī)和小功率激光器，所述相機(jī)內(nèi)設(shè)有CCD傳感器，所述焊槍設(shè)置在所述行走機(jī)構(gòu)上方，所述行走機(jī)構(gòu)包括運(yùn)動(dòng)小車、位于運(yùn)動(dòng)小車上的焊接工件，所述行走機(jī)構(gòu)與步進(jìn)電機(jī)連接，所述步進(jìn)電機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制器連接；所述傳感器系統(tǒng)一端與所述行走機(jī)構(gòu)連接，另一端與所述數(shù)據(jù)采集卡連接，所述數(shù)據(jù)采集卡與所述CCD傳感器連接，所述CCD傳感器與所述計(jì)算機(jī)連接；所述傳感器系統(tǒng)包括電流傳感器、電壓傳感器，所述電流傳感器與所述電壓傳感器通過(guò)運(yùn)放模塊與所述數(shù)據(jù)采集卡連接。
[0006]所述相機(jī)還包括濾波器和放大器，所述(XD傳感器、所述濾波器和所述放大器依次連接。
[0007]所述相機(jī)的鏡頭前端設(shè)有濾光片和減光片。
[0008]所述(XD傳感器為MVD750E、CMOS數(shù)字工業(yè)相機(jī)。
[0009]所述焊接電源的型號(hào)為EWM的TETRIX521焊接電源。
[0010]所述數(shù)據(jù)采集卡的型號(hào)為NI USB-6251。
[0011]所述焊接電源內(nèi)設(shè)有電源模塊。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:能夠?qū)崟r(shí)采集焊接過(guò)程包括電流、電壓、圖像信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與圖像信息的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，并實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的同步，利用激光結(jié)構(gòu)光視覺(jué)對(duì)焊縫下塌深度的分析結(jié)果與實(shí)物基本一致，可以從圖像信息中得到更加豐富的焊接質(zhì)量信息。另外，本實(shí)用新型能夠?qū)Σ僮鬟^(guò)程進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間自動(dòng)采集、存儲(chǔ)，而且實(shí)現(xiàn)了通過(guò)視覺(jué)和激光對(duì)焊接質(zhì)量的檢測(cè)，檢測(cè)速度快、精度高，解決了現(xiàn)有技術(shù)記錄時(shí)間短暫以及檢測(cè)精確度不高的問(wèn)題，適于在實(shí)際焊接中應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)圖。
[0015]圖中，1、焊接電源，2、焊槍，3、數(shù)據(jù)采集卡，4、計(jì)算機(jī)，5、保護(hù)氣體罐，6、相機(jī)，7、小功率激光器，8、運(yùn)動(dòng)小車，9、焊接工件，10、步進(jìn)電機(jī)，11、運(yùn)動(dòng)控制器，12、電流傳感器，13、電壓傳感器，14、運(yùn)放模塊,15、電源模塊,16、傳感器系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做出說(shuō)明。
[0017]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型提供一種基于CCD傳感器的焊接參數(shù)圖像采集系統(tǒng)，包括焊接電源1、焊槍2、數(shù)據(jù)采集卡3、計(jì)算機(jī)4、行走機(jī)構(gòu)、保護(hù)氣體罐5、傳感器系統(tǒng)16，所述焊接電源1與所述焊槍2連接，所述焊槍2與所述氣體保護(hù)罐相連通，所述焊槍2兩側(cè)固定安裝有相機(jī)6和小功率激光器7，所述相機(jī)6包括依次連接的CCD傳感器、濾波器和放大器，所述相機(jī)6的鏡頭前端設(shè)有濾光片和減光片，所述焊槍2設(shè)置在所述行走機(jī)構(gòu)上方，所述行走機(jī)構(gòu)包括運(yùn)動(dòng)小車8、位于運(yùn)動(dòng)小車8上的焊接工件9，所述行走機(jī)構(gòu)與步進(jìn)電機(jī)10連接，所述步進(jìn)電機(jī)10與運(yùn)動(dòng)控制器11連接。所述傳感器系統(tǒng)16 —端與所述行走機(jī)構(gòu)連接，另一端與所述數(shù)據(jù)采集卡3連接，所述數(shù)據(jù)采集卡3與所述CCD傳感器連接，所述(XD傳感器與所述計(jì)算機(jī)4連接。傳感器系統(tǒng)16包括電流傳感器12、電壓傳感器13，所述電流傳感器12與所述電壓傳感器13通過(guò)運(yùn)放模塊14與所述數(shù)據(jù)采集卡3連接。
[0018]所述CCD傳感器選用PhotonFocus公司的MVD750E、CMPS數(shù)字工業(yè)相機(jī)6。
[0019]焊接電源1為EWM的TETRIX521焊接電源1。
[0020]所述數(shù)據(jù)采集卡3的型號(hào)為NI USB-6251。
[0021]所述焊接電源1內(nèi)設(shè)有電源模塊15，用于輸出電壓和電流。
[0022]電流、電壓傳感器13均為閉環(huán)霍爾器件，采用霍爾補(bǔ)償原理，可隔離測(cè)量AC、DC、脈沖信號(hào)；運(yùn)放模塊14利用等效電阻將電流傳感器12輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出到NI USB-6251數(shù)據(jù)采集卡3。數(shù)據(jù)采集卡3采集電流、電壓、相機(jī)6觸發(fā)信號(hào)到計(jì)算機(jī)4。
