焊接质量实时在线检测用工业相机

计算机高速内存中，

< br>进行实时图像处理，

提取焊接熔池的特征信息，

并据此作 出在线实时判

决，

从而实现焊接质量的实时检测与闭环反馈控制 。

用机器视觉图像直接测量焊接熔池已成

为重要的研究和应用方 向，

它可用于焊缝跟踪、

焊接过程稳定性监测和熔透控制等方面 ，

有

独特的的优势。

2.

焊接熔池成像关键技术要求和视觉系统分类介绍

我们知道，焊接是在要焊件的工件表面形成局部高温，使工件表面局部熔化，形成熔

< br>池，

熔池冷却固化完成焊接。

整个焊接区域的不同部位发 光特性相差很大，

焊接中心温度通

常非常高，会形成发出耀眼强 光的等离子体，其边缘是材料熔化后的熔池，熔池温度较低，

只有很弱的光辐射，

这使视觉传感器观测区域不同部位的光强差异很大，

焊接等离子体的辐

射光强度通常远远超过焊接熔池的辐射光强，

使要观测区域的光 强动态范围非常大，

通常大

于

100d B

。

焊接在线实时检测中焊接图像通常用数字工业相机来摄取，

获得清晰熔池图像面

临的最大困难是要克服焊接等离子体形成的 强光干扰。

一般，

如果不采取措施，

焊 接实时检

测图像获取系统的入射光强会超过工业相机传感器的响应上限，

即焊接等离子体的强辐射光

是如此之强，会使一般工业相机的所有或大部分感光 单元在其曝光的短时间内达到光照饱

和，

从而使相机感光单元的 输出达到电饱和，

无法重现焊接熔池中心及边缘部分的图像细节，

熔池图像的细节会完全丢失。

为了避免熔池图像的细节信息被焊接等离子体强光淹没，

焊接

实时检测的图像获取系统必须选用动态范围尽可能大的数字 工业相机，并采取适当的滤光、

衰减或辅助脉冲照明等其他措施。

从国内外大量文献来看，焊接实时检测的图像获取系统中采集熔池图像的方法主要分

为主动式直接视觉传感和被动式直接视觉传感两大类。

主动式直 接视觉传感利用窄带复合滤

湖南科天健光电技术有限公司

RockeTech Technologies Ltd.

Tel: +86-731-88577190

湖南省长沙市开福区芙蓉中路一段

19 8

号名富公寓

1917

室

Zip:410008

Website: Http://

湖南科天健光电技术有限公司

光系统 滤除非连续光谱的电弧强光，

并采用高强度脉冲闪光作为辅助光源，

可有效地抑制弧

光获得清晰图像。

工业相机成像的光路系统 中加有与高强度脉冲闪光波长相匹配的窄带光学

滤光器，

工业相 机的快门与高强度脉冲闪光同步，

因此成像时高强度脉冲闪光能有效地抑制

弧光的干扰，

同时也抑制了其它波长的干扰，

提高图 像的信噪比。

主动式直接视觉传感系统

结构比较复杂，应用中的 调整也较困难，限制了其应用。

被动式直接视觉传感是利用焊 接过程中的自发光进行成像。被动式直接视觉传感面临

前面所述的强光干扰的问题，

所以被动式直接视觉传感通常采用动态范围尽可能大的工业相

机，< /p>

并采取适当的辅助措施。

如激光焊接中，

通常采用中性减光的办法减小强光干扰的问题；

在电弧焊接中，

对于短路电弧焊和脉冲电弧焊，

可在短路期间或基值电流期间获取图像数据；