激光視覺焊縫跟蹤系統(tǒng)

在金屬制造業(yè)中，焊接是僅次于裝配和機(jī)械加工的第三大產(chǎn)業(yè)。焊接過程中存在著強(qiáng)烈的熱、煙塵和弧光，工作環(huán)境非常惡劣，對(duì)工人的體能消耗很大。而激光視覺焊縫跟蹤器由激光器、光學(xué)傳感器、中央處理器和鏡頭構(gòu)成。輸出位置結(jié)果可以直接與機(jī)械臂控制器、PLC和其他多軸控制器相連，根據(jù)實(shí)際工況外接工控機(jī)。

激光視覺焊縫跟蹤系統(tǒng)采用非接觸式，通過CCD視覺傳感方式獲取焊接過程信息，實(shí)時(shí)調(diào)整焊槍位置，是焊槍始終沿焊縫的軌跡前進(jìn)。實(shí)現(xiàn)焊接過程的自動(dòng)化關(guān)鍵是研制一套高效率的焊縫跟蹤系統(tǒng)。焊縫跟蹤，其功能是在焊接過程中自動(dòng)檢測并自動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍的位置，以便于始終跟隨焊接位置進(jìn)行焊接，焊槍與工件之間的距離始終保持恒定，從而確保焊接質(zhì)量，提高焊接效率并降低勞動(dòng)強(qiáng)度。這可以解決工件焊接熱變形、工件不一致引起的焊接質(zhì)量問題，還可以將焊工從惡劣的環(huán)境中解放出來，避免焊工身體傷害。

焊縫跟蹤系統(tǒng)主要由三部分組成：傳感器、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。傳感器是其最重要的組成部分。目前，應(yīng)用前景好的是激光視覺傳感器。

激光視覺傳感器精度高、再現(xiàn)性好，不僅可以用于焊縫跟蹤，而且可以用于檢測坡口形狀、寬度和截面，為焊接參數(shù)的自適應(yīng)控制提供依據(jù)。

激光視覺傳感器算法簡單、實(shí)時(shí)性好、實(shí)現(xiàn)較簡單、成本較低。也因?yàn)橐曈X傳感器所獲得的信息量大，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理的最新技術(shù)成果，大大增強(qiáng)了焊縫跟蹤系統(tǒng)的外部適應(yīng)能力。視覺傳感器采用的光電轉(zhuǎn)換器件最簡單的是單元感光器件，如光電二極管等;其次是一維的感光單元面陣，如面陣CCD，是二維圖像的常規(guī)感光器件。

焊縫跟蹤技術(shù)是現(xiàn)代焊接技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，焊縫跟蹤技術(shù)將在焊接制造業(yè)中起著極為重要的作用。

根據(jù)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢，結(jié)合焊接技術(shù)本身的特點(diǎn)，未來對(duì)焊縫跟蹤系統(tǒng)的要求是：跟蹤過程高精確化、現(xiàn)場使用可靠、性能穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)及連續(xù)工作時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)。

未來的焊縫跟蹤系統(tǒng)的檢測部分將以視覺傳感器為主。跟蹤方向及速度的調(diào)節(jié)將通過對(duì)電機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)，將具有智能性的模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能手段滲透到焊縫跟蹤控制中，會(huì)增強(qiáng)對(duì)非先線性系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確性，使焊接生產(chǎn)過程更具有智能性，進(jìn)而提高焊接質(zhì)量。