發(fā)電機(jī)紅外檢測方法及評(píng)定導(dǎo)則

備案信息

備案號(hào)：53945-2016

備案公告： 2016年第5號(hào)(總第197號(hào)) 。

《窄間隙焊縫偏差的紅外視覺傳感檢測方法及裝置》涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，特指一種對搖動(dòng)（或擺動(dòng)）或旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊縫偏差進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的紅外視覺傳感方法及裝置。

窄間隙焊縫偏差的紅外視覺傳感檢測方法及裝置專利目的

針對2014年12月以前技術(shù)存在的焊縫偏差傳感檢測精度低、適用范圍窄、工程實(shí)用性不強(qiáng)等缺點(diǎn)，《窄間隙焊縫偏差的紅外視覺傳感檢測方法及裝置》提出一種檢測精度高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、實(shí)用性好的適用于搖動(dòng)（擺動(dòng)）、旋轉(zhuǎn)電弧的窄間隙焊縫偏差的紅外視覺傳感檢測方法及裝置，通過檢測電弧運(yùn)動(dòng)至坡口兩側(cè)壁處時(shí)焊絲相對于坡口左右側(cè)壁的位置變化來獲取焊縫偏差信息。

窄間隙焊縫偏差的紅外視覺傳感檢測方法及裝置技術(shù)方案

《窄間隙焊縫偏差的紅外視覺傳感檢測方法及裝置》提出的窄間隙焊縫偏差的紅外視覺傳感檢測方法的技術(shù)方案是包括如下步驟：

1）窄間隙焊炬整體與紅外攝像系統(tǒng)一起以焊接速度向坡口前方移動(dòng)，根據(jù)電弧位置信號(hào)P_L或P_R觸發(fā)紅外攝像機(jī)采集此刻焊接區(qū)域圖像，并經(jīng)圖像采集卡送入計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)；

2）當(dāng)電弧運(yùn)動(dòng)至離坡口左、右側(cè)壁最近處時(shí)，焊絲位置信息提取模塊接收到來自圖像采集卡的焊接圖像信息，并對該圖像進(jìn)行處理，提取焊絲右位置檢測點(diǎn)至坡口左邊緣當(dāng)前距離X_1i以及焊絲左位置檢測點(diǎn)至坡口右邊緣當(dāng)前距離X_2i，并將該當(dāng)前距離送至焊縫偏差值求取模塊中；

3）焊縫偏差值求取模塊按式ΔX_i=（X_1i－X_2i）/2計(jì)算焊縫偏差的當(dāng)前檢測值ΔX_i，然后以最近n次焊縫偏差檢測值的中值或平均值作為焊縫偏差的當(dāng)前采樣值ΔX_si，n≥1；若ΔX_si=0則焊縫無偏差，若ΔX_si＞0則焊絲偏向坡口右側(cè)，若ΔX_si＜0則焊絲偏向坡口左側(cè)。

在所述步驟2）中，當(dāng)電弧運(yùn)動(dòng)至離坡口右側(cè)壁最近處（P_R信號(hào)有效）時(shí)，焊絲位置信息提取模塊根據(jù)坡口左邊緣線的橫向位置變化調(diào)整坡口左側(cè)圖像截取窗口定位點(diǎn)B_1i的橫坐標(biāo)值，截取不受電弧干擾的坡口左側(cè)圖像，提取坡口左邊緣后，求取坡口左邊緣至全局圖像左邊界的當(dāng)前距離L_2i，并通過焊絲右側(cè)圖像截取窗口截取焊絲右位置圖像后再提取焊絲中心至全局圖像左邊界的當(dāng)前距離L_1i，計(jì)算焊絲右位置檢測點(diǎn)至坡口左邊緣當(dāng)前距離X_1i=（L_1i－L_2i）；當(dāng)電弧運(yùn)動(dòng)至離坡口左側(cè)壁最近處（P_L信號(hào)有效）時(shí)，焊絲位置信息提取模塊根據(jù)坡口右邊緣線的橫向位置變化調(diào)整坡口右側(cè)圖像截取窗口定位點(diǎn)B_2i的橫坐標(biāo)值，截取不受電弧干擾的坡口右側(cè)圖像，提取坡口右邊緣后，求取坡口右邊緣至全局圖像左邊界的當(dāng)前距離L_3i，并通過焊絲左側(cè)圖像截取窗口截取焊絲左位置圖像后再提取焊絲中心至全局圖像左邊界的當(dāng)前距離L_4i，計(jì)算焊絲左位置檢測點(diǎn)至坡口右邊緣當(dāng)前距離X_2i=（L_3i－L_4i）。

當(dāng)電弧再次運(yùn)動(dòng)至離坡口右側(cè)壁最近處時(shí)，先提取坡口左邊緣至全局圖像左邊界的下次距離L_{2（i 1）}及焊絲右位置檢測點(diǎn)至全局圖像左邊界的下次距離L_{1（i 1）}，再計(jì)算焊絲右位置檢測點(diǎn)至坡口左邊緣的下次距離X_{1（i 1）}=（L_{1（i 1）}－L_{2（i 1）}），計(jì)算出焊縫偏差的下次檢測值ΔX_{（i 1）}=（X_{1（i 1）}－X_2i）/2，依此類推，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)電弧運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)對焊縫偏差的兩次檢測。

