一种基于机器视觉的焊接工件缺陷检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及焊接技术，具体涉及一种基于机器视觉的焊接工件缺陷检测系统及检测方法。

背景技术

目前，焊接工件的缺陷检测绝大多数为事后检测，也就是焊接作业完成后进行焊接缺陷的检测。在工业生产中，往往对焊接质量采取抽样检查，用目测的方法检查焊接工件是否有气孔、裂纹、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹、凹坑等缺陷，该检测方法效率低下，而且存在漏检的情况；也有利用超声波技术检测焊接工件气孔、裂纹等缺陷，虽然提高了自动化，但是增加了生产工序，增加了生产成本。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于机器视觉的焊接工件缺陷检测系统及检测方法，实时显示工作状态，完成焊接工件加工的同时就能够完成常见缺陷的检测，并能够将缺陷信息实时反馈到控制中心，并实时调整焊接工艺，提高焊接工件缺陷检测效率。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于机器视觉的焊接工件缺陷检测系统，包括机器人系统、变位机系统、视觉系统、网络通信系统及附属部分；

所述机器人系统用于执行焊接任务的载体；

所述变位机系统用于载待焊接工件；

所述视觉系统用于实时监控焊接状况；

所述网络通信系统链接机器人系统、变位机系统及视觉系统；

所述附属部分包括限位装置，工装夹具。

进一步地，所述机器人系统包括：六轴机械臂、焊枪；

六轴机械臂的末端安装有用于自动送丝装置的焊枪。

更进一步地，所述变位机系统包括：伺服电机、工作台；变位机系统用于自动调整位置姿态，把焊缝调整到最佳位置,控制系统根据事项计算的轨迹把焊缝调整到最佳位置；

工作台用于工作操作。

更进一步地，所述视觉系统包括：双面摄像头、三自由度相机支架；

双面摄像头用于实时识别焊缝，通过对焊缝的自动识别，让焊接机器人自动跟踪焊缝。

三自由度焊接支架用于调节摄像头的高度。

更进一步地，所述网络通信系统主要包括：现场总线通信系统、主控系统，现场总线通信系统连接主控系统。

更进一步地，所述附属部分包括工装夹具，用于夹住焊接工件。

根据本发明的又一个方面，提供了一种基于机器视觉的焊接工件缺陷检测方法，其特征在于，包括：

在生产过程中利用机器视觉实时检测焊接焊缝，在焊接过程中通过监控焊接熔池的状态就可以判断潜在存在的焊接缺陷，并可以实时记录下来，做到生产与检测同步；

视觉系统利用焊接熔池的自有光源检测、获取熔池的形状；

视觉系统实时监控焊缝并通过显示屏显示、能够实时掌握焊接的情况。

进一步地，基于机器视觉的焊接工件缺陷检测方法还包括：

系统上电起动；

控制系统启动；

焊接机器人运行；

变位机系统运行；

视觉系统运行；

焊枪平稳运行；

焊缝信息处理器运行；

判断有无焊接缺陷点，如有，则调整焊接机器人的电流，焊接机器人继续运行；如无焊接缺陷点，则焊枪继续平稳运行。

更进一步地，基于机器视觉的焊接工件缺陷检测方法还包括焊接数据采集，具体包括：

焊接位置进行调整；

判断焊接件是否到达预定位置，如是，则执行焊接作业；如未到达预定位置，则调整焊接位置；

采集焊缝熔池状态；

判断焊接件是否需要重新焊接，如是，则执行焊接作业；如焊接件不需要重新焊接，则记录焊接数据；

显示屏显示焊接数据。

本发明的优点：

本发明的基于机器视觉的焊接工件缺陷检测系统提出焊接机器人在结构上进行了分解，焊接机器人系统和视觉系统可以单独使用，也可以融合为一体。在单独使用时，焊接机器人系统可以利用人工智能技术与用户进行语音交流，识别用户的指令和需求，机器人配合做相应的动作。实时显示工作状态，完成焊接工件加工的同时就能够完成常见缺陷的检测，并能够将缺陷信息实时反馈到控制中心，并实时调整焊接工艺，提高焊接工件缺陷检测效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的基于机器视觉的焊接工件缺陷检测系统整体结构框图；

