【技术实现步骤摘要】
本专利技术激光焊接领域，具体涉及一种基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统。
技术介绍
1、在产品焊接过程中，通常需要焊工时刻监测焊接区域内的熔池状态与焊缝形状等焊接情况，以便于实时调整焊接参数并保证焊接质量。但是实际焊接过程中产生的弧光，烟尘与飞斜等杂质将会严重影响焊工的身体健康，焊工造操作时并不仅需要严格佩戴防护措施，同时还需要高度关注生产安全。为焊工的焊接操作带来了极大的不变，还降低了产品焊接的生产效率。
2、公开号为cn109702293b的中国专利，提供了一种基于视觉检测的焊接熔透质量实时控制方法，此专利中在视觉装置上建立红外高通滤波片，同时采用外加平行光源辅助，用以进行焊道与熔池的图像数据采集。但是此专利中同样采用了外加辅助光源的视觉识别模式，增加了熔池视觉监测的控制复杂度与安装复杂度。
3、因此，针对现有的焊接熔池实时监测过程中存在的问题，本专利技术中提供了一种基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统。
技术实现思路
1、针对上述存在的问题，本专利技术中提供了一种基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，具体包括：电信号检测模块，图像采集触发模块和熔池图像检测模块；其中电信号检测模块将电信号传送至图像采集触发模块中，在所述图像采集触发模块中控制逻辑指令触发并启动相机检测，并将检测数据传送至熔池图像检测模块中用以进行焊接区域观测。
2、优选的，所述焊接区域观测，包括：焊丝融化位置检测与熔池状态检测。其中，通过进行焊丝融化位置检测与熔池状态检测，
3、优选的，所述控制逻辑指令触发中，检测焊接过程中的电压与电流波动，将电压与电流的波动信号传送至判断模型中，使用判断模型判断相机启动时间与焊接弧光启动时间的一致性，若是则启动相机检测。
4、优选的，所述熔池图像检测模块中，建立粒子像素坐标提取方法，用以进行三维熔池形貌重建。
5、优选的，所述三维熔池形貌重建中，建立指定环境下的相机检测标定系统，待标定完成后建立基于焊接区域的预设坐标系。
6、优选的，根据所述预设坐标系，建立基于熔池表面特征点的世界坐标系，获取熔池表面特征点坐标。
7、优选的，根据所述熔池表面特征点坐标，建立一种改进的误差匹配消除方法，从而获取熔池表面特征点对应的特征描述符。
8、优选的，根据所述熔池表面特征点坐标与特征描述符进行三维熔池形貌重建，并进行特征分析。
9、优选的，所述改进的误差匹配消除方法中，使用基于surf、brisk、kaze算法的组合计算方式用以进行特征点提取和匹配。
10、优选的，所述基于surf、brisk、kaze算法的组合计算方式中，首先使用surf（speeded up robust features）算法建立黑塞矩阵以搜索焊接区域内特征点，之后使用brisk（binary robust invariant scalable keypoints）算法根据指定特征点建立特征描述符，最后使用kaze（kaze features）算法进行弧光焊接下的特征点增强。其中，通过三种特征提取算法的融合，用以通过surf算法提高特征数据的检索速度，通过brisk算法对特征点的特征描述符进行拓展，并通过kaze算法进行三维熔池形貌下的边缘特征的增强，以此既提高了特征点的遍历搜索效率，又提高了特征点识别质量。
11、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
12、（1）本专利技术中提供的基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，将电信号检测模块，图像采集触发模块与熔池图像检测模块相互结合，通过获取电信号以指定频率进行相机检测触发，对焊接过程中产生的弧光进行利用，从而实现无外加辅助光源下的焊接熔池在线视觉检测。
13、（2）在（1）的基础上，本专利技术中分别监测焊丝融化位置检测与熔池状态检测，对常见的焊丝定位，焊接余高，熔池熔透情况等多种问题进行同步检测与判断，以此实现焊接熔池的全方位监测，焊工通过获取监测结果即可实时获取焊接信息，用以进一步保障焊工安全并提高焊接效率。
14、（3）在（2）的基础上，本专利技术在熔池图像检测模块中，通过粒子像素坐标提取方法对三维熔池形貌进行重建，并根据重建结果进行焊接熔池特征提取与优化，以此进一步提高视觉检测下焊接熔池的特征识别与检测精度。
15、（4）在（3）的基础上，本专利技术建立改进的误差匹配消除方法，使用基于surf、brisk、kaze算法的组合计算方式用以进行特征点提取和匹配，用以在提高特征点识别效率的同时增加特征描述符，并进行特征点增强，从而进一步提高焊接熔池中特征与环境的对比度，提高监测质量。
