激光焊接中窄拼缝被动光视觉检测方法

激光焊接中窄拼缝被动光视觉检测方法

李彬王兴

广东正业科技股份有限公司广东省东莞市523000

摘要：随着经济的不断发展，激光焊接技术发展越来越快，正是在这一大时代背景下激光焊接中窄拼缝被动光视觉检测方法应运而生，本文对激光焊接中窄拼缝被动光视觉检测方法的发展做出相应的探讨和研究，主要从它的发展现状和各种不同的研究方法入手进而做出相应的分析。

关键词：激光焊接，现状研究，发展意义

近些年来，激光焊接中窄拼缝被动光视觉检测方法得到了重大的发展机遇，但也面临着它发展的重大挑战。就激光焊接中窄拼缝被动光视觉检测方法的发展现阶段来看，激光焊接中窄拼缝被动光视觉检测因其为质量管控的重要环节而变得越发重要。

一、拼缝边缘检测方法的研究现状

目前，激光焊接的窄拼缝技术已广泛的应用于机械制造、航空航天以及汽车工业等众多个领域中，应用该技术在这些行业中不仅能够提高检测精度，还能够有效的的增强产品的实用性，其在提高产品质量方面也有很大优势。因此，在现阶段发展过程中对焊接拼缝的质量要求及管控越来越高，而其检测方法也成为重要的一个环节。

当研究人员对拼凑的特征提取进行研究的时候，大概可以将研究的种类分为两种，其中的一种是对拼缝的边缘特征进行全局的搜索的方法，而另一种方法是只对感兴趣的区域内将拼凑边缘特征进行提取的方法。当研究人员运用第二种方法来定位的时候那么必须要提前确定好待检测的区域范围在哪里，这样一来，他们的提取速度才会变得更加的快捷。

对于拼缝边缘特征的全局搜索，研究方法有很多。但是通常的做法是利用焊接接头和焊件表面有较大的对比度的这一特点先将图像二值化，将图像二值化之后再选用自己喜欢的滤波器将假边缘进行消除，而将多余的地方消除之后，就可以得到拼凑的边界了。

这种方法除了效率非常高之外，它的精确度还比较高。如果工作人员采用第一种方法，也就是利用全局搜索的方法，它的优点是可以利用在整个拼凑的图片中的分布规律来将两边的边缘进行提取，在有的时候拼凑的边缘会有一些不连续的地方。前面所讲的拼凑只是在焊接图片中很小的一块区域，如果利用全局搜索的话那么会浪费大量的时间和精力，并且算法的复杂度也是非常高的，极易收到其他因素的影响。

二、不同类别检测方法的探究

2.1接触式传感器检测方法的研究

接触式的拼凑跟踪传感器检测方法是利用传感器的探头直接接触到需要拼缝的坡口处的方法，这种方法可以准确的获取需要拼凑的位置信息以及和焊炬的相对拼凑偏离量，进而为之后的示教或者是拼凑提供相应的跟踪控制。并且它是属于一种接触式的光电电拼缝跟踪传感器，这种传感器具有独特的导轮，这种导轮可以与坡口进行紧密的接触，可以将导轮的位置偏移量做相应的转换，转换为一种模拟电压的形式，这种模拟电压依靠坡度的机械导向作用，就可以实现拼缝的自动跟踪，对管道焊接机器人的拼缝跟踪的相关工作进行有效控制和管理。

这种接触式传感器的方法有非常多的优点，比如说这种拼缝跟踪传感器的结构非常的简单，所以相关的工作人员操作起来就会非常的方便，并且他受外界的电磁干扰的能力比较小，所以他十分的适合对有明显坡口特征的拼缝接头进行拼缝工作。

