一種基于紅外視覺的焊接質(zhì)量分析裝置及分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紅外視覺監(jiān)測(cè)焊接裝置領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于紅外視覺的焊接質(zhì)量分析裝置及分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著傳統(tǒng)工業(yè)水平要求的提升，在焊接領(lǐng)域(如TIG焊、MIG焊、CO2氣保焊、手工電弧焊、高頻電阻焊、激光焊等)，為了保證焊接件的力學(xué)性能、使用性能和安全性能達(dá)標(biāo)，焊接質(zhì)量要求也不斷嚴(yán)格。而受環(huán)境、材料、設(shè)備等因素影響，焊接缺陷在所難免，這使得重要的焊接件都要經(jīng)過質(zhì)量檢測(cè)確保合格。據(jù)調(diào)查，在焊管領(lǐng)域，我國(guó)焊接鋼管年產(chǎn)量已達(dá)5000萬噸，但其中因焊接缺陷導(dǎo)致的報(bào)廢品約占5.4%，在汽車領(lǐng)域，每年約有8000萬塊汽車板需要拼焊，此外在其他船舶、航天、建筑、特征材料等特殊焊接領(lǐng)域，其對(duì)焊接的高質(zhì)量保證要求更高。
[0003]而目前在焊接質(zhì)量分析領(lǐng)域，常見非破壞性檢測(cè)方法有超聲波探傷，電磁探傷以及射線探傷等，這些探傷方法費(fèi)用都比較昂貴、工作量大且均在焊接件成形后檢測(cè)。此時(shí)焊接缺陷已形成，產(chǎn)品如不合格只能報(bào)廢，這極易造成損失浪費(fèi)。因此，工業(yè)上亟須一種可以進(jìn)行智能識(shí)別焊接缺陷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焊接質(zhì)量的裝置，即可以在焊接過程中實(shí)時(shí)把關(guān)，一旦識(shí)別出了缺陷，立即警報(bào)并反饋采取措施的裝置。
[0004]在焊接過程傳感中，視覺傳感尤其是紅外傳感(將視覺傳感與溫度傳感集合)具有可靠性強(qiáng)、信息量豐富等特點(diǎn)。以此作為實(shí)時(shí)評(píng)判焊接質(zhì)量的依據(jù)較為可行。目前，現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的焊接質(zhì)量相關(guān)裝置可分為4種:1)焊縫熔池特性相關(guān)法；2)焊接電流電壓相關(guān)法；3)只針對(duì)激光焊接等工藝；4)焊縫位置追蹤法。如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010105629的一項(xiàng)專利一種視覺檢測(cè)傳感裝置”，其使用機(jī)器人激光焊接過程中視覺傳感獲取焊后表面形貌質(zhì)量，跟蹤焊前焊縫路線和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光焊接熔池變化，起到了一定的作用，但只局限于焊接中的熔池變化，在焊接質(zhì)量方面主要是普通視覺處理，沒有用到富含溫度信息的紅外視覺。焊接質(zhì)量監(jiān)測(cè)方式也只針對(duì)激光焊接。又如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01310133509的一項(xiàng)專利申請(qǐng)機(jī)器人焊接質(zhì)量視覺檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法”，其將視覺槍連接在焊接臂上跟隨焊槍頭運(yùn)動(dòng)，將其掃描的圖片與數(shù)據(jù)庫里數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并反饋控制，有一定的效果，但該專利中視覺槍采用普通視覺槍，固定方式只提到與焊接臂相連，對(duì)于手工焊接或其他無焊接臂的情況較難滿足，在圖像處理方面更偏向于與原數(shù)據(jù)庫的比對(duì)，并不是實(shí)時(shí)的智能識(shí)別對(duì)原數(shù)據(jù)庫里沒有的缺陷缺少判斷，另外其反饋控制系統(tǒng)較為模糊。