CN106181144A - 一种凹面型焊道位置的检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种凹面型焊道位置的检测方法，包括：在具有凹面型焊道的焊接表面上方，平行放置栅栏激光装置；调整所述栅栏激光装置与所述焊接表面之间为预设距离，所述预设距离为激光光束照射到所述焊接表面之后反弹回所述栅栏激光装置并可被接收的距离；开启所述栅栏激光装置发射激光信号，并接收从所述焊接表面返回的激光信号；根据所述返回的激光信号对所述凹面型焊道进行定位。上述检测方法能够避免焊接车间中辅助焊道定位的摄像机受到焊接粉尘干扰的问题，无需每隔一定时间清扫镜头粉尘，也能够大大降低检测成本，对于一些比较复杂的不规则焊道的识别率更高，焊道定位准确高效，操作简单。

Description

一种凹面型焊道位置的检测方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别是涉及一种凹面型焊道位置的检测方法。

背景技术

在自动化焊接中，焊道检测是一个非常重要的环节，它是确保焊接准确和成型质量高的重要前提。焊道的定位不精准有可能会导致焊接处的焊道出现裂纹、咬边、未焊透等焊接缺陷。

目前对焊道位置检测技术普遍采用激光扫描和CCD摄像机技术结合或者是通过机器视觉对获取的图像进行边沿提取等方法，然而在焊接车间中往往充满着大量的焊接粉尘，这些粉尘容易遮挡摄像机镜头，使得最终的焊道图片充满各种干扰，使得焊道的定位不精准。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种凹面型焊道位置的检测方法，能够避免焊接车间中辅助焊道定位的摄像机受到焊接粉尘干扰的问题，无需每隔一定时间清扫镜头粉尘，也能够大大降低检测成本，对于一些比较复杂的不规则焊道的识别率更高，焊道定位准确高效，操作简单。

