專利名稱：焊接控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中所公開的標(biāo)的物涉及一種焊接控制系統(tǒng)，且更具體而言，涉及一種用于根 據(jù)立體焊珠可視化(Stereoscopic bead visualization)來(lái)調(diào)整焊接參數(shù)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在自動(dòng)焊接操作期間，可能會(huì)由于不正確的焊機(jī)設(shè)置而形成缺陷。例如，對(duì)于特定 的焊接操作，可能沒(méi)有正確配置焊機(jī)的輸出功率、材料向焊接區(qū)中的饋送速率及/或焊機(jī) 相對(duì)于工件的速度。這些不正確的設(shè)置可造成不令人滿意的焊珠。例如，焊珠可能會(huì)不具 有正確的高度、寬度及/或在工件中的穿透深度。此外，焊機(jī)可能會(huì)耗損焊接區(qū)周圍的工件 材料-此種情況被稱為咬邊(undercut)。這些缺陷可降低焊接品質(zhì)，從而導(dǎo)致接縫較弱。 此外，可執(zhí)行額外的費(fèi)時(shí)且成本昂貴的修整工序來(lái)糾正缺陷。因此，可能期望監(jiān)測(cè)焊珠熔敷 并自動(dòng)調(diào)整焊機(jī)參數(shù)，以補(bǔ)償所檢測(cè)到的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
在下文中，對(duì)與最初所主張的本發(fā)明的范圍內(nèi)相對(duì)應(yīng)的某些實(shí)施例進(jìn)行概述。這 些實(shí)施例并非用以限制所主張的本發(fā)明的范圍，相反，這些實(shí)施例僅旨在提供對(duì)本發(fā)明的 可能形式的簡(jiǎn)要概述。實(shí)際上，本發(fā)明可囊括可能與下文中所提出的實(shí)施例類似或不同的 各種形式。在第一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括焊機(jī)，該焊機(jī)配置成用以在工件上熔敷焊珠。該系 統(tǒng)還包括多個(gè)照相機(jī)，多個(gè)照相機(jī)指向焊珠并配置成用以各自產(chǎn)生圖像。此外，該系統(tǒng)包括 控制器，該控制器配置成用以從這些圖像產(chǎn)生焊珠的立體圖像并根據(jù)立體圖像調(diào)整焊珠熔 敷的參數(shù)。在第二實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括焊接控制器，該焊接控制器配置成用以從指向熔 敷區(qū)的多個(gè)觀察點(diǎn)接收?qǐng)D像。該焊接控制器還配置成用以根據(jù)對(duì)這些圖像的差別分析，控 制影響熔敷的參數(shù)。在第三實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括多個(gè)照相機(jī)，多個(gè)照相機(jī)指向工件并配置成用以 產(chǎn)生工件上的焊接區(qū)的相應(yīng)圖像。該系統(tǒng)還包括控制器，該控制器配置成用以根據(jù)這些圖 像而產(chǎn)生焊接區(qū)的三維圖像。該控制器還配置成用以根據(jù)三維圖像，調(diào)整影響焊接區(qū)內(nèi)焊 珠的形成的參數(shù)。


在參照附圖閱讀下文中的詳細(xì)說(shuō)明后，將能更好地理解本發(fā)明的這些及其它特 征、方面及優(yōu)點(diǎn)，在全部圖式中，相同的符號(hào)代表相同的部件，在圖式中圖1為根據(jù)本技術(shù)某些實(shí)施例的具有立體視覺系統(tǒng)的自動(dòng)焊接系統(tǒng)的方塊圖，立 體視覺系統(tǒng)配置成用以根據(jù)焊珠可視化來(lái)調(diào)整焊接參數(shù)；圖2為根據(jù)本技術(shù)某些實(shí)施例的圖1所示自動(dòng)焊接系統(tǒng)的方塊圖，在該自動(dòng)焊接系統(tǒng)中，焊接激光器及光源的輸出通過(guò)物鏡而指向焊接區(qū)；圖3為根據(jù)本技術(shù)某些實(shí)施例的兩個(gè)照相機(jī)的示意圖，這兩個(gè)照相機(jī)指向焊接區(qū) 并配置成用以確定焊珠高度；圖4為根據(jù)本技術(shù)某些實(shí)施例的圖2所示自動(dòng)焊接系統(tǒng)的方塊圖，該自動(dòng)焊接系 統(tǒng)包括指向焊接區(qū)的相反側(cè)的額外照相機(jī)及光源；圖5為根據(jù)本技術(shù)某些實(shí)施例的用于根據(jù)焊接區(qū)的立體圖像來(lái)操作自動(dòng)焊機(jī)的 方法的流程圖；圖6為根據(jù)本技術(shù)某些實(shí)施例的用于檢測(cè)焊接缺陷及/或焊珠特性的方法的流程 圖；以及圖7為根據(jù)本技術(shù)某些實(shí)施例的用于調(diào)整影響焊珠熔敷的參數(shù)的方法的流程圖。元件符號(hào)列表100:自動(dòng)焊接系統(tǒng)104:焊機(jī)107 焊接區(qū)110:第二照相機(jī)114:第一定位機(jī)構(gòu)118:控制器122: 二 向色鏡124 第二反射鏡126 物鏡128 第一照相機(jī)鏡頭130 第二照相機(jī)鏡頭132 第一照相機(jī)的光敏元件133 第二照相機(jī)與焊珠之間的距離134 第二照相機(jī)的光敏元件135 從焊珠高度處的點(diǎn)發(fā)射的光線136 工件中的咬邊137 從焊珠基部處的點(diǎn)發(fā)射的光線138 照相機(jī)140 照相機(jī)142 光源143 方法流程圖144 從多個(gè)照相機(jī)捕獲焊接區(qū)的圖像146 產(chǎn)生立體/三維/差別圖像148 檢測(cè)焊接缺陷及/或焊珠特性150 調(diào)整影響焊珠熔敷的參數(shù)152 確定焊珠高度154 確定焊珠寬度156:檢測(cè)工件中的咬邊158:確定焊珠溫度160 確定焊珠成分162 確定焊珠穿透深度
102 工件 106 焊珠 108 第一照相機(jī) 112 光源
116 第二定位機(jī)構(gòu)
120 焊接激光器
123 二向色鏡的反射表面
125 第二反射鏡的反射表面
127 第一照相機(jī)與工件之間的角度
129 第二照相機(jī)與工件之間的角度
131 第一照相機(jī)與焊珠之間的距離
164 調(diào)整焊機(jī)輸出功率166 調(diào)整焊機(jī)相對(duì)于工件的速度168 調(diào)整材料向焊接區(qū)中的饋送速率