在坡口左邊緣線上的L_2i和L_{2（i 1）}檢測點(diǎn)縱坐標(biāo)值與在坡口右邊緣線上的L_3i檢測點(diǎn)縱坐標(biāo)值相同；在右位置焊絲軸心線上的L_1i和L_{1（i 1）}檢測點(diǎn)縱坐標(biāo)值與在左位置焊絲軸心線上的L_4i檢測點(diǎn)縱坐標(biāo)值相同；焊絲位置檢測點(diǎn)至全局圖像左邊界距離L_1i、L_4i或L_{1（i 1）}的最終檢測值為焊絲圖像左、右截取窗口內(nèi)、焊絲軸心線上m（m≥1）個(gè)不同位置檢測值的中值或平均值；坡口左、右邊緣至全局圖像左邊界距離L_2i、L_3i或L_{2（i 1）}的最終檢測值，為坡口左、右側(cè)圖像截取窗口內(nèi)、坡口左、右邊緣線上k（k≥1）個(gè)不同位置檢測值的中值或平均值。

在對所述圖像進(jìn)行處理時(shí)，先通過全局焊接圖像處理提取電弧區(qū)域最高點(diǎn)坐標(biāo)值，并根據(jù)電弧區(qū)域最高點(diǎn)坐標(biāo)位置的變化調(diào)整焊絲左、右側(cè)圖像截取窗口定位點(diǎn)的坐標(biāo)值；再分別對用坡口左、右側(cè)圖像截取窗口截取的小窗口坡口圖像及用焊絲左、右側(cè)圖像截取窗口截取的小窗口焊絲圖像進(jìn)行處理；在對焊絲左、右側(cè)圖像截取窗口截取的小窗口圖像進(jìn)行處理時(shí)，先進(jìn)行局部自適應(yīng)閾值分割處理，然后通過全窗口圖像的形態(tài)學(xué)腐蝕提取焊絲輪廓后，再利用Canny邊緣檢測算法提取焊絲骨架，最后計(jì)算出焊絲軸心線位置。

對于搖動(dòng)或旋轉(zhuǎn)電弧脈沖焊接場合，當(dāng)電弧運(yùn)動(dòng)至坡口左側(cè)壁或右側(cè)壁最近處（電弧位置信號(hào)P_L或P_R信號(hào)有效）時(shí)，一旦電流傳感器檢測到脈沖電弧第一個(gè)脈沖焊接電弧基值電流信號(hào)i_b來臨，即刻觸發(fā)紅外攝像機(jī)，采集此刻受電弧弧光干擾最小的焊接區(qū)域圖像，實(shí)現(xiàn)與脈沖電弧基值電流期同步的焊接圖像采集。

窄間隙焊縫偏差的紅外視覺傳感檢測方法及裝置有益效果

《窄間隙焊縫偏差的紅外視覺傳感檢測方法及裝置》與2014年12月以前技術(shù)相比，其有益效果是：

與2014年12月以前的電弧中心檢測法相比，該發(fā)明根據(jù)焊絲相對于坡口左右側(cè)壁位置信息來提取焊縫偏差量，可有效地避免電弧形態(tài)不對稱對檢測精度的影響；

與2014年12月以前的坡口單側(cè)邊緣位置檢測法相比，該發(fā)明反映的焊絲和坡口邊緣位置信息都是動(dòng)態(tài)的，無需事先建立基準(zhǔn)模板，適用于坡口間隙動(dòng)態(tài)變化場合；

對采集的焊接圖像進(jìn)行處理時(shí)，該發(fā)明根據(jù)電弧和坡口邊緣位置的變化，實(shí)時(shí)調(diào)整焊絲圖像和坡口邊緣圖像截取窗口的位置，提高了其環(huán)境適應(yīng)性；

根據(jù)相鄰兩幅焊接圖像檢測焊絲在焊接坡口內(nèi)的相對位置，可實(shí)現(xiàn)在一個(gè)電弧運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)對焊縫偏差的兩次檢測，提高了焊縫偏差檢測的實(shí)時(shí)性；

對于搖動(dòng)（或擺動(dòng)、旋轉(zhuǎn)）電弧脈沖焊接場合，該發(fā)明采用的脈沖電弧基值電流同步檢測法，可采集到電弧弧光干擾最小的焊接圖像，進(jìn)一步提高了焊縫偏差檢測精度；

《窄間隙焊縫偏差的紅外視覺傳感檢測方法及裝置》既適用于電弧運(yùn)動(dòng)頻率較低的搖動(dòng)（或擺動(dòng)）電弧窄間隙焊接場合，又可應(yīng)用于電弧運(yùn)動(dòng)頻率較高的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊接，適用范圍寬。

2020年7月，《窄間隙焊縫偏差的紅外視覺傳感檢測方法及裝置》獲得第二十一屆中國專利銀獎(jiǎng)。