CN103273171A - 波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测***与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测***，包括焊枪、***安装架、焊接工艺参数调整器，视觉装置Ⅰ、视觉装置Ⅱ、图像数据处理器、焊枪驱动装置、跟踪驱动装置、控制器；所述视觉装置Ⅰ、视觉装置Ⅱ分别与图像数据处理器连接，所述图像数据处理器分别与控制器和焊接工艺参数调整器连接，所述控制器分别与焊枪驱动装置、跟踪驱动装置连接；本发明采用双目视觉装置，前置的视觉装置Ⅱ用于引导焊枪的运动，直视的视觉装置Ⅰ对熔池及熔池前焊缝的监测，并对焊枪因焊接热变形、焊丝弯曲等因素引起的轨迹偏差进行调整。

Description

波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测***与方法

技术领域

本发明涉及侧壁波纹板的焊接，尤其涉及波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测***与方法。

背景技术

在实际焊接生产中，由于待焊工件存在下料加工及装配的不规则误差，焊接过程中会产生工件热变形、焊丝弯曲和焊接电弧偏吹、焊接机构运动偏差等事先难以预料问题，可能导致待焊缝隙宽窄不一和引起焊枪偏离待焊缝中心，故理想的自动焊接过程应该有待焊缝隙轨迹和缝宽自动跟踪监测，据此动态适时调整焊枪运动轨迹和焊接工艺参数。

国内外已有依据各种原理的焊缝自动识别跟踪方法，采用相应的传感器来实现，如机械靠模、电弧传感器、激光传感器、超声波传感器等。这些传感器已在一些自动焊接装备中得到应用，其特点和适用场合各有差别。集装箱等波纹薄板角焊缝自动焊接中因为焊件的装配间隙轨迹及间隙大小不规则，有些方法难以应用，有的方法虽有应用但效果不甚理想。例如已有企业采用激光测距的方法进行焊缝跟踪，由测距仪根据投射在待焊缝正前方或正上方的激光点得出二维坐标，以此点的轨迹近似代替装配缝隙轨迹（故精度不高），据此引导焊枪移动。由于焊接弧光对激光有严重干扰，故激光只能在距离焊区较远处投射（测点距离焊枪约半米远），该测点相对当前在焊位置存在超前误差，焊枪在此范围内焊接过程中仍可能发生偏移，故仍需要人工进行焊枪位置调整。这种方法已有山东大学的田新诚等申请的专利“基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹监测装置”、“基于激光测距的集装箱波纹板焊接轨迹监测与控制***”。

近年来，基于视觉传感器的识别跟踪技术逐渐步入工业应用，其中最广泛采用的是获取激光点或线在待焊区投影图像并提取其特征点而间接识别焊缝的方法。因焊接弧光干扰严重，故激光只能在距离焊区较远处投射，此方法对于窄小坡口或无坡口焊缝、复杂位置焊缝等场合应用不佳，而且存在超前误差。另一种方法是获取焊区图像，从中直接识别焊缝。这种方法存在的问题是此区弧光动态光强极强，一般工业相机难以对此区直接成像，此外，因视场局限于在焊区域，不能对焊缝轨迹进行预测，因而不能规划焊枪路径。

波纹板角焊缝特别是集装箱的侧板角焊缝监测跟踪一直是企业应用自动焊接装备的难题，待焊工件薄（1.6mm）、焊缝长（几十米）、装配间隙变化大（0～6mm）、焊接速度快（1.5m/min）、有保护气体弥漫、焊缝曲折，焊接过程中热变形导致装配间隙发生不确定偏移，焊接过程中存在强电弧、飞溅的焊渣等干扰，特别是利用视觉传感器需要较大工作物距而角焊缝装配后的空间狭小，这些复杂的环境使得角焊缝尤其是波纹板曲线角焊缝跟踪监测相当困难。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测***与方法。本发明主要应用在集装箱、铁路客车、地铁和轻轨用客车等侧壁波纹板的焊接。

本发明采用如下技术方案：

一种波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测***，包括焊枪，还包括***安装架、焊接工艺参数调整器，及

