基於ccd傳感器的焊接參數圖像採集系統的製作方法
2023-07-04 18:46:01 3
基於ccd傳感器的焊接參數圖像採集系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型屬於焊接圖像處理設備領域，尤其涉及一種基於CCD傳感器的焊接參數圖像採集系統，焊接電源與焊槍連接，焊槍與氣體保護罐相連通，焊槍兩側固定安裝有相機和小功率雷射器，相機內設有CCD傳感器，焊槍設置在行走機構上方，行走機構包括運動小車、位於運動小車上的焊接工件，行走機構與步進電機連接，步進電機與運動控制器連接；傳感器系統一端與行走機構連接，另一端與數據採集卡連接，數據採集卡與CCD傳感器連接，CCD傳感器與計算機連接。本實用新型的有益效果是：能夠實時監測並存儲焊接過程中的電信號和圖像信息，可以從圖像信息中得到更加豐富的焊接質量信息。
【專利說明】基於CCD傳感器的焊接參數圖像採集系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於焊接圖像處理設備領域，尤其涉及一種基於CCD傳感器的焊接參數圖像採集系統。
【背景技術】
[0002]焊接電流和電弧電壓是電弧焊接過程中最重要的兩個工藝參數，它們的變化直接影響過程中的各種動態行為，並影響焊縫成形及最終的焊接質量。根據經驗，焊接中的熔池包含了豐富的焊接質量信息。在現有技術中，有採用同步控制拍攝高速攝像和數據採集技術的，建立了高速圖像和工藝參數的同步記錄與分析系統，可以實現高速圖像和工藝參數波形的播放和分析。但是受相機內存的限制，能夠採集的時長有限，不適用於工業焊接的監測過程。也有的技術對TIG焊中熔池正面幾何形狀參數進行了視覺檢測，這種方法數據處理過程繁瑣，不適用於實際工程運用。雷射結構光視覺是三維視覺的主要方法之一，其精度高，運算速度快，在工業檢測領域得到了較廣泛的應用。
實用新型內容
[0003]為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供一種焊接參數的圖像採集分析系統，能夠實時監測並存儲焊接過程中的電信號和圖像信息，可以從圖像信息中得到更加豐富的焊接質量信息。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案:
[0005]一種基於CCD傳感器的焊接參數圖像採集系統，包括焊接電源、焊槍、計算機、保護氣體罐，所述焊接電源與所述焊槍連接，所述焊槍與所述氣體保護罐相連通，其特徵在於還包括數據採集卡、傳感器系統、行走機構，所述焊槍兩側固定安裝有相機和小功率雷射器，所述相機內設有CCD傳感器，所述焊槍設置在所述行走機構上方，所述行走機構包括運動小車、位於運動小車上的焊接工件，所述行走機構與步進電機連接，所述步進電機與運動控制器連接；所述傳感器系統一端與所述行走機構連接，另一端與所述數據採集卡連接，所述數據採集卡與所述CCD傳感器連接，所述CCD傳感器與所述計算機連接；所述傳感器系統包括電流傳感器、電壓傳感器，所述電流傳感器與所述電壓傳感器通過運放模塊與所述數據採集卡連接。
[0006]所述相機還包括濾波器和放大器，所述(XD傳感器、所述濾波器和所述放大器依次連接。
[0007]所述相機的鏡頭前端設有濾光片和減光片。
[0008]所述(XD傳感器為MVD750E、CMOS數字工業相機。
[0009]所述焊接電源的型號為EWM的TETRIX521焊接電源。
[0010]所述數據採集卡的型號為NI USB-6251。
[0011]所述焊接電源內設有電源模塊。
[0012]本實用新型的有益效果是:能夠實時採集焊接過程包括電流、電壓、圖像信息，實現數據與圖像信息的實時存儲，並實現了信號的同步，利用雷射結構光視覺對焊縫下塌深度的分析結果與實物基本一致，可以從圖像信息中得到更加豐富的焊接質量信息。另外，本實用新型能夠對操作過程進行長時間自動採集、存儲，而且實現了通過視覺和雷射對焊接質量的檢測，檢測速度快、精度高，解決了現有技術記錄時間短暫以及檢測精確度不高的問題，適於在實際焊接中應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0014]圖2為本實用新型的控制系統圖。
[0015]圖中，1、焊接電源，2、焊槍，3、數據採集卡，4、計算機，5、保護氣體罐，6、相機，7、小功率雷射器，8、運動小車，9、焊接工件，10、步進電機，11、運動控制器，12、電流傳感器，13、電壓傳感器，14、運放模塊,15、電源模塊,16、傳感器系統。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做出說明。