具體實(shí)施例方式在下文中，將對(duì)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。為提供對(duì)這些實(shí)施例 的簡(jiǎn)明說(shuō)明，在說(shuō)明書中可能不會(huì)對(duì)實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式的所有特征進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)了解，在任何這 種實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中一樣，必須做出大量針對(duì)具體實(shí)現(xiàn) 方式的決定以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的具體目的，例如符合與系統(tǒng)相關(guān)的及與商業(yè)相關(guān)的限制條件， 而這可隨實(shí)現(xiàn)方式的不同而不同。此外，應(yīng)了解，這種開發(fā)努力可能是復(fù)雜且費(fèi)時(shí)的，但是 對(duì)于受益于本發(fā)明的一般技術(shù)人員，卻是進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作及制造的例行程序。當(dāng)介紹本發(fā)明各實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一(a或an)”、“該(the或said) ”旨在表 示存在這些元件中的一者或多者。用語(yǔ)“包括(comprising)”、“包含(including) ”及“具 有(having)”旨在為包括性的且表示除所列元件外可能還存在額外的元件。本公開內(nèi)容的實(shí)施例可通過(guò)立體地觀察焊接區(qū)以及根據(jù)所檢測(cè)到的缺陷及/或 焊珠特性調(diào)整焊接參數(shù)，來(lái)增強(qiáng)與自動(dòng)焊接系統(tǒng)相關(guān)的焊接品質(zhì)。具體而言，自動(dòng)焊接系統(tǒng) 可包括配置成用以將焊珠熔敷到工件上的焊機(jī)。在某些實(shí)施例中，光源可配置成用以照射 焊接區(qū)。多個(gè)照相機(jī)可指向焊珠并配置成用以輸出焊珠形成的圖像。照相機(jī)可以通信方式 耦合至控制器，控制器配置成用以從輸出圖像產(chǎn)生焊珠的立體圖像或三維圖像?；蛘?，控制 器可配置成用以對(duì)輸出圖像執(zhí)行差別分析，以計(jì)算焊珠的各種幾何特性。例如，控制器可配 置成用以計(jì)算焊珠的高度及/或?qū)挾?。此外，控制器可配置成用以檢測(cè)與焊接區(qū)鄰近的工 件材料中的咬邊。在某些實(shí)施例中，第二組多個(gè)照相機(jī)可定位在工件的相反側(cè)上，與焊機(jī) 相對(duì)。這些照相機(jī)也可指向焊珠并配置成用以輸出圖像至控制器?？刂破骺闪Ⅲw地分析 這些圖像，以計(jì)算焊珠在工件中的穿透深度。在其它實(shí)施例中，控制器可執(zhí)行對(duì)圖像的光譜 分析，以確定焊珠的溫度及/或成分。根據(jù)幾何數(shù)據(jù)及光譜數(shù)據(jù)，控制器可調(diào)整焊珠熔敷參 數(shù)，以增強(qiáng)焊機(jī)性能及/或補(bǔ)償所檢測(cè)到的缺陷。例如，控制器可調(diào)整焊機(jī)輸出功率、焊機(jī) 相對(duì)于工件的速度及/或材料向焊接區(qū)中的饋送速率。換句話說(shuō)，控制器可根據(jù)立體圖像 建立反饋回路，以增強(qiáng)對(duì)自動(dòng)焊接系統(tǒng)的控制。圖1為具有立體視覺系統(tǒng)的自動(dòng)焊接系統(tǒng)100的方塊圖，其配置成用以根據(jù)焊珠 可視化來(lái)調(diào)整焊接參數(shù)。具體而言，自動(dòng)焊接系統(tǒng)100包括工件102及焊機(jī)104。焊機(jī)104 可配置成用以將焊珠106熔敷到工件102上。工件102可包含相鄰放置的兩件或更多件材 料(例如金屬、塑料等)。在某些實(shí)施例中，焊機(jī)104在同時(shí)將填充材料熔敷到焊接區(qū)107 中的時(shí)候加熱工件材料。熱量與所熔敷的填充材料的結(jié)合可形成焊珠106，并引起工件的構(gòu) 成元件的熔合，從而形成焊接接縫。任何適當(dāng)?shù)暮笝C(jī)104均可包含于自動(dòng)焊接系統(tǒng)100內(nèi)。例如，焊機(jī)104可為電子 束焊機(jī)，在電子束焊機(jī)中，高速率電子沖擊工件。來(lái)自電子沖擊的動(dòng)能可產(chǎn)生足夠的熱量以 使焊接區(qū)107內(nèi)的材料熔化，從而將工件102的元件熔合在一起?；蛘撸笝C(jī)104可為摩擦 攪動(dòng)焊機(jī)(friction stir welder)，摩擦攪動(dòng)焊機(jī)包括與工件的兩個(gè)對(duì)接板鄰近放置的旋 轉(zhuǎn)件(rotating bit)。因旋轉(zhuǎn)件貼靠工件102摩擦而產(chǎn)生的熱量可使每一個(gè)板的材料軟化，同時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將軟化的材料混合在一起，從而形成熔合接縫。焊機(jī)104也可為超聲波焊 機(jī)，在超聲波焊機(jī)中，超聲波能量引起工件102中的材料軟化并與周圍材料混合而形成熔 合接縫。在其它實(shí)施例中，焊機(jī)104可為弧焊機(jī)，例如鎢極惰性氣體保護(hù)(tungsten inert gas ；TIG)焊機(jī)、金屬焊條惰性氣體保護(hù)(metal inert gas ；MIG)焊機(jī)、屏蔽金屬弧焊機(jī) (shielded metal arc welder ；SMAW)、或焊劑芯弧焊機(jī)(flux-cored arc welder ；FCAff)以 及其它弧焊機(jī)。每一類型的弧焊機(jī)均采用與工件102之間形成電弧的電極。來(lái)自電弧的熱 量可使焊接區(qū)107內(nèi)的工件材料熔化，同時(shí)額外填充材料(例如鋼、鋁、鈦等)被熔敷，從而 形成焊珠106。焊機(jī)104也可為氣焊機(jī)，氣焊機(jī)在存在氧化劑(例如液體氧氣或空氣)的情 況下燃燒燃料(例如乙炔、丁烷、丙烷等)來(lái)產(chǎn)生足夠熱量，以使焊接區(qū)107內(nèi)的材料熔化 并形成熔合接縫。