本发明提供的一种凹面型焊道位置的检测方法，包括：

在具有凹面型焊道的焊接表面上方，平行放置栅栏激光装置；

调整所述栅栏激光装置与所述焊接表面之间为预设距离，所述预设距离为激光光束照射到所述焊接表面之后反弹回所述栅栏激光装置并可被接收的距离；

开启所述栅栏激光装置发射激光信号，并接收从所述焊接表面返回的激光信号；

根据所述返回的激光信号对所述凹面型焊道进行定位。

优选的，在上述凹面型焊道位置的检测方法中，

所述开启所述栅栏激光装置发射激光信号，并接收从所述焊接表面返回的激光信号包括：

激光束发射激光信号到所述焊接表面；

每一个激光感应器接收各自发出的所述激光信号，其中照射到所述焊接表面的非凹面型焊道位置的激光可返回并被接收，照射到所述凹面型焊道位置的激光不可返回。

优选的，在上述凹面型焊道位置的检测方法中，

在所述接收从所述焊接表面返回的激光信号之后还包括：

如果所述激光感应器无法接收到自身发出的所述激光信号，则将所述激光感应器相对应的传感器位设置为0；

如果所述激光感应器接收到自身发出的所述激光信号，则将所述激光感应器相对应的传感器位设置为1。

优选的，在上述凹面型焊道位置的检测方法中，

所述根据所述返回的激光信号对所述凹面型焊道进行定位包括：

扫描所述传感器位；

将所述传感器位的每一位与其右边相邻的一位进行异或操作；

获得所述异或操作的结果，利用第一位为1的传感器位和最后一位为1传感器位计算焊道位置中点的第一坐标，并依据所述栅栏激光装置偏离坐标扫描移动的距离得到第二坐标。

优选的，在上述凹面型焊道位置的检测方法中，

所述在具有凹面型焊道的焊接表面上方，平行放置栅栏激光装置为：

在具有凹面型焊道的焊接表面上方，平行放置激光光圈半径大小范围为0.1mm至0.2mm的栅栏激光装置。

优选的，在上述凹面型焊道位置的检测方法中，

所述栅栏激光装置中的栅栏激光束之间的间隔大小的范围为0.6mm至1mm。

优选的，在上述凹面型焊道位置的检测方法中，

所述调整所述栅栏激光装置与所述焊接表面之间为预设距离包括：

固定所述激光栅栏装置的位置；

调整所述焊接表面的位置，使所述焊接表面的位置与所述激光栅栏装置之间为预设距离。

通过上述描述可知，本发明提供的上述凹面型焊道位置的检测方法，由于先在具有凹面型焊道的焊接表面上方，平行放置栅栏激光装置，然后调整所述栅栏激光装置与所述焊接表面之间为预设距离，所述预设距离为激光光束照射到所述焊接表面之后反弹回所述栅栏激光装置并可被接收的距离，再开启所述栅栏激光装置发射激光信号，并接收从所述焊接表面返回的激光信号，最后根据所述返回的激光信号对所述凹面型焊道进行定位，因此能够避免焊接车间中辅助焊道定位的摄像机受到焊接粉尘干扰的问题，无需每隔一定时间清扫镜头粉尘，也能够大大降低检测成本，对于一些比较复杂的不规则焊道的识别率更高，焊道定位准确高效，操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的第一种凹面型焊道位置的检测方法的示意图；

图2为本申请实施例提供的凹面型焊道位置检测过程示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想在于提供一种凹面型焊道位置的检测方法，能够避免焊接车间中辅助焊道定位的摄像机受到焊接粉尘干扰的问题，无需每隔一定时间清扫镜头粉尘，也能够大大降低检测成本，对于一些比较复杂的不规则焊道的识别率更高，焊道定位准确高效，操作简单。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供的第一种凹面型焊道位置的检测方法如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种凹面型焊道位置的检测方法的示意图。该方法包括如下步骤：

S1：在具有凹面型焊道的焊接表面上方，平行放置栅栏激光装置；

需要说明的是，一定要保证焊接表面与栅栏激光装置相平行，这样才能够保证每一束激光发出和返回的路程相等，从而保证检测的准确性。

S2：调整所述栅栏激光装置与所述焊接表面之间为预设距离，所述预设距离为激光光束照射到所述焊接表面之后反弹回所述栅栏激光装置并可被接收的距离；

在该步骤中，该预设距离为栅栏激光束与焊接表面的垂直距离,设置这种预设距离的目的是保证激光束照射到焊接表面之后能够反弹回来并被接收，减少感应的距离误差而带来的识别效果的不精准状况。

S3：开启所述栅栏激光装置发射激光信号，并接收从所述焊接表面返回的激光信号；

在该步骤中，在发射出的激光束中检测返回的激光信号，其中照射在非焊道位置的激光可以正常返回并被接收到，而照射在焊道的沟壑中的信号，由于焊道之间的间隙表面与照射的激光束不相互垂直，并且具有凹面型特征的焊道会增加光源与反射面之间的距离，照射到深沟壑焊道处的激光不能在反射面原路反射回探测信号，因此无法接收到返回的激光信号。正是基于这种原理，才会将焊道位置和非焊道位置区分开来，达到检测焊道的目的。

S4：根据所述返回的激光信号对所述凹面型焊道进行定位。

在该步骤中，可以利用多种算法对焊道位置进行定位，包括异或算法，这就能够代替传统的激光扫描中的较为复杂的路径拟合和遗传算法等，简化操作流程，处理速度较为快捷，提高工作效率，准确性也可以得到保证。

通过上述描述可知，本申请实施例提供的上述凹面型焊道位置的检测方法，由于先在具有凹面型焊道的焊接表面上方，平行放置栅栏激光装置，然后调整所述栅栏激光装置与所述焊接表面之间为预设距离，所述预设距离为激光光束照射到所述焊接表面之后反弹回所述栅栏激光装置并可被接收的距离，再开启所述栅栏激光装置发射激光信号，并接收从所述焊接表面返回的激光信号，最后根据所述返回的激光信号对所述凹面型焊道进行定位，因此能够避免焊接车间中辅助焊道定位的摄像机受到焊接粉尘干扰的问题，无需每隔一定时间清扫镜头粉尘，也能够大大降低检测成本，对于一些比较复杂的不规则焊道的识别率更高，焊道定位准确高效，操作简单。