用于获取熔池及其连接区缝隙图像的视觉装置Ⅰ；

用于获取前置待焊区装配缝图像的视觉装置Ⅱ；

用于处理前置待焊区的焊接装配缝中心轨迹及缝宽、熔池中心与其相连区缝隙中心偏移量及焊接当前区缝宽的图像数据处理器；

用于带动焊枪及视觉装置Ⅰ进行Y向运动的焊枪驱动装置；

用于带动视觉装置Ⅱ、焊枪驱动装置进行Z向运动和Y向运动的跟踪驱动装置；

用于控制焊枪驱动装置、跟踪驱动装置运动的控制器；

所述***安装架包括导轨、滑槽及滑槽驱动器、相互垂直的L形安装架和竖形安装架，所述竖形安装架通过滑槽及滑槽驱动器安装在导轨上；

所述焊枪安装在焊枪驱动装置上；

所述视觉装置Ⅱ安装在L形安装架中横架的右端；

所述视觉装置Ⅰ固定在焊枪驱动装置上，且与焊枪随动；

所述跟踪驱动装置安装在竖形安装架上，所述视觉装置Ⅱ、焊枪驱动装置通过L形安装架中的竖架与跟踪驱动装置固定，且与跟踪驱动装置同时进行Z向、Y向运动；

所述视觉装置Ⅰ、视觉装置Ⅱ分别与图像数据处理器连接，所述图像数据处理器分别与控制器和焊接工艺参数调整器连接，所述控制器分别与焊枪驱动装置、跟踪驱动装置连接；

以焊接工作台长度方向为X方向，垂直于焊接工作台平面的方向为Z方向，与面XZ垂直方向为Y方向。

所述视觉装置Ⅰ、视觉装置Ⅱ的视场中心相差一个波纹周期。

所述视觉装置Ⅰ依次包括减光装置、滤光装置、辅助光源及工业相机Ⅰ，所述辅助光源在底板的投影光斑与熔池在X向相连。

所述视觉装置Ⅱ包括工业相机Ⅱ及线激光器，所述线激光器位于工业相机Ⅱ的右侧，所述线激光器在底板上的投影线与Y轴平行，且位于工业相机II的视场中，所述线激光器在波纹板上的投影斜线也在工业相机II的视场中。

所述导轨沿着X方向放置。

所述跟踪驱动装置包括Y向驱动装置和Z向驱动装置。

所述Y向驱动装置由导轨，Y向驱动器，导轨平台构成。

所述Z向驱动装置由导轨，Z向驱动器，导轨平台构成。

一种波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测方法，包括如下步骤：

（1）进行缝焊之前，跟踪驱动装置及焊枪驱动装置复位、焊枪回到工作坐标系XYZ原点；

（2）视觉装置Ⅱ由滑槽及滑槽驱动器的带动，沿着导轨X方向移动，当波纹板与底板之间的装配缝隙进入到工业相机Ⅱ的视场后，工业相机Ⅱ获取线激光器发射激光线在波纹板及底板的投影线图像，并传送给图像数据处理器；

（3）图像数据处理器根据投影线图像，计算得出前方待焊装配缝隙轨迹及装配缝隙宽度，并将待装配缝隙宽度发送给焊接工艺参数调整器，待焊装配缝隙轨迹发送给控制器；

（4）焊接工艺参数调整器根据待装配缝宽度,规划相应的待焊接参数；

（5）控制器根据待焊装配缝隙轨迹控制跟踪驱动装置中Y向驱动装置实现焊枪、视觉装置I、视觉装置Ⅱ的Y方向运动,控制跟踪驱动装置中Z向驱动装置实现焊枪、视觉装置I、视觉装置Ⅱ的Z方向运动，使焊枪沿着焊缝轨迹移动；

（6）当波纹板和底板之间的装配缝隙及熔池进入到视觉装置Ⅰ视场后，视觉装置Ⅰ获取熔池、辅助光源光斑及其内波纹侧板下缘与底板上表面轮廓的图像，并发送给图像数据处理器，图像数据处理器根据图像得到焊接当前区缝宽以及熔池中心点A相对缝隙中心线左边端点B偏移量；并将当前区的缝宽发送给焊接工艺参数调整器,将A点相对B点偏移量发送给控制器；