另外再如專利文獻(xiàn)基于紅外視覺傳感的窄間隙焊接監(jiān)控及焊縫偏差檢測(cè)方法”，使用了紅外視覺，但其應(yīng)用只局限于窄間隙焊接，對(duì)焊接過程的監(jiān)控也只是針對(duì)于焊縫偏差監(jiān)測(cè)，沒有考慮其它焊接缺陷的監(jiān)測(cè)。另一方面還有使用電流電壓法相關(guān)性分析焊接質(zhì)量的裝置，由于焊接過程中的材料、環(huán)境、人為因素的影響，該數(shù)據(jù)不能完全反映焊接質(zhì)量的變化，因而分析的結(jié)果具有準(zhǔn)確度低、可靠性差、隨機(jī)性大等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上不足或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于紅外視覺的焊接質(zhì)量分析裝置及分析方法，可應(yīng)用于TIG焊、MIG焊、CO2氣保焊、激光焊、電阻焊等主流焊接生產(chǎn)領(lǐng)域，其目的在于通過對(duì)以往焊接質(zhì)量檢測(cè)裝置的重大改進(jìn)即使用基于紅外視覺的實(shí)時(shí)智能化識(shí)別手段代替低效、單一、可靠性低的檢測(cè)手段，由此解決焊接全過程的實(shí)時(shí)完整監(jiān)測(cè)的技術(shù)問題，并且提供精度高且準(zhǔn)確的焊接質(zhì)量分析與反饋措施。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于紅外視覺的焊接質(zhì)量分析裝置，其特征在于，該裝置包括紅外視覺采集部、視覺信息轉(zhuǎn)換與傳輸部、視覺信息處理部以及反饋控制部，其特點(diǎn)是所述紅外視覺采集部用于采集焊接過程中焊接物表面熔池或熔池附近的視覺信息，經(jīng)所述視覺信息轉(zhuǎn)換與傳輸部轉(zhuǎn)換后傳輸至所述視覺信息處理部，所述視覺信息處理部處理上述視覺信息并將處理信息結(jié)果傳送于所述反饋控制部，所述反饋控制部根據(jù)上述處理信息結(jié)果進(jìn)行警報(bào)和/或?qū)λ霈F(xiàn)場(chǎng)焊接設(shè)備(5)進(jìn)行調(diào)整控制。
[0007]進(jìn)一步地，所述紅外視覺采集部可單獨(dú)固定或與所述現(xiàn)場(chǎng)焊接設(shè)備可調(diào)節(jié)固定。
[0008]進(jìn)一步的，所述紅外視覺采集部設(shè)置于機(jī)箱內(nèi)，所述機(jī)箱內(nèi)部固定有可調(diào)節(jié)承載所述紅外視覺采集部的基板，所述機(jī)箱底部靠近所述現(xiàn)場(chǎng)焊接裝設(shè)備的外側(cè)設(shè)置有防濺保護(hù)裝置，所述機(jī)箱底面設(shè)置有可開關(guān)的箱蓋。
[0009]進(jìn)一步地，所述紅外視覺采集部與所述現(xiàn)場(chǎng)焊接設(shè)備之間的所述可調(diào)節(jié)單元為多柄鉸接支架，其一端固定所述機(jī)箱，一端可調(diào)節(jié)固定于所述現(xiàn)場(chǎng)焊接設(shè)備，一端作為支撐端。
[0010]本發(fā)明還提出了一種基于紅外視覺的焊接質(zhì)量分析裝置來進(jìn)行焊接質(zhì)量分析的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:
[0011](I)固定所述機(jī)箱，打開測(cè)試所述紅外視覺采集部，并且調(diào)試至視覺信息處理部視野清晰；
[0012](2)所述視覺信息處理部設(shè)置焊接缺陷檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和流程，在接收所述紅外視覺采集部的數(shù)據(jù)之后，按照上述設(shè)置好的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和流程來進(jìn)行缺陷判斷；
