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基于结构光的高速焊缝跟踪校准系统

rocketech  发表于 2015/12/14 11:59:04      546 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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    焊接行业是关乎工业制造生产与维护服务的核心行业,而我国工业技术的高速发展亦对焊接技术提出了高效率高质量的迫切需求。相较于国外高度成熟的自动化焊接应用,我国工业与服务业加速转型的同时大部分企业的焊接实施方式仍旧依靠工人的手工操作执行,这大大制约了工业产品与服务的质量与数量。

 

    科天健基于结构光的高速焊缝跟踪校准系统正是基于这一市场需求而研发的产品。该系统为科天健完全自主研发,考察和吸收了欧美成熟的实用技术并贴合国内焊接自动化现状进行设计定制,便于对现有的焊接机械设备进行优化升级。该系统利用经典的结构光原理为基础,经过光路重构后达到非接触式、抗干扰性、高精度、高灵敏度、高适应性和高速测量的目的。该套系统可以替代现有的手工焊接作业方式以避免人为误差、降低人工成本以及材料损耗成本,提供标准化的24小时焊接作业,适宜在诸多有高温高辐射大量粉尘等有安全隐患与健康损害的环境下工作。相较于国内目前实际应用较多的程控式自动化焊接,该系统不但在灵活性与适应性上有显著的提升,并且可以与原有的程控式自动焊接整合,增强焊接质量或提供焊接结果核查功能,达到整体系统升级的目的

 

    焊缝跟踪校准系统的目标是为高质量、高效率的自动化机械焊接提供精准、实时的焊缝(相对于焊枪)位置反馈,该系统目前达到的测量精度控制在0.1毫米量级,焊缝实际位置在系统内转换为数字信号反馈到焊机控制端的过程延迟被控制在5毫秒以内以确保结果的实时性。并且,本系统可根据具体焊缝形貌特征与焊接方式调整图像获取机制与处理方法,可适应各种尺寸,包括平焊缝、角焊缝在内的多种焊缝结构,尤其最低能够辨识只有0.1毫米宽度的无坡口微小焊缝,灵敏度极高。光学测量提供的非接触的特性使系统对被测的焊接材料没有过多的需求并且不会在作业过程中影响原有焊接设备与材料。由于是焊接工作环境,焊机工作的强弧光与烟尘对于光学系统的测量干扰是不可避免的,因此该套焊缝跟踪校准系统着重增加了多种光源与相机技术方法压制弧光与烟尘干扰,目前在15千瓦功率的机器人焊接作业实验下依然成功获取了焊缝位置数据。

 

    目前在国内市场上已经有一些类似的基于结构光的焊缝检测系统,既有自主研发的产品也有国外成熟产品的代理。相较于国内自主研发的产品对可辨识焊缝的宽度要求通常都在1毫米左右,科天健公司的焊缝跟踪校准系统识别灵敏度更高,对于宽度低于1毫米没有坡口与明显视觉特征的平滑焊缝也有极强的辨识能力。另外科天健公司在相机选配、光学成像与图像处理方面具备的技术经验可确保整体系统结构小型化轻便化,支持精密焊接设备,降低测量系统负重以避免影响焊枪移动灵活性与准确性。与部分同类结构光测量焊缝产品与焊机捆绑销售不同,科天健公司致力于提升焊缝跟踪系统的泛用性,提供标准数据输出接口与硬件固定接口,可以套接在多种焊机设备上提供可视化解决方案,同时系统正常工作温度为0到45度,适应大多数焊接环境。

 

    与代理的国外焊接设备相比,科天健公司的焊接技术完全采用自主研发,系统集成的部分硬件虽然采用的国外进口的尖端设备但并无设备依赖性,可对系统硬件结构进行替换与修改,软件方面也采取自主开发硬件应用程序与图像处理算法,能够针对客户的需求量身定制最佳的解决方案,同时在整体系统成本与性价比上也占据明显优势,系统的维护与升级上可以提供更可靠更快速的专业服务。与代理产品相比,科天健公司的焊缝检测产品不但在设备选用与整体硬件结构上适应于国内环境,在软件界面与应用培训上也更便于于国内用户。

 

    针对焊接现场环境的特殊情况以及焊接设备的运作机制,焊缝跟踪校准系统选用了具有特殊性能的硬件设备作为集成组件:瑞士PHOTONFOCUS的工业相机以其独特的LINLOG技术将相机动态范围提高到了120DB,极大的抑制了焊接强弧光造成的过曝对测量结果造成的影响;使用单色结构光抑制弧光干扰;依据焊缝尺寸和焊接运作方式灵活选用的镜头,保证视场范围完全覆盖与焊缝细节特征清晰可见;特殊的外壳设计不但承担了保护检测系统的职责并且将经典的激光三角测量光路变形重构为更符合工程作业的模式,检测效果不受影响。

 

    焊缝检测传感端3D模型:

                   

 


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