在某些實(shí)施例中，焊機(jī)104可為原子氫焊機(jī)，在原子氫焊機(jī)中，分子氫被 兩個(gè)電極之間的電弧分離成原子氫。由于氫重組，因而可釋放足夠的熱量以使工件材料熔 化。在自動(dòng)焊接系統(tǒng)100中可采用的另一類型的焊機(jī)104是等離子焊機(jī)。等離子焊機(jī)通過(guò) 電弧加熱工作氣體，且然后以高的速度(例如接近聲音的速度)排出該氣體。一旦接觸，熱 的氣體便可使工件102的材料熔化，從而形成熔合接縫。在自動(dòng)焊接系統(tǒng)100中可采用的 另一焊機(jī)104配置是焊接激光器。如下所詳細(xì)論述的那樣，從焊接激光器發(fā)出的輻射可被 集中(focus)到工件102上，從而使構(gòu)成材料熔化并形成焊珠106。在某些實(shí)施例中，焊接 激光器可與另一焊機(jī)配置(例如等離子、TIG或MIG)相結(jié)合而形成激光混合焊機(jī)。這種結(jié) 合可提高例如焊接穿透深度及/或焊接速度。自動(dòng)焊接系統(tǒng)100還包括至少第一照相機(jī)108及第二照相機(jī)110。兩個(gè)照相機(jī)108 及110均指向工件102上的焊珠106。如下所詳細(xì)論述的那樣，可將這些照相機(jī)108及110 的位置配置成獲得焊接區(qū)107的三維圖像或立體圖像?？赏ㄟ^(guò)結(jié)合從不同視角取得的兩個(gè) 二維圖像來(lái)形成立體圖像。具體而言，可將各二維圖像內(nèi)的參考點(diǎn)的位置相比較，以計(jì)算各 參考點(diǎn)相對(duì)于照相機(jī)108及110的深度。這樣，可形成立體圖像，立體圖像包括各參考點(diǎn)的 三維位置。盡管在所例示的實(shí)施例中，照相機(jī)108及110是位于焊珠106的相對(duì)側(cè)上，但是 應(yīng)了解，在替代實(shí)施例中，照相機(jī)108及110也可位于相同側(cè)上。此外，盡管在本實(shí)施例中 采用兩個(gè)照相機(jī)108及110，但是替代實(shí)施例也可包括更多個(gè)照相機(jī)(例如3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、 6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)、10個(gè)或更多個(gè)照相機(jī))，以觀察焊接區(qū)107的不同視角。另外，照相機(jī) 108及110可為配置成用以提供工件102的單獨(dú)圖像的靜止照相機(jī)或能夠每秒捕捉多個(gè)圖 像的攝影機(jī)。例如，照相機(jī)108及110可采用電荷耦合器件(charge coupled device ；CCD) 或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(complementary metal oxide semiconductor ;CM0S)，以捕捉圖 像并輸出指示這些圖像的數(shù)字信號(hào)。在某些配置中，可提供至少一個(gè)光源112以照射焊接區(qū)107。光源112可為例如白 熾燈或熒光燈、一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(lightemitting diode ；LED)、或激光器(例如二極 管激光器)。在某些配置中，將光源112定位成與焊機(jī)104鄰近，使得光源112實(shí)質(zhì)垂直于 焊珠106。這種配置可向每一照相機(jī)108及110提供有效照明，以獲得焊珠106的得到正確 照射的圖像。替代實(shí)施例可包括多個(gè)光源112，這多個(gè)光源112定位在與工件102鄰近的 各個(gè)位置處并指向焊珠106。例如，在某些實(shí)施例中，光源112可設(shè)置在每一照相機(jī)108及 110上并指向焊接區(qū)107。工件102可耦合至第一定位機(jī)構(gòu)114，第一定位機(jī)構(gòu)114配置成用以相對(duì)于焊機(jī)104移動(dòng)(例如平移、旋轉(zhuǎn)或兩者)工件102。類似地，焊機(jī)104連同照相機(jī)108及110以 及光源112可耦合至第二定位機(jī)構(gòu)116，第二定位機(jī)構(gòu)116配置成用以相對(duì)于工件102移動(dòng) (例如平移、旋轉(zhuǎn)或兩者)焊機(jī)104。此配置可使焊機(jī)104能夠沿工件102的表面熔敷焊珠 106。如下所詳細(xì)論述的那樣，工件102相對(duì)于焊機(jī)104的速度可影響焊珠106的特性。焊機(jī)104、照相機(jī)108及110、光源112、以及定位機(jī)構(gòu)114及116可以通信形式耦 合至控制器118。具體而言，控制器118可配置成用以從照相機(jī)108及110接收?qǐng)D像，并根 據(jù)這些圖像調(diào)整焊機(jī)104及/或定位機(jī)構(gòu)114及116的參數(shù)。例如，控制器118可配置成 用以使來(lái)自照相機(jī)108及110的圖像相結(jié)合，以形成焊接區(qū)107的立體圖像或三維圖像。 另外，控制器118可配置成用以對(duì)來(lái)自照相機(jī)108及110的圖像執(zhí)行差別分析，以計(jì)算焊珠 106的幾何特性。此立體圖像、三維圖像或差別圖像可使控制器118能夠檢測(cè)焊接缺陷，例 如咬邊、不正確的焊珠高度、不正確的焊珠寬度及/或不正確的穿透深度。另外，控制器118 可配置成用以提供對(duì)來(lái)自照相機(jī)108及110的圖像的光譜分析，以確定焊珠106的溫度及 /或焊珠成分。然后，控制器118可調(diào)整焊機(jī)104及/或定位機(jī)構(gòu)114及116的參數(shù)，以補(bǔ) 償所檢測(cè)到的缺陷或焊珠特性。例如，控制器118可調(diào)整焊機(jī)功率輸出及/或材料向焊珠 106中的饋送速率。另外，控制器118可通過(guò)定位機(jī)構(gòu)114及/或116控制焊機(jī)相對(duì)于工 件102移動(dòng)的速率。調(diào)整焊機(jī)參數(shù)以補(bǔ)償所檢測(cè)到的焊珠缺陷或特性可增強(qiáng)焊珠形成、提 供更牢固的焊接接縫、并實(shí)質(zhì)減少或消除費(fèi)時(shí)且成本昂貴的修整工序。在替代實(shí)施例中，系統(tǒng)100可配置成用以在工件102上熔敷涂層。