16、（5）在（4）的基础上，本专利技术中所述图像采集触发模块中建立有判断模型，并根据判断模型判断电压与电流波动信号，以此自动控制相机检测的启动时间，从而在保证相机具有足够光源的前提下，避免相机出现过曝光，导致采集的图像信息不清楚问题发生。
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1.一种基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，具体包括：电信号检测模块，图像采集触发模块和熔池图像检测模块；其中电信号检测模块将电信号传送至图像采集触发模块中，在所述图像采集触发模块中控制逻辑指令触发并启动相机检测，并将检测数据传送至熔池图像检测模块中用以进行焊接区域观测。
2.根据权利要求1所述基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，所述焊接区域观测，包括：焊丝融化位置检测与熔池状态检测。
3.根据权利要求1所述基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，所述控制逻辑指令触发中，检测焊接过程中的电压与电流波动，将电压与电流的波动信号传送至判断模型中，使用判断模型判断相机启动时间与焊接弧光启动时间的一致性，若是则启动相机检测。
4.根据权利要求1所述基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，所述熔池图像检测模块中，建立粒子像素坐标提取方法，用以进行三维熔池形貌重建。
5.根据权利要求4所述基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，所述三维熔池形貌重建中，建立指定环境下的相机检测标定系统，待
6.根据权利要求5所述基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，根据所述预设坐标系，建立基于熔池表面特征点的世界坐标系，获取熔池表面特征点坐标。
7.根据权利要求6所述基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，根据所述熔池表面特征点坐标，建立一种改进的误差匹配消除方法，从而获取熔池表面特征点对应的特征描述符。
8.根据权利要求7所述基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，根据所述熔池表面特征点坐标与特征描述符进行三维熔池形貌重建，并进行特征分析。
9.根据权利要求7所述基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，所述改进的误差匹配消除方法中，使用基于SURF、BRISK、KAZE算法的组合计算方式用以进行特征点提取和匹配。
10.根据权利要求9所述基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，所述基于SURF、BRISK、KAZE算法的组合计算方式中，首先使用SURF算法建立黑塞矩阵以搜索焊接区域内特征点，之后使用BRISK算法根据指定特征点建立特征描述符，最后使用KAZE算法进行弧光焊接下的特征点增强。
...【技术特征摘要】
1.一种基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，具体包括：电信号检测模块，图像采集触发模块和熔池图像检测模块；其中电信号检测模块将电信号传送至图像采集触发模块中，在所述图像采集触发模块中控制逻辑指令触发并启动相机检测，并将检测数据传送至熔池图像检测模块中用以进行焊接区域观测。
2.根据权利要求1所述基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，所述焊接区域观测，包括：焊丝融化位置检测与熔池状态检测。
3.根据权利要求1所述基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，所述控制逻辑指令触发中，检测焊接过程中的电压与电流波动，将电压与电流的波动信号传送至判断模型中，使用判断模型判断相机启动时间与焊接弧光启动时间的一致性，若是则启动相机检测。
4.根据权利要求1所述基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，所述熔池图像检测模块中，建立粒子像素坐标提取方法，用以进行三维熔池形貌重建。
5.根据权利要求4所述基于视觉监测下的焊接熔池在线检测系统，其特征在于，所述三维熔池形貌重建中，建立指定环境下的相机检测标定系统，待标定完成后建立基于焊接区域的预设...
【专利技术属性】
技术研发人员：王相伟，
申请(专利权)人：芯合北京数据科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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