（7）控制器按照步骤（6）的调整量，控制焊枪驱动装置实现焊枪、视觉装置Ⅰ的Y方向移动，实现微调，同时焊接工艺参数调整器根据当前区焊接区缝宽，调整当前焊接工艺参数。

所述步骤（7）中焊接工艺参数包括电流、电压、送丝速度及焊接速度。

本发明在线实时连续提取前方待焊装配折线缝的三维轨迹和缝宽，将相应数据实时传输给控制器和焊接工艺参数调整器，用于实现焊枪路径和焊接工艺参数粗规划；在线实时连续提取当前焊区缝宽和缝位相对熔池偏移量，得到焊枪的位置调整量和焊接工艺参数调整量，将相应数据实时传输给控制器和焊接工艺参数调整器，用于实现焊枪轨迹实时微调和焊接工艺参数实时调整。

本发明的有益效果：

（1）本发明效率高、焊接质量好，本发明采用前置式的视觉***自动寻找焊接起点并在自动焊中识别出前方待焊装配缝隙折线轨迹跟踪及缝隙宽度，引导焊枪移动和预定焊接工艺参数，再利用直视式视觉***监测、焊接热变形、焊丝弯曲等引起的焊缝宽度变化以及熔池相对焊缝的偏移量，引导焊枪进行位置纠偏和实时调整焊接工艺参数，消除或减少波纹薄板角焊缝自动焊接特别是MAG自动焊接中的焊缝折线轨迹辨别不准、焊前结构形状误差和装配误差、焊接热变形等原因所引起的焊缝质量问题，实现波纹薄板折线角焊缝自动化焊接中的智能跟踪监测和自适应反馈，避免或减少焊前、焊中、焊后人工监测、监测、微调、补焊工作量，提高焊接质量和效率；

（2）柔性化的操作机制，适应性好，本发明根据波纹板曲折焊缝和角焊位置特征，设计了监测装置及焊枪的三轴可控运动，能够监测到焊缝的各个位置；（3）通用性好，可实现厚板、薄板及各种坡口的焊接件的焊缝识别及跟踪，本发明的焊缝识别及跟踪***对待焊接工件没有材质、形状、尺寸的特定限制，既可以用于波纹焊缝和角焊缝的识别及跟踪，也可用于直焊缝的自动识别及跟踪，对待焊件板厚及是否开坡口都没限制；

（4）本发明智能化程度较高，在焊接过程中不需要人工对零及采用复杂的夹具辅助，只需要装配好的待焊件在生产线上运动到待焊位置，就可以实现自动焊接；

（5）操作简单，自动化程度高，测量成本低，无公害，本发明焊缝识别及跟踪***的硬件和软件都相当简单，制造成本低；不同待焊工件，只需位于平台有效移动范围及有效识别范围内就可以快速识别及跟踪，实现自动焊接；容易操作，可以实现较高程度的自动化；使用中无需消耗中间介质，测量成本低廉；大大减轻焊接生产过程中弧光、烟尘、气体等对人体的伤害，改善焊工工作条件。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A、B两部分安装坐标关系图，（a）正视图，（b）是俯视图，（c）是侧视图；

图3是图1中***安装架的结构图；

图4是本发明的工作流程图；

图5（a）是图2中RST坐标系中图像图，（b）是图2中R’S’T’坐标系中图像图；

图6（a）是理论与实际装配缝重合图，（b）是理论与实际装配缝不重合的图，（c）是装配缝宽及中心点位置图。

图中示出：

1-图像数据处理器，2-焊接工作台，3-波纹板，4-减光装置，5-滤光装置，6-辅助光源，7-工业相机Ⅰ，8-滑槽及滑槽驱动器，9-***安装架，10-工业相机Ⅱ，11-线激光器，12-导轨，13-控制器，14-焊接工艺参数调整器，15-熔池，16-辅助光源光斑，17-焊枪，18-焊枪驱动装置，19-Y向驱动装置，20-Z向驱动装置，21-线激光在波纹侧板投影线，22-线激光在底板投影线，23-底板，24-理论焊缝，25-视觉装置Ⅰ，26-视觉装置Ⅱ，27-跟踪驱动装置。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例中焊枪的工作坐标系XYZ，以焊接工作台2长度方向为X方向，垂直于焊接工作台平面的方向为Z方向，与面XZ垂直方向为Y方向，原点为焊接工作台左下角顶点，所述焊枪从左向右运动，所述XOY平面与待焊底板23理论上表面重合，工业相机Ⅰ坐标系RST，原点O₁，所述工业相机Ⅱ10的坐标系为UVW，原点O₂，上述三个坐标系可以相互转换。