[0023]CCD傳感器選用PhotonFocus公司生產(chǎn)的MV-D750E、CMOS數(shù)字工業(yè)相機(jī)6。試驗(yàn)中，CCD傳感器和小功率激光器7分別安裝固定在焊槍2前后兩側(cè)隨著焊槍2 —起運(yùn)動(dòng)。為了有效濾除焊接過(guò)程中電弧光對(duì)相機(jī)6取像的影響，根據(jù)不同的焊接工藝在鏡頭前加不同型號(hào)的濾光片和減光片。
[0024]電信號(hào)和圖像信息的采集與實(shí)時(shí)保存在電信號(hào)的采集過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集卡3可以分別采集電壓、電流和相機(jī)6觸發(fā)脈沖電信號(hào)的采集，采集到的圖像以位圖文件進(jìn)行保存。
[0025]在焊縫下塌深度檢測(cè)中，固定于焊槍2前端的小功率激光器7發(fā)出一束一字線形激光，照射于焊縫表面，CCD傳感器從后上方對(duì)激光條紋投射區(qū)域進(jìn)行采像。移動(dòng)小車帶動(dòng)焊接工件9移動(dòng)，便可得到焊接工件9上激光條紋對(duì)應(yīng)的每一個(gè)位置的下塌深度信息。
[0026]使用時(shí)，焊接電源I內(nèi)的電源模塊15給電流傳感器12和電壓傳感器13進(jìn)行供電，焊接電流信號(hào)輸入端將電流信號(hào)傳給電流傳感器12，焊接電壓信號(hào)輸入端將電壓信號(hào)傳給電壓傳感器13，運(yùn)放模塊14利用等效電阻將電流傳感器12輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出到NI USB-6251數(shù)據(jù)采集卡3，電壓信號(hào)直接輸出到數(shù)據(jù)采集卡3，同時(shí)相機(jī)6出發(fā)信號(hào)也輸出到數(shù)據(jù)采集卡3，數(shù)據(jù)采集卡3將采集到的電流、電壓、相機(jī)6觸發(fā)信號(hào)輸送到計(jì)算機(jī)4。
[0027]以上對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實(shí)用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于CCD傳感器的焊接參數(shù)圖像采集系統(tǒng)，包括焊接電源、焊槍、計(jì)算機(jī)、保護(hù)氣體罐，所述焊接電源與所述焊槍連接，所述焊槍與所述氣體保護(hù)罐相連通，其特征在于還包括數(shù)據(jù)采集卡、傳感器系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu)，所述焊槍兩側(cè)固定安裝有相機(jī)和小功率激光器，所述相機(jī)內(nèi)設(shè)有CCD傳感器，所述焊槍設(shè)置在所述行走機(jī)構(gòu)上方，所述行走機(jī)構(gòu)包括運(yùn)動(dòng)小車、位于運(yùn)動(dòng)小車上的焊接工件，所述行走機(jī)構(gòu)與步進(jìn)電機(jī)連接，所述步進(jìn)電機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制器連接；所述傳感器系統(tǒng)一端與所述行走機(jī)構(gòu)連接，另一端與所述數(shù)據(jù)采集卡連接，所述數(shù)據(jù)采集卡與所述CCD傳感器連接，所述CCD傳感器與所述計(jì)算機(jī)連接；所述傳感器系統(tǒng)包括電流傳感器、電壓傳感器，所述電流傳感器與所述電壓傳感器通過(guò)運(yùn)放模塊與所述數(shù)據(jù)采集卡連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接參數(shù)圖像采集系統(tǒng)，其特征在于所述相機(jī)還包括濾波器和放大器，所述CCD傳感器、所述濾波器和所述放大器依次連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接參數(shù)圖像采集系統(tǒng)，其特征在于所述相機(jī)的鏡頭前端設(shè)有濾光片和減光片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焊接參數(shù)圖像采集系統(tǒng)，其特征在于所述CCD傳感器為MVD750E、CMOS數(shù)字工業(yè)相機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接參數(shù)圖像采集系統(tǒng)，其特征在于所述焊接電源的型號(hào)為EWM的TETRIX521焊接電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接參數(shù)圖像采集系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集卡的型號(hào)為 NI USB-6251。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接參數(shù)圖像采集系統(tǒng)，其特征在于所述焊接電源內(nèi)設(shè)有電源模塊。
【文檔編號(hào)】B23K9/095GK204221169SQ201420568228
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】劉建, 李力 申請(qǐng)人:天津?yàn)I孚企業(yè)管理咨詢有限公司