[0013](3)若缺陷判斷未超標(biāo)，則所述視覺信息處理部發(fā)送繼續(xù)監(jiān)測(cè)的命令于所述紅外視覺采集部，若缺陷判斷超標(biāo)，則所述視覺信息處理部根據(jù)超標(biāo)量反饋控制所述現(xiàn)場(chǎng)焊接設(shè)備進(jìn)行焊接調(diào)整。
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟(2)中的所述視覺信息處理部設(shè)置的焊接缺陷檢測(cè)流程如下:
[0015](2-1)焊縫形狀檢測(cè):a)對(duì)優(yōu)良焊縫的邊緣、中心線、形狀、寬度進(jìn)行定義并建立專家數(shù)據(jù)庫；b)對(duì)采集圖像的邊緣特征、形狀特征、圖像寬度特征進(jìn)行缺陷判定，并與專家數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對(duì)計(jì)算缺陷等級(jí)；
[0016](2-2)焊縫溫度場(chǎng)檢測(cè):a)對(duì)優(yōu)良焊縫的溫度場(chǎng)進(jìn)行閥值定義并建立專家數(shù)據(jù)庫山)將采集的紅外圖像的彩色、灰度、像素等根據(jù)標(biāo)定提取出溫度信息并建立溫度場(chǎng)，分析溫度場(chǎng)的分布合理性，并與專家?guī)爝M(jìn)行比對(duì)計(jì)算缺陷等級(jí)；
[0017](2-3)對(duì)所述步驟(2-1)中的焊縫形狀檢測(cè)和步驟(2-2)中的焊縫溫度場(chǎng)檢測(cè)進(jìn)行進(jìn)一步地分析，進(jìn)行焊穿、未焊透、熱輸入不穩(wěn)定或氣孔缺陷的比對(duì)檢測(cè)。
[0018]進(jìn)一步地，所述步驟(3)中的反饋控制調(diào)整如下:
[0019]若焊穿缺陷超標(biāo)，則所述反饋控制部發(fā)出警報(bào)信息并控制現(xiàn)場(chǎng)焊接設(shè)備停止焊接并調(diào)整，焊穿缺陷若未超標(biāo)，則所述反饋控制部根據(jù)劃分的焊穿等級(jí)控制所述現(xiàn)場(chǎng)焊接裝置對(duì)其焊接速度、電流或電壓進(jìn)行調(diào)整；
[0020]若缺陷被判定為熱輸入不穩(wěn)定，則所述反饋控制部控制所述現(xiàn)場(chǎng)焊接設(shè)備對(duì)其電壓、電流波動(dòng)和送絲情況進(jìn)行調(diào)整；
[0021]若氣孔缺陷超標(biāo)，則所述反饋控制部發(fā)出警報(bào)信息并控制所述現(xiàn)場(chǎng)焊接設(shè)備停止焊接并調(diào)整，氣孔缺陷若未超標(biāo)，則所述反饋控制部調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)焊接設(shè)備對(duì)其焊接保護(hù)氣體的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0022]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0023]能夠在焊接過程中對(duì)焊接件質(zhì)量進(jìn)行全過程實(shí)時(shí)把關(guān)，智能識(shí)別出較全面的焊接缺陷和焊縫位置并及時(shí)警報(bào)和反饋給焊接裝置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，最大程度降低缺陷的再生，減少損失:A)用實(shí)時(shí)的全過程監(jiān)測(cè)代替焊后檢測(cè)；B)動(dòng)態(tài)追蹤焊縫，智能識(shí)別缺陷，并及時(shí)警報(bào)、反饋焊接設(shè)備減少無用功；C)追溯焊接全過程，評(píng)估并間接提高焊接質(zhì)量；D)代替人工節(jié)約勞動(dòng)力，可應(yīng)用于TIG焊、MIG焊、C02氣保焊、激光焊、電阻焊等主流焊接生產(chǎn)領(lǐng)域，能夠提高工業(yè)自動(dòng)化水平；
【附圖說明】
[0024]圖1是按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的基于紅外視覺的焊