焊接质量实时在线检测用工业相机

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1、湖南科天健光电技术有限公司焊接质量实时在线图像检测相机选择1.背景自动化焊接是当今工业自动化的重要组成部分，而焊接过程中的实时质量检测与控制则是技术重点和难点。焊接在线实时检测就是边焊接边检测，发现有质量问题，可立即采取相应措施。实时在线检测采用的传感器有超声波传感器、温度场传感器、电弧传感器及视觉传感器等，其中视觉传感器所获得的信息量大，结合计算机视觉和图像处理的最新技术成果，大大增强了自动化焊接机器人的外部适应能力，其研究和发展最引人注目。视觉传感器直接测量焊接熔池，获得的数字图像表象直观，信息丰富，且数字化的图像数据可以实时传输到计算机高速内存中，进行实时

2、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

3、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100dB。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

4、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。HightideagainstCCPbloodyanTomb,CommunistPartymembersandpartoftheexposedTombareavacatedbyprogressiveyouth.IvisitedinBeijingin1985whenitwasoldundergroundcomrade,sisterofYaoZhiyingYaoMuzheng(thenDeputyDirectoroftheexternaltr

5、ademagazineforthepromotionofinternationaltrade,deshengmenWai,theReed湖南科天健光电技术有限公司RockeTechTechnologiesLtd.Tel:+86-731-88577190Addr:湖南省长沙市开福区芙蓉中路一段198号名富公寓1917室Zip:410008Website:Http://www.rocketech.cc湖南科天健光电技术有限公司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

6、用窄带复合滤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，并采取适当的辅助措施。如激光

7、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；TIG/MIG/MAG焊时弧光在600nm～700nm波段内相对光强最弱最稳定，选用这一波段内的干涉带通滤光片可有效地排除弧光干扰。被动式直接视觉传感和人的视觉特性更为相似，且因为系统结构简单，调整方便，传感器结构价格低，而使它是成为当今研究最活跃、应用最广泛的一种视觉传感方法。要获得在强光等离子体条件下的焊接熔池中心及边缘部分的清晰图像，对焊接实时检测的图像获取系统中的关键部件数字工业相机提成了一些独特的技术要求，后续几个部分我们

8、将讨论不同数字工业相机特