【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电弧焊接领域，具体涉及一种基于熔池相机实时监测tig焊接质量的方法。此外，本申请还涉及一种基于熔池相机实时监测tig焊接质量的焊接设备。
技术介绍
1、电弧焊接是一种通过焊接电弧产生的热量将工件熔合在一起的焊接方法，焊接电弧是由焊接电源供电的，在一定电压作用下，焊接电极与工件之间产生的强烈且持久的放电现象。电弧放电具有电压低、电流大、温度高、发光强的特点，借助电弧放电产生的高温，能够将焊接处的工件熔化，或者将焊料与工件互相熔化，并在冷凝后形成焊缝，将工件牢固地连接到一起。焊接电弧可以在待焊接的工件之间产生，也可以在焊枪与工件之间产生。在焊接过程中，通常在焊点区域输出保护气，防止焊接区域材料在高温作用下氧化，影响焊缝品质。
2、tig(钨极惰性气体)焊接是一种以钨或者钨合金作为焊枪电极，以惰性气体，通常以氩气作为保护气的焊接方法，常用于焊接不锈钢和铝、镁、铜合金等非铁金属的薄板，具有焊接点位置控制方便，焊接品质高的优点。随着自动控制技术的发展，衍生出机器人tig焊接，管道小车tig焊接，以及专机tig焊接等自动化焊接设备。自动化焊接对产品一致性要求较高，需要在焊接过程中对焊接区域进行实时监测，及时发现自动化tig焊接过程中因工件坡口尺寸、钨电极形态或电弧形态等因素导致的焊缝质量变化。
3、现有的tig焊接设备，通常还是通过人工目视的方法进行焊接质量的监测，监测结果受人为因素影响较大。近来也出现了一些利用熔池相机进行焊接质量监测的tig焊接设备。但由于焊区亮度差异太大，现有的tig焊接设备通常仅能够
技术实现思路
1、为了实时监测焊接参数的变化，保证焊缝的品质，本申请提供了一种基于熔池相机实时监测tig焊接质量的方法及焊接设备。
2、本申请提供的基于熔池相机实时监测tig焊接质量的方法采用如下的技术方案：一种基于熔池相机实时监测tig焊接质量的方法，包括如下步骤：s100、通过熔池相机获取焊接区域的图像；s200、识别图像中钨针和工件坡口，并根据钨针的实际直径和实际长度标定图像的成像参数；s300、获取钨针末端与工件坡口的相对位置，并据此调节钨针的初始位置；s400、对工件坡口处进行tig焊接，通过熔池相机获取焊接过程中的实时图像；s500、从实时图像中获取钨针、工件坡口、熔池和焊接电弧数据，根据获取的数据实时控制钨针与工件坡口的位置状态和/或焊接电源的工作状态，并在数据超出设定阈值范围时停止焊接，发出报警信息。
3、通过采用上述技术方案，利用焊接前获取的焊接区域的图像，能够利用钨针的初始直径和初始长度对图像的成像角度和成像距离等成像参数进行标定，保证通过熔池相机获取的钨针、工件、熔池、焊接电弧等数据的准确性，并在焊接前将钨针移动到合适的初始位置。利用熔池相机获取焊接过程中的实时图像，能够从中获取钨针、工件坡口、熔池和焊接电弧的实时检测数据，在数据小幅偏离时对焊枪的移动轨迹和/或焊接电源进线实时调整，从而能够在更好地焊接参数下进行焊接加工，保证自动化焊接时的焊缝品质，以此发现监测数据严重偏离形成异常时停止焊接加工。
4、在一个具体的可实施方案中，在步骤s200中，根据钨针初始直径和长度标定图像的成像参数的方法包括如下步骤：s210、获取图像中的钨针在直径方向上的像素值w；s220、利用公式scale＝d/w计算图像中相应方向上每个像素所对应的长度值scale，式中d为钨针的直径；s230、获取图像中的钨针在长度方向上的像素值w1；s240、利用公式l1＝scale*w1计算钨针的成像长度l1；s250、利用公式cosθ＝l1/l计算熔池相机与钨针之间的安装角θ，并以此标定图像不同方向上的像素所对应的实际长度。
5、通过采用上述技术方案，利用钨针的初始直径标定图像中每像素对应的长度，再以物品在图像中的像素数来推定物品的长度，能够通过图像中的影像方便的判断物品的大小。利用根据图像中的像素数推定的钨针的长度与钨针初始长度之间的比例，能够从钨针成像时的长度缩小比例方便地推断成像相机与钨针长度方向之间的交角，从而能够据此对图像中物品在不同方向上的大小和位置进行调整，准确地得到图像中不同物品的大小和位置。
6、在一个具体的可实施方案中，在步骤250之后，还包括下列步骤：s260、根据熔池相机的安装角θ和像素长度scale值计算工件的坡口深度和坡口宽度；s270、根据工件的实际坡口深度和实际坡口宽度验证和调整标定结果。
7、通过采用上述技术方案，利用工件的坡口的实际数据对根据标定结果从图像中提取的对应数据进行验证，能够提高从图像中提取数据的准确性，从而保证tig焊接的质量。
8、在一个具体的可实施方案中，步骤s300包括如下步骤：s310、获取工件坡口的深度、坡底宽度、坡口宽度和两侧的坡面长度；s320、获取钨针末端在工件坡口处的位置，并计算钨针末端距离坡口底部和两侧坡面之间的距离；s330、控制钨针移动，使得钨针移动到钨针末端距离坡口底部和至少一侧坡面设定距离的初始位置。
9、通过采用上述技术方案，利用所获取的工件坡口的深度、坡底宽度、坡口宽度和两侧坡面长度等数据，能够判断是否能够通过钨针沿坡口长度方向的直线移动来完成坡口的填充，从而能够选择焊接时最优的钨针移动方向。利用从图像中获取的钨针与坡口之间的相对位置，能够设计钨针的移动方向，使得钨针在焊接前自动移动到合适的初始位置。