[0017]如圖1、圖2所示，本實用新型提供一種基於CCD傳感器的焊接參數圖像採集系統，包括焊接電源1、焊槍2、數據採集卡3、計算機4、行走機構、保護氣體罐5、傳感器系統16，所述焊接電源1與所述焊槍2連接，所述焊槍2與所述氣體保護罐相連通，所述焊槍2兩側固定安裝有相機6和小功率雷射器7，所述相機6包括依次連接的CCD傳感器、濾波器和放大器，所述相機6的鏡頭前端設有濾光片和減光片，所述焊槍2設置在所述行走機構上方，所述行走機構包括運動小車8、位於運動小車8上的焊接工件9，所述行走機構與步進電機10連接，所述步進電機10與運動控制器11連接。所述傳感器系統16 —端與所述行走機構連接，另一端與所述數據採集卡3連接，所述數據採集卡3與所述CCD傳感器連接，所述(XD傳感器與所述計算機4連接。傳感器系統16包括電流傳感器12、電壓傳感器13，所述電流傳感器12與所述電壓傳感器13通過運放模塊14與所述數據採集卡3連接。
[0018]所述CCD傳感器選用PhotonFocus公司的MVD750E、CMPS數字工業相機6。
[0019]焊接電源1為EWM的TETRIX521焊接電源1。
[0020]所述數據採集卡3的型號為NI USB-6251。
[0021]所述焊接電源1內設有電源模塊15，用於輸出電壓和電流。
[0022]電流、電壓傳感器13均為閉環霍爾器件，採用霍爾補償原理，可隔離測量AC、DC、脈衝信號；運放模塊14利用等效電阻將電流傳感器12輸出的電流信號轉化為電壓信號輸出到NI USB-6251數據採集卡3。數據採集卡3採集電流、電壓、相機6觸發信號到計算機4。
[0023]CCD傳感器選用PhotonFocus公司生產的MV-D750E、CMOS數字工業相機6。試驗中，CCD傳感器和小功率雷射器7分別安裝固定在焊槍2前後兩側隨著焊槍2 —起運動。為了有效濾除焊接過程中電弧光對相機6取像的影響，根據不同的焊接工藝在鏡頭前加不同型號的濾光片和減光片。
[0024]電信號和圖像信息的採集與實時保存在電信號的採集過程中，數據採集卡3可以分別採集電壓、電流和相機6觸發脈衝電信號的採集，採集到的圖像以位圖文件進行保存。
[0025]在焊縫下塌深度檢測中，固定於焊槍2前端的小功率雷射器7發出一束一字線形雷射，照射於焊縫表面，CCD傳感器從後上方對雷射條紋投射區域進行採像。移動小車帶動焊接工件9移動，便可得到焊接工件9上雷射條紋對應的每一個位置的下塌深度信息。
[0026]使用時，焊接電源I內的電源模塊15給電流傳感器12和電壓傳感器13進行供電，焊接電流信號輸入端將電流信號傳給電流傳感器12，焊接電壓信號輸入端將電壓信號傳給電壓傳感器13，運放模塊14利用等效電阻將電流傳感器12輸出的電流信號轉化為電壓信號輸出到NI USB-6251數據採集卡3，電壓信號直接輸出到數據採集卡3，同時相機6出發信號也輸出到數據採集卡3，數據採集卡3將採集到的電流、電壓、相機6觸發信號輸送到計算機4。
[0027]以上對本實用新型的一個實例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用於限定本實用新型的實施範圍。凡依本實用新型申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本實用新型的專利涵蓋範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於CCD傳感器的焊接參數圖像採集系統，包括焊接電源、焊槍、計算機、保護氣體罐，所述焊接電源與所述焊槍連接，所述焊槍與所述氣體保護罐相連通，其特徵在於還包括數據採集卡、傳感器系統、行走機構，所述焊槍兩側固定安裝有相機和小功率雷射器，所述相機內設有CCD傳感器，所述焊槍設置在所述行走機構上方，所述行走機構包括運動小車、位於運動小車上的焊接工件，所述行走機構與步進電機連接，所述步進電機與運動控制器連接；所述傳感器系統一端與所述行走機構連接，另一端與所述數據採集卡連接，所述數據採集卡與所述CCD傳感器連接，所述CCD傳感器與所述計算機連接；所述傳感器系統包括電流傳感器、電壓傳感器，所述電流傳感器與所述電壓傳感器通過運放模塊與所述數據採集卡連接。
2.根據權利要求1所述的焊接參數圖像採集系統，其特徵在於所述相機還包括濾波器和放大器，所述CCD傳感器、所述濾波器和所述放大器依次連接。
3.根據權利要求1所述的焊接參數圖像採集系統，其特徵在於所述相機的鏡頭前端設有濾光片和減光片。
4.根據權利要求1或2所述的焊接參數圖像採集系統，其特徵在於所述CCD傳感器為MVD750E、CMOS數字工業相機。
5.根據權利要求1所述的焊接參數圖像採集系統，其特徵在於所述焊接電源的型號為EWM的TETRIX521焊接電源。
6.根據權利要求1所述的焊接參數圖像採集系統，其特徵在於所述數據採集卡的型號為 NI USB-6251。
7.根據權利要求1所述的焊接參數圖像採集系統，其特徵在於所述焊接電源內設有電源模塊。
【文檔編號】B23K9/095GK204221169SQ201420568228
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年9月29日
【發明者】劉建, 李力 申請人:天津濱孚企業管理諮詢有限公司