例如，系統(tǒng)100 可包括氧燃料火焰涂覆裝置(oxygen fuel flame coating device)及/或等離子涂覆裝 置。與焊珠熔敷類似，涂覆裝置可將一層材料涂覆于工件102上。然后，照相機(jī)108及110 可觀察對(duì)該層的熔敷，同時(shí)控制器118根據(jù)例如所檢測(cè)到的涂層厚度及/或成分來(lái)調(diào)整熔 敷參數(shù)。類似地，控制器118可配置成用以檢測(cè)涂層中的空隙、間隙或瑕疵。此配置可通過(guò) 調(diào)整熔敷參數(shù)以補(bǔ)償所檢測(cè)到的涂層缺陷及/或特性來(lái)增強(qiáng)熔敷品質(zhì)。圖2為圖1所示的自動(dòng)焊接系統(tǒng)100的方塊圖，在自動(dòng)焊接系統(tǒng)100中，焊接激光 器及光源的輸出通過(guò)物鏡指向焊接區(qū)107。所例示的實(shí)施例包括焊接激光器120、二向色 鏡122、第二反射鏡124及物鏡126。焊接激光器120可包括配置成用以將熱量施加到工 件102上的各種類型的激光器，從而焊接各構(gòu)成元件。例如，焊接激光器120可包括固體激 光器或氣體激光器。固體激光器包括例如摻有釹的釔鋁石榴石(Nd:YAG)或摻有釹的玻璃 (Ndiglass)等增益介質(zhì)(gain medium)，增益介質(zhì)被光泵激(optically pumped)以引起例 如通過(guò)閃光燈或激光二極管的激光輻射的發(fā)射。氣體激光器包括例如二氧化碳、氫、氮、及/ 或氦等密封的氣體介質(zhì)，密封的氣體介質(zhì)被電泵激以引起激光輻射的發(fā)射。在某些實(shí)施例 中，焊接激光器120配置成用以在紅外波譜(例如大約700nm至100微米之間的波長(zhǎng))中 發(fā)射激光輻射。這種波長(zhǎng)可非常適合于激光焊接，這是因?yàn)檫@些波長(zhǎng)可向工件102提供足 夠熱量以使構(gòu)成元件熔化并有利于正確的熔合。焊接激光器120可配置成用以發(fā)射連續(xù)束 或脈沖束。如所了解的那樣，可通過(guò)改變脈沖寬度及/或脈沖頻率來(lái)調(diào)整脈沖激光器的輸 出功率。如所例示的那樣，激光輻射指向二向色鏡122，而來(lái)自光源112的光以近似垂直于 激光輻射方向的角度指向二向色鏡122。二向色鏡122包括反射表面123，反射表面123配 置成用以在允許第二頻率的光通過(guò)的同時(shí)反射第一頻率的光。例如，二向色鏡122可配置成用以在允許紅外輻射通過(guò)的同時(shí)反射可見光。在這種配置中，如果將焊接激光器120配 置成發(fā)射紅外輻射并且將光源112配置成發(fā)射可見光，則激光輻射可通過(guò)二向色鏡122，而 可見光則被表面123反射。在此配置中，來(lái)自光源112的光與來(lái)自焊接激光器120的紅外 輻射均可沿實(shí)質(zhì)平行的方向離開二向色鏡122，照射在第二反射鏡124的反射表面125上， 并指向物鏡126。在替代實(shí)施例中，可將焊接激光器120及光源112的位置顛倒，以使來(lái)自 光源112的光通過(guò)二向色鏡122而來(lái)自焊接激光器120的激光輻射則被表面123反射。物鏡126可配置成用以使激光輻射及可見光均指向工件102的焊接區(qū)107。物鏡 是與所關(guān)心的物體(例如工件102)鄰近定位的復(fù)合透鏡系統(tǒng)。如所了解的那樣，透鏡的折 射率可根據(jù)折射光的波長(zhǎng)而不同。因此，可尤其是將透鏡126配置成將來(lái)自光源112的可 見光與來(lái)自焊接激光器120的紅外輻射集中到焊珠106上。此配置既可照射焊珠106而使 得照相機(jī)108及110可觀察焊接區(qū)107，又可將激光輻射集中到工件102上以提供足夠能量 來(lái)熔化構(gòu)成材料并引起正確熔合。在某些實(shí)施例中，可將物鏡126配置成與激光輻射相比 在更大面積中集中可見光。如所了解的那樣，焊接過(guò)程本身可發(fā)出足以照射焊接區(qū)107的光。然而，由于此光 的強(qiáng)度，照相機(jī)108及110可能會(huì)無(wú)法直接從焊接區(qū)107捕獲圖像。因此，可使照相機(jī)108 及110指向焊珠106在焊接區(qū)107后面的區(qū)域(即已形成焊珠106的區(qū)域)。在這種布置 中，來(lái)自焊接區(qū)107的光可能會(huì)不足以照射焊珠106。因此，可使來(lái)自光源112的光指向此 區(qū)域，以為照相機(jī)108及110正確地照射焊珠106。在這種實(shí)施例中，物鏡126可配置成用 以在將光集中到焊珠106的不同區(qū)域上的同時(shí)，將激光輻射集中到焊接區(qū)107上。如上所述，照相機(jī)108及110可指向焊珠106，以監(jiān)測(cè)形成的各種方面。如所例示 的那樣，可將照相機(jī)108與工件102之間的角度127及照相機(jī)110與工件102之間的角度 129選擇成使每一照相機(jī)108及110直接地、沒(méi)有障礙地看到焊珠106。在某些實(shí)施例中，角 度127與129可實(shí)質(zhì)相同，以使每一照相機(jī)108及110均從實(shí)質(zhì)類似的視角觀察焊珠106。 在替代實(shí)施例中，角度127與129可不同，以向照相機(jī)108及110提供焊珠106的不同視野。 例如，在某些實(shí)施例中，照相機(jī)108可指向焊珠106的中心，而照相機(jī)110則指向焊珠106 與工件102之間的交叉點(diǎn)。這種布置可使每一照相機(jī)108及110均能夠看到焊接區(qū)107的 不同區(qū)域。在某些實(shí)施例中，角度127與129可處于近似0°至90°、5°至80°、10°至 70°、15°至60°、或大約15°至45°的范圍內(nèi)。此外，如所例示的那樣，照相機(jī)108定位于距焊珠106為距離131處，而照相機(jī)110 則定位于距焊珠106為距離133處。在某些實(shí)施例中，這些距離131與133可實(shí)質(zhì)相同。替 代實(shí)施例可包括不同的距離131與133，使得每一照相機(jī)108及110檢查焊接區(qū)107的不同 區(qū)域。例如，距離131可小于距離133。在此配置中，照相機(jī)108可觀察焊珠106的特定區(qū) 域，而照相機(jī)110則捕獲整個(gè)焊接區(qū)107?？赏ㄟ^(guò)改變每一照相機(jī)108及110的焦距來(lái)實(shí)現(xiàn) 類似的布置。