如图1所示，一种波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测***，包括焊枪17，还包括***安装架9、焊接工艺参数调整器14，视觉装置Ⅰ25、视觉装置Ⅱ26、图像数据处理器1、焊枪驱动装置18、跟踪驱动装置27、控制器13；

如图3所示，所述***安装架9包括导轨12、滑槽及滑槽驱动器8及相互垂直的L形安装架和竖形安装架，所述竖形安装架通过滑槽及滑槽驱动器8安装在导轨12上；

所述焊枪17安装在焊枪驱动装置18上；

所述视觉装置Ⅱ26安装在L形安装架中横架的右端；

所述视觉装置Ⅰ25固定在焊枪驱动装置18上，且与焊枪17随动；

所述跟踪驱动装置27安装在竖形安装架上，所述视觉装置Ⅱ26、焊枪驱动装置18通过L形安装架中的竖架与跟踪驱动装置27固定，且与跟踪驱动装置27同时进行Z向、Y向运动；

所述视觉装置Ⅰ25、视觉装置Ⅱ26分别与图像数据处理器1连接，所述图像数据处理器1分别与控制器13和焊接工艺参数调整器14连接，所述控制器13分别与焊枪驱动装置18、跟踪驱动装置27连接；所述导轨12沿着X方向放置，实现焊枪17、视觉装置Ⅰ25、焊枪驱动装置18通过滑槽8沿着导轨12的X方向运动。

所述跟踪驱动装置包括Y向驱动装置19和Z向驱动装置20。

Y向驱动装置19由导轨，Y向驱动器，导轨平台构成，Z向驱动装置20由导轨，Z向驱动器，导轨平台构成。

以焊接工作台长度方向为X方向，垂直于焊接工作台平面的方向为Z方向，与面XZ垂直方向为Y方向。

所述视觉装置Ⅰ25、视觉装置Ⅱ26的视场中心相差一个波纹周期。

所述视觉装置Ⅰ25依次包括减光装置4、滤光装置5、辅助光源6及工业相机Ⅰ。所述减光装置4、滤光装置5安装在工业相机I镜头之前，工业相机I、辅助光源6都在YZ平行面内与Z轴呈θ₁角倾斜安装，辅助光源6位于焊枪17与工业相机Ⅰ7之间，辅助光源6照向熔池15的前方，其投射在底板23上的光斑16与熔池15在X向相连，光斑16内包含局部波纹侧板下缘与底板上表面（两者之间为缝隙），建立工业相机Ⅰ图像坐标系RST，所述坐标系RST的原点O₁为工业相机Ⅰ的成像面中心，T轴为工业相机Ⅰ的光轴，T轴在XZ平面内与Z轴呈一个比较小的θ₂角倾斜，以避免焊枪17和辅助光源6遮挡光斑成像。如图2（a）、（b）、（c）所示，RST坐标系绕S轴逆时针旋转θ₂角变换为坐标系R’S’T’，所述R’S’T’坐标系可以与XYZ坐标系相互转换，R’与X平行，S’、T’绕R’逆时针旋转θ₁角后分别与Y、Z平行。