2.2超声波传感器的检测方法的研究

超声波拼凑跟踪传感器它也有它的检测原理，他的检测原理主要是利用了超声波传感器会发射超声波，使得超声波在空气中不断的传播，当空气中的超声波不断传播直到遇到焊接工件表面的时候，超声波的信号就会被反射回来，并且反射回来的超声波再被超声波传感器接收。要有相关的工作人员依据超声波发射和接收的这段时间里计算出传相应的传感器和焊件之间的距离。如果采用超声波传感器的检测方法进行拼缝工作，那么就需要有专业的工作人员，利用超声波传感器沿着拼缝的地方由垂直的方向将超声波进行扫描工作，这种方法受外界因素影响的效果较小，但是用超声波传感器进行拼缝它的精确度有限，所以它的缺点就是测量的拼缝结果可能不够精确。

2.3电弧传感器检测方法的研究

还有一种方法就是利用电弧传感器的检测方法，进而对拼缝工作做出相应的贡献，大家都知道在利用焊接进行工作的时候，过程中会产生一些电流或者是电压的变化，这样一来就可以利用这个来判断电弧中心是不是高于拼缝中心，如果采用这种传感器进行拼缝的话，那么它的成本是比较低的，虽然它的成本比较低，但是它的实用性是非常强的，我们可以根据电弧相关的参数变化来得出与拼缝相对位置的一系列相关信息。在一些工业非常发达的国家中已经研制出了很多种电弧扫描的形式的电抓传感器。

比如说有双丝并列的传感器，还有旋转电弧传感器等。这些传感器多种多样，并且他们根据电弧相对拼缝等运动方式也是不一样的，电弧传感器它主要利用的是摆动电弧传感器，这种传感器对高辐射和周围磁场具有非常强的防干扰能力。不仅他的反应速度是非常快的，他的灵敏度也是数一数二的高。这种传感器主要适用于对那些对称形状的坡口进行拼缝的跟踪工作，不过在电弧传感器对焊接工作的实施过程当中会受很多因素的影响。

但是，这种传感器从他目前的发展状况来看，他还存在着很多的不足以及令人不满意的地方，因为这种传感器基本上还处于一种简单定性分析的水平，并且这种电弧传感器能够准确获取的拼缝信息量都是少之又少，这在很大程度上都严重限制了电弧传感器的进一步发展和生活中的广泛应用。

2.4利用磁光传感器检测方法的研究

提起磁光传感器，很多人都会认为这种传感器必须要应用在飞机裂纹的损害检测过程中，这种传感器可以对大面积的拼缝范围进行检测，并且得出的信息容易被提取出来，所以在生活中得到大量的应用。应用磁光传感器来检测焊件表面的时候，也有他自己的应用原理，磁光传感器的应用原理主要是用磁光传感器来对焊件的表面所具备的磁场分布进行检测。当对磁光传感器进行设计的时候，必须要具备一个磁光毒膜、光源和传感器。这种拼缝的方法只是对需要拼缝物的中心位置精确度非常的高，但是对一些拼缝的宽度准确性就没那么高，也就是说结果还需要进一步的测量和验证。

三、激光焊接中窄拼缝被动光视觉检测方法的研究意义

在激光焊接中应用被动光视觉检测方法的主要的目的提高焊接的精度，被动光视觉检测系统的最主要的作用有两个:首先，在焊接人员进行具体的焊接工作之前，利用被动光视觉检测方法可以检测到焊接的缝隙，进而对该缝隙做出具体的安排，为焊接的后续工作带来极大的便利。其次，工作人员在将焊接工作具体实践的过程中，有时候会出现焊接变形的情况，若应用被动光视觉检测方法，那么就可以轻易的检测出变形的拼缝位置，有利于工作人员及时发现和做出相应的处理。

结束语:近些年来被动光视觉检测方法被广泛的应用到激光焊接及相关领域中来，尤其是在航空航天行业中的一些窄拼缝和一些对接拼缝的焊接工作上，这不仅极大的提高了焊接工作的精准度，还有效的增强焊接工作的质量，起着至关重要的作用。

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