例如，距離131與133可實(shí)質(zhì)類似，但是照相機(jī)108可具有更大的焦距，使得 照相機(jī)108集中在焊珠106的特定區(qū)域上。如所了解的那樣，照相機(jī)108及110可定位于 距焊接區(qū)107足夠距離處，以確保照相機(jī)108及110不被暴露于可能會(huì)干擾照相機(jī)運(yùn)行的 過(guò)多熱量中。在某些實(shí)施例中，照相機(jī)108及110可包括位于照相機(jī)鏡頭與焊接區(qū)107之間的 濾光器，以降低進(jìn)入照相機(jī)鏡頭的光的光度及/或限制進(jìn)入照相機(jī)鏡頭的光的頻率。例如，濾光器可包括紫外線(UV)過(guò)濾元件，配置成用以使光檢測(cè)元件(例如C⑶或CMOS)避開從 焊接區(qū)107發(fā)射的UV輻射。類似地，濾光器可配置成用以阻擋來(lái)自焊接激光器120的紅外 線(IR)輻射。此外，濾光器可配置成用以降低進(jìn)入照相機(jī)108及110的可見光的光度。例 如，在某些實(shí)施例中，焊接過(guò)程可發(fā)射可見光譜中的強(qiáng)烈電磁輻射。這些發(fā)射可使照相機(jī) 108及110內(nèi)的敏感的光檢測(cè)元件過(guò)載。因此，濾光器可使照相機(jī)108及110能夠有效地從 焊接區(qū)107捕獲圖像。照相機(jī)108及110配置成用以以電子方式捕獲圖像并傳送所捕獲的圖像至控制器 118?？刂破?18可通過(guò)形成立體圖像或三維圖像或通過(guò)對(duì)所捕獲的圖像執(zhí)行差別分析來(lái) 分析圖像。然后，控制器118可根據(jù)分析來(lái)確定焊珠高度(h)及/或焊珠寬度(W)。焊珠高 度(h)是焊珠106相對(duì)于基線位置的高度。例如，如所例示的那樣，基線位置是工件102面 向照相機(jī)108及110的表面。因此，可將焊珠高度(h)定義為焊珠106相對(duì)于工件表面的 高度。焊珠寬度(w)是焊珠106垂直于焊珠形成方向(例如沿工件102的表面)的寬度。 如下所詳細(xì)論述的那樣，各種參數(shù)(例如焊機(jī)輸出、填料饋送速率及/或焊機(jī)速度)可影響 焊珠高度(h)及/或焊珠寬度(w)。控制器118可配置成用以調(diào)整焊機(jī)104及/或定位機(jī) 構(gòu)114及116的參數(shù)，以建立所期望的焊珠高度(h)及/或焊珠寬度(w)。根據(jù)立體可視化 來(lái)提供焊珠高度(h)及/或焊珠寬度(w)的反饋控制可增強(qiáng)焊珠形成，并實(shí)質(zhì)減少或消除 修整工序。盡管在本實(shí)施例中例示兩個(gè)照相機(jī)108及110，但是應(yīng)了解，可采用一個(gè)照相機(jī)從 兩個(gè)不同的視角捕獲圖像，以形成立體圖像或使控制器118能夠執(zhí)行對(duì)這些圖像的差別分 析。例如，在某些實(shí)施例中，兩個(gè)光纜(fiber optic cable)可延伸至在不同觀察點(diǎn)處與焊 珠106鄰近定位的透鏡。這些光纜可耦合至多路復(fù)用器(multiplexer)，以向照相機(jī)提供 來(lái)自每一觀察點(diǎn)的圖像。具體而言，可在空間或時(shí)間上對(duì)來(lái)自每一光纜的圖像進(jìn)行多路復(fù) 用。例如，如果將照相機(jī)配置成在空間上對(duì)圖像進(jìn)行多路復(fù)用，則每一光纜均可將圖像投射 到照相機(jī)圖像傳感器件(例如C⑶或CMOS)的不同部分上。在此配置中，可使來(lái)自一個(gè)觀 察點(diǎn)的圖像指向圖像傳感器件的上部，而使來(lái)自另一觀察點(diǎn)的圖像指向圖像傳感器件的下 部。因此，圖像傳感器件可以一半的分辨率掃描每一圖像。換句話說(shuō)，掃描分辨率與在空間 上多路復(fù)用的信號(hào)的數(shù)量成反比。如所了解的那樣，與較高分辨率掃描相比，較低分辨率掃 描向控制器118提供的與焊珠106相關(guān)的信息較少。因此，在空間上多路復(fù)用的信號(hào)的數(shù) 量可受足以使控制器118識(shí)別焊接缺陷及/或焊珠特性的最小分辨率限制?；蛘撸晒饫| 提供的圖像可在時(shí)間上被多路復(fù)用。例如，照相機(jī)(例如攝影機(jī))可使用圖像傳感器件的 全部分辨率來(lái)交替地從每一觀察點(diǎn)掃描圖像。利用此技術(shù)，可使用圖像傳感器件的全部分 辨率，但是掃描頻率可與所掃描的觀察點(diǎn)的數(shù)量成比例地降低。例如，如果掃描兩個(gè)觀察點(diǎn) 并且照相機(jī)的幀速率是200幀每秒，則照相機(jī)僅能夠從每一觀察點(diǎn)以100幀每秒掃描圖像。 因此，在時(shí)間上多路復(fù)用的信號(hào)的數(shù)量可受所期望的掃描頻率限制。圖3為指向焊接區(qū)107并配置成用以確定焊珠高度(h)的兩個(gè)照相機(jī)108及110 的示意圖。如上所述，控制器118可計(jì)算焊珠高度(h)的一種方法是通過(guò)對(duì)來(lái)自每一照相 機(jī)108及110的圖像執(zhí)行差別分析。如所例示的那樣，照相機(jī)108包括鏡頭128，而照相機(jī) 110則包括鏡頭130。鏡頭128定位于距照相機(jī)108的光敏元件132為距離(f)處。類似 地，鏡頭130定位于距照相機(jī)110的光敏元件134為距離(f)處。如所了解的那樣，距離(f)對(duì)應(yīng)于鏡頭128與130的焦距。盡管在本實(shí)施例中，每一照相機(jī)108及110的焦距(f) 均相同，但是在替代實(shí)施例中，照相機(jī)108及110的焦距(f)可不同。每一照相機(jī)108及110相隔距離(d)且距工件102為距離R定位?？捎绕鋵⑦@些 距離配置成使每一照相機(jī)108及110能夠從類似的視角查看焊珠106。從焊珠106 (例如 通過(guò)來(lái)自光源112的反射光)發(fā)射的光分別穿過(guò)鏡頭128與130，并被投射到光敏元件132 與134上。例如，從焊珠高度(h)處的點(diǎn)發(fā)射的光線135與從焊珠106的基部處的點(diǎn)發(fā)射 的光線137可穿過(guò)每一鏡頭128與130，并照射在光敏元件132與134上。光線135與光線 137在元件132上的投射點(diǎn)之間的距離表示為距離L。類似地，光線135與光線137在元件 134上的投射點(diǎn)之間的距離表示為距離R。根據(jù)L與R之間的長(zhǎng)度差以及焊接系統(tǒng)100的 幾何配置，可計(jì)算焊珠高度(h)。具體而言，可根據(jù)以下方程式計(jì)算焊珠高度(h)h =卻