当波纹板3和底板23之间的装配缝隙进入到视场，焊枪17开始焊接，工业相机Ⅰ获取熔池、辅助光源光斑16及位于其中装配缝隙的图像，如图5（a）、（b）所示，通过图像数据处理器1将此RS平面内图像作θ₂角倾斜校正到R'S'平面内，识别熔池15形貌并提取其中心点A以及熔池前区光斑中的缝隙边线,计算出图像缝隙宽度δ₁及其宽度中线；定义B为中线上最靠近熔池的点，提取B点图像坐标，可计算得到A、B两点的R'、S'向图像坐标差值Δr'和Δs'，根据事先标定的图像***参数，由δ₁算出实际缝宽L₁，由Δr'和标定参数算得其Δx₁向值（熔池中心A与即将焊到点B在X方向的距离），由Δs'向Y、Z轴投影以及标定参数换算得到熔池中心A与即将焊到缝隙中心点B的Y、Z向偏移量Δy₁、Δz₁；缝宽和偏移量数据分别传送给焊接工艺参数调制器14、控制器13,用于对焊接工艺参数及焊枪相对焊缝的偏离量进行调整。

所述视觉装置Ⅱ26包括工业相机Ⅱ10及线激光器11，所述线激光器11位于工业相机Ⅱ的右侧，所述右侧为X轴正方向，工业相机II10、线激光发生器11都在YZ平行面内与Z轴呈θ₁角倾斜安装，线激光发生器11还在XZ平面内与Z轴呈θ角倾斜，以使线激光器11在底板23上表面的投影线22和在波纹侧板3上的投影斜线21能在工业相机II的视场中。

建立工业相机II图像坐标系UVW，所述坐标系UVW的原点O₂为工业相机II的成像面中心，W轴为工业相机II的光轴，如图2(a)、（b）、(c)所示，W轴在YZ平面内与Z轴呈θ₁角倾斜。U与X平行，V、W绕U逆时针旋转θ₁角后分别与Y、Z平行。

线激光器11发射的激光线在波纹侧板3和底板23上的投影线被工业相机Ⅱ获取。若在激光线照射到的位置波纹侧板3的底边与底板23接触，则线激光在波纹板上的投影线21与线激光在底板上的投影线22在两板接触点相交，交点M（N）即装配缝上的点，其图像坐标值u_M向X轴换算、v_M向Y、Z轴投影换算并考虑图像***标定参数即得到此待焊点的X、Y、Z向坐标值x_M、y_M、z_M，传送给控制器用于规划焊枪路径；若在此位置波纹板3的底边或底板23因变形而不接触。则存在一个间隙宽度，激光侧投线21的端点M和底投线22的端点N不直接相交，在UV图像平面内经图像处理，根据M和N点的图像坐标（u_M，v_M）和（u_N，v_N）计算出两点的图像坐标差值Δu和Δv，Δv在理论装配缝线法向的分量即为此处缝隙的图像宽度δ₂，根据事先标定的图像***参数和图2中各坐标系关系，由δ₂算出实际缝宽L₂，取δ₂中点C，由其图像坐标值（u_C、v_C）向XYZ坐标系换算并考虑图像***标定参数，即得到C点的X、Y、Z向坐标值x_C、y_C、z_C，将数据传送给控制器13和焊接工艺参数调整器14，用于路径和工艺参数粗规划。由于视觉装置Ⅱ相对焊枪17有较大提前量，上述装配缝位置和宽度的监测数据是在焊枪17还未达到之前一段时间的预测值，在焊枪17从当前位置走到该预测点时，还可能发生热变形、磁偏吹等引起的焊缝误差，因此需用视觉装置Ⅰ进行监测和引导微调。。

如图4所示一种波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测方法，包括如下步骤：

（1）进行焊接之前，控制器发出指令，视觉装置I、视觉装置Ⅱ、焊枪驱动装置18、跟踪驱动装置27随***安装架9沿着导轨在X方向复位，视觉装置I、视觉装置II、焊枪17通过跟踪驱动装置27实现Y方向、Z方向的复位，视觉装置I及焊枪17在焊枪驱动装置18上回复Y方向初始位置，即焊枪位于坐标系XYZ原点；接着，将待焊波纹板3与底板23上料到焊接工作台，用夹具压紧进行粗定位点焊，至此完成焊缝装配。