本申请实施例提供的第二种凹面型焊道位置的检测方法，是在上述第一种凹面型焊道位置的检测方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述开启所述栅栏激光装置发射激光信号，并接收从所述焊接表面返回的激光信号包括：

激光束发射激光信号到所述焊接表面；

每一个激光感应器接收各自发出的所述激光信号，其中照射到所述焊接表面的非凹面型焊道位置的激光可返回并被接收，照射到所述凹面型焊道位置的激光不可返回。

在这种情况下，利用栅栏激光装置中的多个位置的激光感应器，就能够分辨出哪些位置具有焊道，而哪些位置不是焊道。

本申请实施例提供的第三种凹面型焊道位置的检测方法，是在上述第二种凹面型焊道位置的检测方法的基础上，还包括如下技术特征：

在所述接收从所述焊接表面返回的激光信号之后还包括：

如果所述激光感应器无法接收到自身发出的所述激光信号，则将所述激光感应器相对应的传感器位设置为0；

如果所述激光感应器接收到自身发出的所述激光信号，则将所述激光感应器相对应的传感器位设置为1。

在这种情况下，利用一一对应的传感器对是否接收到激光信号进行标记，能够准确记录每个检测点的信息，并且便于后续流程中对焊道位置的判断。

本申请实施例提供的第四种凹面型焊道位置的检测方法，是在上述第三种凹面型焊道位置的检测方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述根据所述返回的激光信号对所述凹面型焊道进行定位包括：

扫描所述传感器位；

将所述传感器位的每一位与其右边相邻的一位进行异或操作；

获得所述异或操作的结果，利用第一位为1的传感器位和最后一位为1传感器位计算焊道位置中点的第一坐标，并依据所述栅栏激光装置偏离坐标扫描移动的距离得到第二坐标。

在这种情形下，使用简单的异或操作取代现有技术中的较为复杂的缺陷拟合算法，能够简化操作流程，提高效率，并且能够保证检测结果的准确性。具体的，如图2所示，图2为本申请实施例提供的凹面型焊道位置检测过程示意图。以焊道延伸方向为X轴方向，焊道截面方向为Y轴方向，栅栏光栅扫描的方向为X轴正方向，开始扫描点为坐标原点，建立一个平面坐标系，假设从左到右所有的传感器都接收到反射信号时激光传感器位的编码为：111111111，当照射在焊道时，传感器位编码为111001011，在零中间的1不影响焊道位置的判断。扫描栅栏激光光束各个传感器位，并将传感器的每一位和右边相邻的一位进行异或，如将上述的111001011进行相邻传感器之间的异或，得到001011100，检查异或的结果，第一位为1的传感器位坐标为Y3，最后一位为1传感器位为Y7，计算焊道位置中点Y轴坐标为Yp＝(Y7-Y3)/2+Y3+α，其中α为Y轴方向在光栅移动过程中在Y轴方向上的偏移量，X轴坐标依据栅栏光栅偏离坐标扫描移动的距离而获得，记为Xp，则可判断出焊道中点的位置坐标为(Xp，Yp)。这里需要说明的是，当栅栏激光装置开始启动检测时，此时光栅所在位置记为坐标原点，在光栅检测过程中，由于是沿着X轴方向上进行移动，所以对导致X轴方向有一个偏离坐标原点的距离，并且由于焊道并不是笔直的向前的，所以还会导致有在Y轴方向上的偏移，所以在计算焊道坐标的时候，应该考虑到X轴和Y轴坐标在各自方向上的偏移量。