R-L如所了解的那樣，在替代實(shí)施例中，照相機(jī)108及110的位置與方向可有所變化。 這些變化可導(dǎo)致焊珠高度(h)與距離L及R之間的關(guān)系被修改。然而，應(yīng)了解，無(wú)論特定配 置如何，均可根據(jù)對(duì)來(lái)自照相機(jī)108及110的圖像的差別分析來(lái)計(jì)算焊珠高度(h)，其中照 相機(jī)108及110位于鄰近并指向焊珠106的不同位置處。根據(jù)所測(cè)量的焊珠高度(h)，控制 器118可調(diào)整某些焊機(jī)參數(shù)，以確保焊珠高度(h)對(duì)應(yīng)于所制定的范圍。這樣，可實(shí)現(xiàn)正確 的焊珠形成，從而增強(qiáng)接縫強(qiáng)度并實(shí)質(zhì)減少或消除修整工序。圖4為圖2所示的自動(dòng)焊接系統(tǒng)100的方塊圖，自動(dòng)焊接系統(tǒng)100包括指向焊接 區(qū)107的相反側(cè)的額外照相機(jī)及至少一個(gè)光源。具體而言，本實(shí)施例包括位于工件102的 與照相機(jī)108實(shí)質(zhì)相對(duì)的側(cè)上的照相機(jī)138以及位于工件102的與照相機(jī)110實(shí)質(zhì)相對(duì)的 側(cè)上的照相機(jī)140。這兩個(gè)照相機(jī)138及140均指向焊珠106的相反側(cè)。另外，本實(shí)施例包 括光源142，光源142位于工件102的與物鏡126實(shí)質(zhì)相對(duì)的側(cè)上，并配置成用以投射實(shí)質(zhì) 垂直于工件102的光。與光源112類似，光源142可包括任何適當(dāng)?shù)墓猱a(chǎn)生機(jī)構(gòu)，例如白熾 燈泡或熒光燈、一個(gè)或多個(gè)LED及/或激光器二極管。可將光源142定位成以足夠的強(qiáng)度 照射焊珠106的相反側(cè)，以使照相機(jī)138及140觀察焊珠106。由于照相機(jī)138及140位于焊珠106的相反側(cè)上，因而照相機(jī)138及140可能會(huì) 無(wú)法觀察焊珠高度(h)及焊珠寬度(w)。然而，照相機(jī)138及140可配置成用以產(chǎn)生指示穿 透深度P的圖像。如所了解的那樣，焊接的強(qiáng)度可取決于實(shí)現(xiàn)焊珠106徹底穿透工件102。 因此，將照相機(jī)138及140定位在工件102的相反側(cè)上可使控制器118能夠根據(jù)差別分析 或根據(jù)焊接區(qū)107的立體圖像或三維圖像的產(chǎn)生來(lái)計(jì)算穿透深度P。例如，關(guān)于計(jì)算焊珠 高度(h)，控制器118可執(zhí)行與上述方法類似的計(jì)算。具體而言，控制器118可對(duì)來(lái)自照相 機(jī)138及140的圖像執(zhí)行差別分析，以計(jì)算工件102的面向照相機(jī)138及140的表面與焊 珠106之間的距離N。然后，可通過(guò)從工件102的厚度T中減去距離N來(lái)計(jì)算穿透深度P。 這樣，控制器118可調(diào)整焊接參數(shù)，以確保獲得正確的穿透深度P。另外，圖4例示工件102中可被照相機(jī)108及110觀察到的咬邊136。咬邊136是 指其中工件102與焊接區(qū)107鄰近的材料被耗損的狀況。具體而言，不正確的焊機(jī)輸出功 率及/或焊機(jī)104相對(duì)于工件102的不正確的速度可造成咬邊136，這是因?yàn)檫^(guò)多的工件材 料熔化并流進(jìn)焊珠106中。由于咬邊136可降低工件102的強(qiáng)度，因而如果存在咬邊136
10狀況，則可能會(huì)執(zhí)行成本昂貴且費(fèi)時(shí)的修補(bǔ)操作，從而增加制造成本。因此，根據(jù)立體可視 化對(duì)焊接參數(shù)(例如焊機(jī)輸出功率及/或焊機(jī)速度)進(jìn)行自動(dòng)控制可實(shí)質(zhì)減少或消除咬邊 136，從而降低制造成本。圖5為用于根據(jù)焊接區(qū)107的立體圖像來(lái)操作自動(dòng)焊接系統(tǒng)100的方法143的流 程圖。首先，如方塊144所表示，從多個(gè)照相機(jī)捕獲焊接區(qū)107的圖像。如上所述，此步驟 可包括從通過(guò)空間多路復(fù)用器或時(shí)間多路復(fù)用器耦合至多個(gè)光纜的單一照相機(jī)捕獲圖像。 然后，如方塊146所表示，產(chǎn)生立體圖像、三維圖像或差別圖像。例如，控制器118可通過(guò)對(duì) 來(lái)自照相機(jī)108及110的圖像執(zhí)行差別分析，根據(jù)上述計(jì)算來(lái)計(jì)算焊珠高度(h)?；蛘撸?制器118可配置成用以產(chǎn)生焊接區(qū)107的立體圖像或三維圖像，以計(jì)算例如焊珠高度(h)、 寬度(w)及/或穿透深度P等特性。接著，如方塊148所表示，可檢測(cè)焊接缺陷及/或焊珠特性。例如，控制器118可 包括焊珠高度(h)的所期望范圍。控制器118可監(jiān)測(cè)焊珠高度(h)并將所計(jì)算的值與所期 望的范圍相比較。如果所計(jì)算的焊珠高度(h)處于所制定的范圍之外，則可檢測(cè)到焊接缺 陷。對(duì)于焊珠寬度⑷及/或穿透深度P，可將類似范圍輸入控制器118中。然后，控制器 118可將所計(jì)算的焊珠寬度(w)及/或穿透深度P與所制定的范圍相比較，以檢測(cè)焊接缺 陷。控制器118還可配置成用以對(duì)焊珠106執(zhí)行光譜分析，以確定溫度及成分。具 體而言，如所了解的那樣，由于構(gòu)成原子(constituentatoms)內(nèi)的電子受到激發(fā)并放松 (relax)至基態(tài)，因而每一化學(xué)元素發(fā)射不同的光譜輻射。某些焊接技術(shù)(例如弧焊接、氣 體焊接、激光混合焊接等)可向焊接區(qū)107提供足夠的能量，以激發(fā)工件102及/或填料的 原子內(nèi)的電子。通過(guò)觀察焊接區(qū)107的光譜輻射，可確定焊珠106的成分。例如，控制器118 可對(duì)來(lái)自照相機(jī)108及110的圖像執(zhí)行光譜分析，并產(chǎn)生一系列發(fā)射譜線。然后，控制器118 可將這些發(fā)射譜線與已存儲(chǔ)的已知化學(xué)元素的發(fā)射譜線相比較，從而確定焊接區(qū)107內(nèi)存 在哪些元素。