（2）***安装架在滑槽及滑槽驱动器8的带动下，沿着导轨X方向移动，当波纹板3与底板23之间的装配缝隙进入到工业相机Ⅱ的视场后，工业相机Ⅱ获取线激光器发射激光线在波纹板3及底板23的投影线图像，并传送给图像数据处理器。如图6（a）、（b）、（c）所示，若此处波纹板的边缘与底板贴合，则激光侧投线21与底投线22相交，交点M（N）即装配缝上的点，位于理论焊缝24上；若此处波纹板的边缘与底板不贴合，则存在一个间隙宽度，激光侧投线21的端点M和底投线22的端点N不直接相交，在UV平面内根据M和N点的图像坐标（u_M，v_M）和（u_N，v_N），简单地以这两点连线中点作为缝宽中点C、其C的图像坐标值（u_C、v_C）如式1-1

$\left\{\begin{array}{c}{u}_c=\frac{u_M+u_N}{2}\\ v_c=\frac{v_M+v_N}{2}\end{array}\right.---1-1$

根据M和N点的图像坐标（u_M，v_M）和（u_N，v_N）计算出两点的图像坐标差值Δu和Δv，Δv在理论装配缝线法向的分量即为此处缝隙的图像宽度δ₂，根据根据事先标定的UVW图像***标定参数（mm/像素），计算出实际缝宽L₂如式1-2

L₂=δ₂*标定系数， ${\mathrm{\δ}}_2=\frac{\mathrm{\Δv}}{\cos \mathrm{\α}}=\frac{|v_M-v_M|}{\cos \mathrm{\α}}---1-2$

式1-2中α为波纹焊缝折线与X轴夹角

依据图像坐标系UVW与工作坐标系XYZ之间的空间位置关系，可得缝宽中点C在坐标系XYZ中空间位置如式1-3

将焊缝轨迹C的三维坐标传输给控制器13，装配缝隙宽度L₂传输给焊接工艺参数调整器14。控制器13发出指令，跟踪驱动装置27通过Y方向驱动装置带动焊枪17实现Y方向移动，通过Z方向驱动装置带动焊枪17实现Z方向移动，从而使焊枪17沿着焊缝轨迹移动；焊接工艺参数调整器14依据缝宽L₂规划焊接工艺参数（焊接电流、电压等）。

（3）当波纹板和底板之间的装配缝隙及熔池进入到视觉装置I中，工业相机I通过减光装置、滤光装置，获取熔池15和辅助光源光斑16及其内缝隙边线图像，通过图像数据处理器，将此RS平面内图像作θ₂角倾斜校正到R'S'平面内，提取熔池15中心点A的坐标值A'(r'_A,s'_A)以及熔池前区光斑中的缝隙边线，通过图像数据处理器得到缝隙宽度L₁和缝隙宽度中线，根据事先标定的图像***参数和图2（a）、（b）、（c）中各坐标系关系，由δ₁算出当前区的实际缝宽L₁如式1-4

L₁=δ₁*标定参数   1-4

定义B为缝宽中线上最靠近熔池的点，提取B点图像坐标B'(r_B',s'_B)，可计算得到A、B两点的R'、S'向图像坐标差值Δr'和Δs'（Δr'*标定系数即得到A、B两点在X方向的距离），由Δs'向Y、Z轴投影换算得到熔池中心点A相对即将焊到缝隙中心点B的Y、Z向偏移量Δy₁、Δz₁如式1-5

缝宽和偏移量数据分别传送给焊接工艺参数调制器14、控制器13,用于对焊接工艺参数及焊枪相对焊缝的偏离量进行调整，适应实际缝隙宽窄变化和折线变向，获得连续完整焊缝，消除或减少焊后人工修整工作量。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测***，包括焊枪，其特征在于，还包括***安装架、焊接工艺参数调整器，及