图2是本发明的基于机器视觉的焊接工件缺陷检测系统的通信系统结构框图；

图3是本发明的基于机器视觉的焊接工件缺陷检测系统的控制系统结构图；

图4是本发明的基于机器视觉的焊接工件缺陷检测系统的视觉系统与变位机系统原理图；

图5是本发明的基于机器视觉的焊接工件缺陷检测系统的机器视觉的焊接工件缺陷检测系统流程图；

图6是本发明的基于机器视觉的焊接工件缺陷检测系统的焊接数据采集系统工作流程图。

附图标记：

1为控制系统、2为焊接机器人、3为视觉装置、4为限位装置、5为变

位机、6为计算机操作平台、7为主站及从站综合控制箱、8为待焊工件、9

为电源、11为相机、12为相机支架；

101 为人机交互单元、102为视觉控制单元、 103为 变位机控制单元、104为运动控制单元；

1011 为PC机、1012为触摸屏、1013为S7-1200主站、1014为从站；

21为运动控制单元；

201为伺服驱动单元、202为关节控制器、203为末端执行机构；

32为图像处理器、31为CMOS相机、

311为相机镜头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

参考图1至图4，一种基于机器视觉的焊接工件缺陷检测系统，包括机器人系统、变位机系统、视觉系统、网络通信系统及附属部分；

所述机器人系统用于执行焊接任务的载体；

所述变位机系统用于载待焊接工件；

所述视觉系统用于实时监控焊接状况；

所述网络通信系统链接机器人系统、变位机系统及视觉系统；

所述附属部分包括限位装置，工装夹具。

机器人系统包括：六轴机械臂、焊枪；

六轴机械臂的末端安装有用于自动送丝装置的焊枪。

对焊接机器人的6个轴进行改造，每个轴加装一个位置传感器，可以实现焊接机器离线建模，焊接机器人末端焊枪在焊接时，触摸屏或者PC机会实时显示机器人各个轴及焊枪的实际位置。

变位机系统包括：伺服电机、工作台；变位机系统用于自动调整位置姿态，把焊缝调整到最佳位置,控制系统根据事项计算的轨迹把焊缝调整到最佳位置；

工作台用于工作操作。

焊接机器人根据焊缝的位置进行对焊缝进行实时追踪，同时，视觉系统可以上下、左右往返运动，实现对焊缝的实时监控。

视觉系统包括：双面摄像头、三自由度相机支架；

双面摄像头用于实时识别焊缝，通过对焊缝的自动识别，让焊接机器人自动跟踪焊缝。

三自由度焊接支架用于调节摄像头的高度。

网络通信系统主要包括：现场总线通信系统、主控系统，现场总线通信系统连接主控系统。

附属部分包括工装夹具，用于夹住焊接工件。

基于机器视觉的焊接工件缺陷检测系统主要包括焊接机器人控制面板，该面板上主要有显示屏、电源控制系统、焊接机器人通信系统、运动控制单元、视觉控制单元。

焊接机器人控制面板内置控制器，控制器通过总线的形式与视觉系统、机器人系统进行通信，进而控制各个系统的运行。

控制面板上的显示屏即可以显示视觉系统读取焊缝焊接时熔池实时的状态；电源控制系统不仅提供220V交流电也能提供24V、12V和5V的直流电，从而对系统进行供电。

运动控制单元可以通过指令控制六轴焊接机器人进行往返运动。焊接机器人的焊接运动可以是通过示教程序或者离线程序给定，也可以通过离线编程给定。

实施例2

一种基于机器视觉的焊接工件缺陷检测方法，其特征在于，包括：

在生产过程中利用机器视觉实时检测焊接焊缝，在焊接过程中通过监控焊接熔池的状态就可以判断潜在存在的焊接缺陷，并可以实时记录下来，做到生产与检测同步；

视觉系统利用焊接熔池的自有光源检测、获取熔池的形状；

视觉系统实时监控焊缝并通过显示屏显示、能够实时掌握焊接的情况。

还包括：

系统上电起动；

控制系统启动；

焊接机器人运行；

变位机系统运行；

视觉系统运行；

焊枪平稳运行；

焊缝信息处理器运行；

判断有无焊接缺陷点，如有，则调整焊接机器人的电流，焊接机器人继续运行；如无焊接缺陷点，则焊枪继续平稳运行。

其中，焊接数据采集系统工作流程包括：

焊接位置进行调整；

判断焊接件是否到达预定位置，如是，则执行焊接作业；如未到达预定位置，则调整焊接位置；

采集焊缝熔池状态；

判断焊接件是否需要重新焊接，如是，则执行焊接作业；如焊接件不需要重新焊接，则记录焊接数据；

显示屏显示焊接数据。

本发明是在生产过程中利用机器视觉实时检测焊接焊缝，在焊接过程中通过监控焊接熔池的状态就可以判断潜在存在的焊接缺陷，并可以实时记录下来，做到生产与检测同步。

本发明

1.检测焊接工件缺陷的方法，即在生产过程中利用机器视觉实时检测焊接焊缝，在焊接过程中通过监控焊接熔池的状态就可以判断潜在存在的焊接缺陷，并可以实时记录下来，做到生产与检测同步；

2.视觉系统利用焊接熔池的自有光源检测、获取熔池的形状；

3.视觉系统实时监控焊缝并通过显示屏显示、能够实时掌握焊接的情况；

4.基于机器视觉的焊接工件缺陷检测系统的整体结构及制作方法的创新。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。