一種直焊機自動跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及焊接自動化技術(shù)，特別涉及一種直焊機自動跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]焊接技術(shù)是制造業(yè)中最為重要的工藝技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于鍋爐、壓力容器、發(fā)電設(shè)備、核設(shè)施、軍工、石油化工和管道等行業(yè)。保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、提高生產(chǎn)效率和改善勞動條件等己成為現(xiàn)代焊接制造工藝發(fā)展亟待解決的問題，而焊接自動化正是解決這一問題的有效途徑。
[0003]目前的焊接自動化實現(xiàn)主要有兩種途徑:一是使用自動焊接專機，二是使用高度智能化的焊接機器人。其中，自動焊接專機主要依賴數(shù)控編程，自動跟蹤能力較弱，當焊接裝置安裝誤差較大，或者在焊接過程中發(fā)生軌跡移位或變形時，會得不到合格的焊接產(chǎn)品。焊接機器人靈活性強，應(yīng)用范圍廣泛，并且跟蹤能力強，但是價格卻過于昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種直焊機自動跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)，能夠提高焊接質(zhì)量和降低實現(xiàn)成本等。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]—種直焊機自動跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)，包括:監(jiān)控設(shè)備、圖像預(yù)處理子系統(tǒng)、焊縫跟蹤子系統(tǒng)和焊接質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)；
[0007]監(jiān)控設(shè)備位于焊管內(nèi)，用于實時獲取焊縫位置圖像和焊縫反面成型圖像，并將獲取到的各圖像發(fā)送給圖像預(yù)處理子系統(tǒng)；
[0008]圖像預(yù)處理子系統(tǒng)，用于分別對接收到的各圖像進行預(yù)處理，并將預(yù)處理后的焊縫位置圖像發(fā)送給焊縫跟蹤子系統(tǒng)，將預(yù)處理后的焊縫反面成型圖像發(fā)送給焊接質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)；
[0009]焊縫跟蹤子系統(tǒng)，用于根據(jù)接收到的各圖像確定出焊縫位置變化，并根據(jù)焊縫位置變化調(diào)整焊槍位置；
[0010]焊接質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)，用于根據(jù)接收到的各圖像監(jiān)控焊接質(zhì)量，并在當焊接質(zhì)量不符合要求時，對焊槍的工作參數(shù)進行調(diào)整。
[0011]可見，采用本發(fā)明所述方案，實時獲取焊縫位置圖像、在圖像中識別焊縫位置并根據(jù)焊縫位置變化調(diào)整焊槍位置，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，進而提高了焊接質(zhì)量和降低了實現(xiàn)成本;而且，本發(fā)明所述方案中采用了焊縫反面成型監(jiān)控技術(shù)，實時獲取焊接質(zhì)量，當焊接質(zhì)量不符合要求時，對焊槍的工作參數(shù)進行相應(yīng)調(diào)整，從而相比于現(xiàn)有技術(shù)進一步提尚了焊接質(zhì)量。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述直焊機自動跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明所述監(jiān)控設(shè)備、焊槍、X伺服電機和Y伺服電機的連接及工作方式正面示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明所述焊槍、X伺服電機和Υ伺服電機的連接及工作方式側(cè)面示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明所述監(jiān)控設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5為本發(fā)明所述焊縫反面成型圖像的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清楚、明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明所述方案作進一步的詳細說明。
[0018]圖1為本發(fā)明所述直焊機自動跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，包括:監(jiān)控設(shè)備、圖像預(yù)處理子系統(tǒng)、焊縫跟蹤子系統(tǒng)和焊接質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)。