用于获取熔池及其连接区缝隙图像的视觉装置Ⅰ；

用于获取前置区装配缝图像的视觉装置Ⅱ；

用于获得待焊区的焊接装配缝隙中心轨迹及缝宽、熔池中心及与其相连的焊缝中心偏移量及焊缝当前区的缝宽的图像数据处理器；

用于带动焊枪及视觉装置Ⅰ进行Y向运动的焊枪驱动装置；

用于带动视觉装置Ⅱ、焊枪驱动装置进行Z向运动和Y向运动的跟踪驱动装置；

用于控制焊枪驱动装置、跟踪驱动装置运动的控制器；

所述***安装架包括导轨、滑槽及滑槽驱动器、相互垂直的L形安装架和竖形安装架，所述竖形安装架通过滑槽安装在导轨上；

所述焊枪安装在焊枪驱动装置上；

所述视觉装置Ⅱ安装在L形安装架中横架的右端；

所述视觉装置Ⅰ固定在焊枪驱动装置上，且与焊枪随动；

所述跟踪驱动装置安装在竖形安装架上，所述视觉装置Ⅱ、焊枪驱动装置通过L形安装架中的竖架与跟踪驱动装置固定，且与跟踪驱动装置同时进行Z向、Y向运动；

所述视觉装置Ⅰ、视觉装置Ⅱ分别与图像数据处理器连接，所述图像数据处理器分别与控制器和焊接工艺参数调整器连接，所述控制器分别与焊枪驱动装置、跟踪驱动装置连接；

以焊接工作台长度方向为X方向，垂直于焊接工作台平面的方向为Z方向，与面XZ垂直方向为Y方向。

2.根据权利要求1所述的波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测***，其特征在于，所述视觉装置Ⅰ、视觉装置Ⅱ的视场中心相差一个波纹周期。

3.根据权利要求2所述的波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测***，其特征在于，所述视觉装置Ⅰ依次包括减光装置、滤光装置、辅助光源及工业相机Ⅰ，所述辅助光源在底板的投影光斑与熔池在X向相连。

4.根据权利要求2所述的波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测***，其特征在于，所述视觉装置Ⅱ包括工业相机Ⅱ及线激光器，所述线激光器位于工业相机Ⅱ的右侧，所述线激光器在底板上的投影线与Y轴平行，且位于工业相机II的视场中,所述线激光器在波纹板的投影斜线在工业相机II的视场中。

5.根据权利要求1所述的波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测***，其特征在于，所述导轨沿着X方向放置。

6.根据权利要求1所述的波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测***，其特征在于，所述跟踪驱动装置包括Y向驱动装置和Z向驱动装置。

7.应用权利要求1-6之一所述的波纹薄板角焊缝自动焊接中的视觉跟踪监测***的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）进行焊缝之前，焊枪驱动装置、跟踪驱动装置复位、焊枪回到工作坐标系XYZ原点；

（2）视觉装置Ⅱ在滑槽及滑槽驱动器的带动下，沿着导轨X方向移动，当波纹板与底板之间的装配缝隙进入到工业相机Ⅱ的视场后，工业相机Ⅱ获取线激光器发射激光线在波纹板及底板的投影线图像，并传送给图像数据处理器；

（3）图像数据处理器根据投影线图像，计算得出前方待焊装配缝轨迹及装配缝宽，并将待装配缝宽发送给焊接工艺参数调整器，待焊装配缝轨迹发送给控制器；

（4）焊接工艺参数调整器根据待装配缝宽,规划相应的待焊接参数；

（5）控制器根据待焊装配缝轨迹控制跟踪驱动装置中Y向驱动装置实现焊枪、视觉装置I、视觉装置Ⅱ的Y方向运动,控制跟踪驱动装置中Z向驱动装置实现焊枪、视觉装置I、视觉装置Ⅱ的Z方向运动，使焊枪沿着焊缝轨迹移动；

（6）当波纹板和底板之间的装配缝隙及熔池进入到视觉装置Ⅰ视场后，视觉装置Ⅰ获取熔池、辅助光源光斑内缝隙两边线的图像，并发送给图像数据处理器，图像数据处理器根据图像得到熔池中心及与其相连焊缝中心偏移量及焊接当前区的缝宽；并将熔池中心及与其相连焊缝中心偏移量发送给控制器,将当前区的缝宽发送给焊接工艺参数调整器；

（7）控制器按照步骤（6）的调整量，控制焊枪驱动装置实现焊枪、视觉装置ⅠY方向移动，实现微调，同时焊接工艺参数调整器根据当前区焊接区缝宽，调整当前焊接工艺参数。

8.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，所述步骤（7）中焊接工艺参数包括电流、电压、送丝速度及焊接速度。

Images