例如，在某些實(shí)施例中，可向焊珠106添加填充材料，以增強(qiáng)工件102的元件 之間的熔合。填充材料可包含與工件不同的化學(xué)元素。在這種配置中，控制器118可根據(jù) 構(gòu)成焊珠106的原子的光譜分析來(lái)檢測(cè)熔敷于焊珠106內(nèi)的填料的量。在此配置中，控制 器118可確定是否向焊珠106添加適當(dāng)量的填料。由于焊接的品質(zhì)可受在工件102上熔敷焊珠106時(shí)的溫度影響，因此控制器118 可配置成用以根據(jù)光譜輻射確定焊接區(qū)107的溫度。具體而言，通過(guò)確定焊接區(qū)107內(nèi)的構(gòu) 成元素并觀察處于各種頻率的輻射的強(qiáng)度，可計(jì)算出焊接區(qū)107的溫度。然后，控制器118 可確定溫度是否偏離所制定的范圍。根據(jù)對(duì)焊接缺陷或焊珠106的特性的檢測(cè)，可調(diào)整影響焊珠熔敷的參數(shù)，如方塊 150所表示。例如，可調(diào)整焊機(jī)104的輸出功率，可調(diào)整焊機(jī)104相對(duì)于工件102移動(dòng)的速 度及/或可調(diào)整填充材料的饋送速率。這樣，可形成正確的焊珠106，從而提高焊接品質(zhì)并 節(jié)省與修整工序相關(guān)的時(shí)間及費(fèi)用。圖6為用于檢測(cè)焊接缺陷及/或焊珠特性的方法148(如圖5中的方塊148所表 示)的流程圖。如方塊152所表示，確定焊珠高度(h)。如上所述，此步驟可涉及對(duì)來(lái)自多 個(gè)照相機(jī)的圖像執(zhí)行差別分析?；蛘?，控制器118可從照相機(jī)圖像產(chǎn)生立體圖像或三維圖 像，以確定焊珠106的幾何特性，包括焊珠高度(h)。接著，可確定焊珠寬度(w)，如方塊154所表示。與焊珠高度(h)的計(jì)算類似，控制器118可根據(jù)所產(chǎn)生的立體圖像或三維圖像或 對(duì)照相機(jī)圖像的差別分析來(lái)確定焊珠寬度(《)。此外，如方塊156所表示，可檢測(cè)工件102 中的咬邊136。如上所述，咬邊136是其中工件材料在焊接過(guò)程期間被耗損的狀況。由于可 使周圍材料的強(qiáng)度降低，因而咬邊136可導(dǎo)致不令人滿意的焊接接縫。根據(jù)咬邊136的位 置，可由一個(gè)照相機(jī)或多個(gè)照相機(jī)觀察這種狀況。由一個(gè)照相機(jī)進(jìn)行的觀察可使控制器118 能夠檢測(cè)這種狀況，而由兩個(gè)或更多個(gè)照相機(jī)進(jìn)行的觀察可使控制器118能夠根據(jù)與焊珠 高度(h)的計(jì)算類似的咬邊深度計(jì)算來(lái)檢測(cè)咬邊136的程度。如方塊158所表示，可確定焊珠溫度。以光學(xué)方式確定溫度的一個(gè)方式是監(jiān)測(cè)來(lái) 自焊珠106的熱金屬的各種發(fā)射頻率的強(qiáng)度。如所了解的那樣，焊珠106的前緣可包括金 屬熔池。此液體金屬可代表焊接區(qū)107的最高溫度區(qū)域。因此，焊接池可為光譜分析提供 最高強(qiáng)度輻射。如所了解的那樣，可根據(jù)所檢測(cè)的光譜輻射來(lái)確定溫度。在某些實(shí)施例中， 控制器118可配置成用以確定焊接池及/或焊珠106的平均溫度?；蛘撸刂破?18可根 據(jù)對(duì)在步驟146中所產(chǎn)生的立體圖像或三維圖像的光譜分析來(lái)計(jì)算焊接區(qū)107的三維溫度 分布。如方塊160所表示，可確定焊珠成分。如上所述，此步驟可涉及分析發(fā)射光譜以識(shí) 別焊接區(qū)107內(nèi)的各個(gè)元素。在某些焊接操作中，填充材料可包含相對(duì)少量的在工件102中 沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的某些元素。例如，如果工件102是由鋁構(gòu)成，則可使用實(shí)質(zhì)鋁填料來(lái)增強(qiáng)焊接接 縫。然而，填充材料可包含少量(例如小于5%、4%、3%、2%、1%、0. 05%、或0. 01% )的 硅、鐵、銅、錳、鎂、鉻、鋅、鈦、或鈹以及其它元素。因此，可將控制器118配置成檢測(cè)這些元 素的量，以確定存在于焊珠106中的填料的量。例如，某些鋁填料可包含近似0.1%銅?？?將存在于填料中的銅的量輸入控制器118中。然后，控制器118可執(zhí)行對(duì)來(lái)自焊接區(qū)107 的圖像的光譜分析，以確定存在于焊珠106中的銅的比例。根據(jù)所期望的填充材料的量，控 制器118可確定焊珠106中的銅的比例是否與所期望的量一致。如所了解的那樣，對(duì)于鋁 或其它工件材料，控制器118可配置成用以檢測(cè)焊珠106中的其它元素的比例。此外，控制 器118可配置成用以根據(jù)對(duì)在步驟146中產(chǎn)生的立體圖像或三維圖像的光譜分析來(lái)計(jì)算焊 接區(qū)107的三維成分分布。 最后，如方塊162所表示，可確定焊珠穿透深度P。如上所述，可根據(jù)差別圖像分析 或從位于工件102的與焊機(jī)104相反的側(cè)上的照相機(jī)138及140產(chǎn)生的立體圖像或三維圖 像來(lái)計(jì)算穿透深度P。確保正確的穿透深度P可增強(qiáng)焊接連接的強(qiáng)度。圖7為用于調(diào)整影響焊珠熔敷的參數(shù)的方法150(如圖5中的方塊150所表示) 的流程圖。首先，如方塊164所表示，可調(diào)整焊機(jī)104的輸出功率。輸出功率可與施加至焊 接區(qū)107的熱量成正比。例如，對(duì)于弧焊機(jī)，輸出功率可影響用于熔合工件102的元件的弧 的溫度。類似地，可調(diào)整焊接激光器輸出功率以改變光束強(qiáng)度。例如，如上所述，可通過(guò)改 變脈沖式焊接激光器的頻率及/或脈沖寬度來(lái)修改激光器輸出功率。過(guò)大的焊機(jī)輸出功率 可造成咬邊136。具體而言，過(guò)大的功率可造成工件材料的額外熔化，從而形成與焊珠106 鄰近的空隙。降低輸出功率可實(shí)質(zhì)減少或消除咬邊136狀況。因此，可將控制器118配置 成如果檢測(cè)到咬邊136，則降低焊機(jī)功率。類似地，如果控制器118確定焊接池或焊珠106 的溫度處于所期望的范圍之外，則控制器118可調(diào)整輸出功率以進(jìn)行補(bǔ)償。如方塊166所表示，可調(diào)整焊機(jī)104相對(duì)于工件102的速度。具體而言，焊珠高度