10、在一个具体的可实施方案中，在步骤s400中，利用单色光源对焊接区域进行照射，在熔池相机前设置与单色光源波长相同的滤光片，获取焊接过程中单色光源照射形成的实时图像。
11、通过采用上述技术方案，利用单色光源照射焊接区域，并在熔池相机前设置与单色光波长相同的滤光片，能够使得熔池相机仅对焊接区域内的物品反射的单色光源发射的光线进行成像，而屏蔽了电弧放电产生的高亮度光线，有效减小了焊接区域成像的亮度差异，使得焊接区域成像的曝光度更加均匀，不同物品的成像也更加清晰。
12、在一个具体的可实施方案中，在步骤s500中，从实时图像中获取钨针数据的方法包括如下步骤：s511、提取实时图像中钨针的边缘轮廓线；s512、区分钨针边缘轮廓线中的针杆部分和末端部分；s513、计算针杆部分两侧边缘线之间的距离，即钨针直径，以及钨针末端设定长度内轮廓线的长度；s514、输出钨针直径值，并将钨针末端轮廓线的长度与设定轮廓线长度相比较，当钨针末端轮廓线的长度大于设定轮廓线长度时，判断为钨针数据超出设定阈值范围。
13、通过采用上述技术方案，利用从焊接过程中实时图像中提取钨针的边缘轮廓线，能够从中获取焊接过程中钨针直径和末端形状的实时变化，从而实时监测钨针在焊接过程中的变形和损耗；利用将钨针末端设定长度内的轮廓线与设定轮廓线长度相比较，能够监测钨针末端结球等变形程度，并在钨针末端变形足以影响焊缝质量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于熔池相机实时监测TIG焊接质量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于熔池相机实时监测TIG焊接质量的方法，其特征在于，在步骤S200中，根据钨针初始直径和长度标定图像的成像参数的方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于熔池相机实时监测TIG焊接质量的方法，其特征在于，在步骤250之后，还包括下列步骤：
4.根据权利要求1所述的基于熔池相机实时监测TIG焊接质量的方法，其特征在于，步骤S300包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的基于熔池相机实时监测TIG焊接质量的方法，其特征在于，在步骤S400中，利用单色光源对焊接区域进行照射，在熔池相机前设置与单色光源波长相同的滤光片，获取焊接过程中单色光源照射形成的实时图像。
6.根据权利要求1所述的基于熔池相机实时监测TIG焊接质量的方法，其特征在于，在步骤S500中，从实时图像中获取钨针数据的方法包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于熔池相机实时监测TIG焊接质量的方法，其特征在于，在步骤S500中，从实时图像中
8.根据权利要求7所述的基于熔池相机实时监测TIG焊接质量的方法，其特征在于，在步骤S523中，根据钨针末端距离工件坡口底部和两侧面之间的距离控制钨针移动轨迹的方法包括如下步骤：
9.根据权利要求1所述的基于熔池相机实时监测TIG焊接质量的方法，其特征在于，在步骤S500中，从实时图像中获取熔池数据和电弧数据的方法包括如下步骤：
10.一种基于熔池相机实时监测TIG焊接质量的焊接设备，其特征在于，用于实现根据要求1-9中任一项所述的基于熔池相机实时监测TIG焊接质量的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于熔池相机实时监测tig焊接质量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于熔池相机实时监测tig焊接质量的方法，其特征在于，在步骤s200中，根据钨针初始直径和长度标定图像的成像参数的方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于熔池相机实时监测tig焊接质量的方法，其特征在于，在步骤250之后，还包括下列步骤：
4.根据权利要求1所述的基于熔池相机实时监测tig焊接质量的方法，其特征在于，步骤s300包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的基于熔池相机实时监测tig焊接质量的方法，其特征在于，在步骤s400中，利用单色光源对焊接区域进行照射，在熔池相机前设置与单色光源波长相同的滤光片，获取焊接过程中单色光源照射形成的实时图像。
6.根据权利要求1所述的基于熔池相机实时监...
【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞锋，张鹏，
申请(专利权)人：江苏塔帝思智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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