[0019]監(jiān)控設(shè)備位于焊管內(nèi)，用于實時獲取焊縫位置圖像和焊縫反面成型圖像，并將獲取到的各圖像發(fā)送給圖像預(yù)處理子系統(tǒng)；
[0020]圖像預(yù)處理子系統(tǒng)，用于分別對接收到的各圖像進行預(yù)處理，并將預(yù)處理后的焊縫位置圖像發(fā)送給焊縫跟蹤子系統(tǒng)，將預(yù)處理后的焊縫反面成型圖像發(fā)送給焊接質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)；
[0021 ]焊縫跟蹤子系統(tǒng)，用于根據(jù)接收到的各圖像確定出焊縫位置變化，并根據(jù)焊縫位置變化調(diào)整焊槍位置；
[0022]焊接質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)，用于根據(jù)接收到的各圖像監(jiān)控焊接質(zhì)量，并在當焊接質(zhì)量不符合要求時，對焊槍的工作參數(shù)進行調(diào)整。
[0023]其中，焊槍在X伺服電機和Υ伺服電機的驅(qū)動下進行工作，圖2為本發(fā)明所述監(jiān)控設(shè)備、焊槍、X伺服電機和Υ伺服電機的連接及工作方式正面示意圖，圖3為本發(fā)明所述焊槍、X伺服電機和Υ伺服電機的連接及工作方式側(cè)面示意圖。
[0024]以下分別對圖1所示各組成部分進行詳細說明。
[0025]—)監(jiān)控設(shè)備
[0026]監(jiān)控設(shè)備是本發(fā)明所述系統(tǒng)的主體，用于實時獲取焊縫位置圖像和焊縫反面成型圖像。
[0027]考慮到需要獲取圖像的結(jié)構(gòu)信息和線結(jié)構(gòu)光成像的優(yōu)點，本系統(tǒng)中運用線結(jié)構(gòu)光成像原理?？紤]到焊接弧光在紫光區(qū)的特征較少，因此選擇紫光線激光器，并在相機鏡頭上加裝只允許紫光透過的窄帶濾光片，同時考慮到現(xiàn)實環(huán)境中存在飛濺、煙霧、熱輻射等干擾，采集的圖像會帶有很多噪聲，因此在濾光片后可再加裝濾波片。另外，焊管內(nèi)空間有限，難以滿足相機直接拍攝的條件，可以用反光鏡來解決空間受限的問題。
[0028]相應(yīng)的，圖4為本發(fā)明所述監(jiān)控設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，包括:隔熱箱體，以及，位于隔熱箱體內(nèi)的第一激光支架、第一激光器、第一電荷親合元件(CXD，ChargeCoupled Device)相機、第一反光鏡、第二激光支架、第二激光器、第二(XD相機和第二反光鏡，其中，隔熱箱體上進一步設(shè)置有:第一高溫玻璃片和第二高溫玻璃片。
[0029]隔熱箱體的設(shè)計主要是為了防止焊接時的高溫及飛濺物損壞激光器和CCD相機等部件。
[0030]第一激光支架用于支撐第一激光器，第一激光器發(fā)射出的激光透過第一高溫玻璃片照射到焊縫位置。
[0031]第二激光支架用于支撐第二激光器，第二激光器發(fā)射出的激光透過第二高溫玻璃片照射到焊縫反面成型位置。
[0032]第一CCD相機沿焊管的管道方向放置，在第一激光器和第一反光鏡的輔助下進行實時成像，得到焊縫位置圖像。
[0033]第二CCD相機也沿焊管的管道方向放置，在第二激光器和第二反光鏡的輔助下進行實時成像，得到焊縫反面成型圖像。
[0034]另外，第一CCD相機和第二 CCD相機的鏡頭上可均加裝有只允許紫光透過的窄帶濾光片和用于減少CCD相機入光量的衰減片等。
[0035]監(jiān)控設(shè)備的安裝位置非常重要，正確的安裝才能確保兩束激光可以照到指定的位置，即焊槍正下面的管內(nèi)壁前面和后面指定距離的位置，從而才能獲取到所需的焊縫位置圖像和焊縫反面成型圖像，進而確保焊槍自動跟蹤的準確性和監(jiān)控反面成型的及時性等。
[0036]圖4所示各組成部分的具體尺寸和角度等可根據(jù)實際需要而定。
[0037]二)圖像預(yù)處理子系統(tǒng)
[0038]圖像預(yù)處理主要是為了消除圖像中的無關(guān)信息，保留有用信息。
[0039]圖像預(yù)處理子系統(tǒng)可針對接收到的各焊縫位置圖像和焊縫反面成型圖像，分別依次進行以下處理:中值濾波、自適應(yīng)閾值二值化、小區(qū)域噪聲去除、光條中心提取等。
[0040]上述各處理的具體實現(xiàn)均為現(xiàn)有技術(shù)。
[0041 ] 三)焊縫跟蹤子系統(tǒng)
[0042]焊縫跟蹤子系統(tǒng)主要是為了實現(xiàn)焊槍自動跟蹤焊縫的功能，具體的，焊縫跟蹤子系統(tǒng)每接收到一幅預(yù)處理后的焊縫位置圖像，可分別進行以下處理:根據(jù)接收到的圖像確定出當前的焊縫位置，并計算出當前的焊縫位置與之前最近一次確定出的焊縫位置之間的位置偏移量，確定該位置偏移量是否大于預(yù)定閾值，如果是，則將該位置偏移量提供給X伺服電機，利用X伺服電機相應(yīng)的調(diào)整焊槍位置。
[0043 ]如何根據(jù)接收到的圖像確定出焊縫位置為現(xiàn)有技術(shù)。
[0044]四)焊接質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)
[0045]焊接質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)主要是根據(jù)接收到的各預(yù)處理后的焊縫反面成型圖像監(jiān)控焊接質(zhì)量，并在當焊接質(zhì)量不符合要求時，對焊槍的工作