焊接领域中的机器视觉

  • 来源:光虎

什么是焊接?


焊接,也称作熔接、镕接,是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属的工艺技术。现代焊接的能量来源有很多种,包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。


通常来说焊接有三种:


熔焊——加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池,熔池冷却凝固后便接合,必要时可加入熔填物辅助,它是适合各种金属和合金的焊接加工,不需压力。


压焊——焊接过程必须对焊件施加压力,属于各种金属材料和部分金属材料的加工。


钎焊——采用比母材熔点低的金属材料做钎料,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙,并与母材互相扩散实现链接焊件。适合于各种材料的焊接加工,也适合于不同金属或异类材料的焊接加工。


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为什么要在焊接领域中使用机器视觉?


焊接的特点是工艺因素复杂、劳动强度大、生产周期长、劳动环境差,其品质依赖操作者的技能、技术和经验,也和操作者情绪及身体状况相关,因此,焊接自动化技术对于提高接头品质,保证稳定性具有很重要的意义。焊接机器人技术实现了焊接自动化、柔性化,但焊接机器人无法自主获取工件定位信息、焊缝空间位置信息、焊缝熔透信息等,也不能自主适应工件与接头组对,焊接热变形等引起的轨迹、坡口尺寸变化,不能进行在线调整,即不具有智能。现实生产中轨迹和接头坡口几何尺寸的变化较为常见,无智能的再现式焊接会出现焊偏、焊穿、未焊透等较为严重的成型缺陷,所以急需基于视觉的智能化焊接技术,光虎视觉提供了丰富的案例和解决方案,为智能化焊接技术提供了极大的帮助。


在焊接应用中,通常金属件和部件通过熔化连接区域中的材料而连接在一起。在某些应用中,尤其是厚材料时,填充材料被添加到接头中。热量通常由电(如感应焊接、点焊和电弧焊接)或电磁辐射(如激光和电子束焊接)引起。由于高能量对小面积的影响,该过程会发出大量的热光。因此,焊接工艺的核心是极其明亮的,因此也是基于相机的焊接成像系统的一大挑战。



机器视觉技术在焊接领域的使用


在焊接中通常使用带有激光照明的相机,可以实现清晰化可视化的焊接过程。这主要是由于激光照明的高光谱亮度与热光的高效滤波相结合,可以应用于所有电弧和激光焊接工业。通过这些技术,光虎视觉可以实现从用于研究目的的高速焊接成像,到工业生产线焊接工艺的质量保证。适用于所有主要的电弧焊接工艺,如GMAW(MIG、MAG)和TIG,以及所有主要的光束焊接工艺,如CO2激光器、光纤激光器、二极管激光器、Nd:YAG激光和电子束应用。



在焊接领域使用机器视觉的优势

>> 焊工和操作员可以根据图像实时调整工艺

>> 图像可用于图像分析和自动化

>> 可以存储图像或视频以进行质量记录

>> 快速错误检测可减少报废

>> 系统可在安全距离内操作

>> 改善了焊工的人机工程学

>> 降低吸入不健康焊接烟雾的风险

>> 缩短焊接过程的设置时间


焊接领域使用机器视觉的方向

>> GMAW 焊接(MIG、MAG)

>> TIG 焊接

>> 混合焊接(激光和电弧焊接)

>> 激光焊接(例如二氧化碳、Nd:YAG、光纤和光盘激光器)

>> 电子束

>> 机器人焊接

>> 半自动焊接

>> 线性焊接

>> 轨道焊接




【来源:光虎视觉内部培训资料】