1(h)、焊珠寬度(W)及穿透深度P可與焊機(jī)速度成反比。例如，隨著焊機(jī)速度增大，焊珠高度 (h)、焊珠寬度(w)及/或穿透深度P可減小。因此，可將控制器118配置成調(diào)整定位機(jī)構(gòu) 114及/或116的移動(dòng)速率，以建立能使焊珠高度(h)、焊珠寬度(w)及/或穿透深度P處 于所期望范圍內(nèi)的焊機(jī)速度。最后，如方塊168所表示，可調(diào)整填充材料向焊接區(qū)107中的饋送速率。例如，如 果控制器118確定焊珠高度(h)小于所制定的范圍，則控制器118可增大填充材料向焊接 區(qū)107中的饋送速率。相反，如果控制器118確定焊珠寬度(w)大于所制定的范圍，則控制 器118可減小填充材料向焊接區(qū)107中的饋送速率。換句話說(shuō)，焊珠高度(h)與焊珠寬度 (w)均可與材料的饋送速率成比例。因此，控制器118可調(diào)整饋送速率，以補(bǔ)償這些所檢測(cè) 的狀況。類似地，填充材料的饋送速率可影響穿透深度P。例如，不足的饋送速率可造成不 完全的接縫穿透。因此，可將控制器118配置成如果穿透深度P小于所期望的量，則增大饋 送速率。另外，如上所述，可將控制器118配置成根據(jù)焊珠成分的光譜分析來(lái)監(jiān)測(cè)焊珠106 中的填充材料的量。在某些實(shí)施例中，可將所期望的填充材料量輸入控制器118中。然后， 控制器118可調(diào)整填料饋送速率，以在焊珠106中提供所期望的填充材料量。通過(guò)根據(jù)焊 接區(qū)107的立體可視化來(lái)調(diào)整焊機(jī)功率輸出、焊機(jī)速度及/或填料饋送速率，控制器118可 提供增強(qiáng)的焊珠形成，從而提高接縫強(qiáng)度并實(shí)質(zhì)減少或消除修整工序。本書面說(shuō)明使用實(shí)例來(lái)公開本發(fā)明，包括本發(fā)明的最佳模式，并也使任何所屬領(lǐng) 域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作及使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所包含的方 法。本發(fā)明的可取得專利權(quán)的范圍由權(quán)利要求界定，并且可包括所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可想 到的其它實(shí)例。如果這些其它實(shí)例具有與權(quán)利要求的書面語(yǔ)言并無(wú)不同的結(jié)構(gòu)元件，或者 如果這些其它實(shí)例包括與權(quán)利要求的書面語(yǔ)言具有非實(shí)質(zhì)性差別的等效結(jié)構(gòu)元件，則它們 也旨在處于權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種系統(tǒng)(100)，包括焊機(jī)(104)，配置成用以在工件(102)上熔敷焊珠(106)；多個(gè)照相機(jī)(108，110)，指向所述焊珠(106)并配置成用以產(chǎn)生相應(yīng)的多個(gè)圖像；以及控制器(118)，配置成用以從所述多個(gè)圖像產(chǎn)生所述焊珠(106)的立體圖像，并根據(jù)所述立體圖像調(diào)整焊珠熔敷的參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于包括指向所述焊珠(106)的光源 (112)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述焊機(jī)(104)包括焊接激光器 (120)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于包括物鏡(126)，所述物鏡配置成用 以將來(lái)自所述焊接激光器(120)的激光輻射與來(lái)自光源(112)的光集中至所述焊珠(106)上。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述焊機(jī)(104)包括電子束焊機(jī)、摩 擦攪動(dòng)焊機(jī)、超聲波焊機(jī)、弧焊機(jī)、氣焊機(jī)、激光混合焊機(jī)、原子氫焊機(jī)、金屬焊條惰性氣體 保護(hù)焊機(jī)、鎢極惰性氣體保護(hù)焊機(jī)、等離子焊機(jī)、或其組合。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述控制器(118)配置成用以根據(jù)所 述立體圖像計(jì)算所述焊珠(106)的高度、所述焊珠(106)的寬度、或其組合。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述控制器(118)配置成用以根據(jù)所 述立體圖像檢測(cè)所述工件(102)中的咬邊(136)。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述焊珠熔敷的參數(shù)包括所述焊機(jī) (104)的輸出功率。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述焊珠熔敷的參數(shù)包括填充材料向 所述焊珠(106)中的饋送速率。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述焊珠熔敷的參數(shù)包括所述焊機(jī) (104)相對(duì)于所述工件(102)的速度。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及一種焊接控制系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，一種系統(tǒng)(100)包括焊接控制器(118)，該焊接控制器(118)配置成用以從指向熔敷區(qū)(107)的多個(gè)觀察點(diǎn)接收?qǐng)D像。該焊接控制器(118)還配置成用以根據(jù)對(duì)這些圖像的差別分析控制影響熔敷的參數(shù)。
文檔編號(hào)B23K37/00GK101927414SQ20101022030
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者A·J·西爾維亞, E·卡拉, S·麥蒂, U·D·拉波爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司