本申请实施例提供的第五种凹面型焊道位置的检测方法，是在上述第一种至第四种凹面型焊道位置的检测方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述在具有凹面型焊道的焊接表面上方，平行放置栅栏激光装置为：

在具有凹面型焊道的焊接表面上方，平行放置激光光圈半径大小范围为0.1mm至0.2mm的栅栏激光装置。这样的极细小的激光栅栏用于当作焊道检测的激光光源和激光接收器，能够有效的检查焊道位置所在。

本申请实施例提供的第六种凹面型焊道位置的检测方法，是在上述第五种凹面型焊道位置的检测方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述栅栏激光装置中的栅栏激光束之间的间隔大小的范围为0.6mm至1mm。需要说明的是，使用的栅栏激光束之间的间隔位置不应超过焊道宽度的四分之一，以此确保能够更加精准的识别出焊道位置所在，减小由于激光照射的间隙排列而带来的检测误差。

本申请实施例提供的第七种凹面型焊道位置的检测方法，是在上述第一种凹面型焊道位置的检测方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述调整所述栅栏激光装置与所述焊接表面之间为预设距离包括：

固定所述激光栅栏装置的位置；

调整所述焊接表面的位置，使所述焊接表面的位置与所述激光栅栏装置之间为预设距离。

需要说明的是，上述两个步骤的先后顺序并不做限制，二者可以互换，也就是说，也可以先固定焊接表面的位置，再对激光栅栏装置的位置进行调整。

综上所述，上述各个实施例提供的凹面型焊道位置的检测方法，通过结合栅栏光栅的密集光检测特性，可以实现对I型焊道、V型焊道以及U型焊道这些具有凹面特征的焊道的精确检测，并且还能检测出类I型、类V型以及类U型这些形状不规则，类型复杂的焊道，该方法所使用的激光栅栏可以是比较普通的激光发射器，无需专用的激光器，降低了成本，且使用简单的异或操作取代较为复杂的缺陷拟合，操作更为简单，能够保证检测的效果，对具有凹面型特征的焊道检测具有高效率和合理性，而且这种方法解决了焊接车间中辅助焊道定位的摄像机经常受到焊接粉尘干扰的问题，无需每隔一定时间就要清扫镜头粉尘的问题，实现的焊道定位效果准确，准确性约为98％。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种凹面型焊道位置的检测方法，其特征在于，包括：

在具有凹面型焊道的焊接表面上方，平行放置栅栏激光装置；

调整所述栅栏激光装置与所述焊接表面之间为预设距离，所述预设距离为激光光束照射到所述焊接表面之后反弹回所述栅栏激光装置并可被接收的距离；

开启所述栅栏激光装置发射激光信号，并接收从所述焊接表面返回的激光信号；

根据所述返回的激光信号对所述凹面型焊道进行定位。

2.根据权利要求1所述的凹面型焊道位置的检测方法，其特征在于，

所述开启所述栅栏激光装置发射激光信号，并接收从所述焊接表面返回的激光信号包括：

激光束发射激光信号到所述焊接表面；

每一个激光感应器接收各自发出的所述激光信号，其中照射到所述焊接表面的非凹面型焊道位置的激光可返回并被接收，照射到所述凹面型焊道位置的激光不可返回。

3.根据权利要求2所述的凹面型焊道位置的检测方法，其特征在于，

在所述接收从所述焊接表面返回的激光信号之后还包括：

如果所述激光感应器无法接收到自身发出的所述激光信号，则将所述激光感应器相对应的传感器位设置为0；

如果所述激光感应器接收到自身发出的所述激光信号，则将所述激光感应器相对应的传感器位设置为1。

4.根据权利要求3所述的凹面型焊道位置的检测方法，其特征在于，所述根据所述返回的激光信号对所述凹面型焊道进行定位包括：

扫描所述传感器位；

将所述传感器位的每一位与其右边相邻的一位进行异或操作；

获得所述异或操作的结果，利用第一位为1的传感器位和最后一位为1传感器位计算焊道位置中点的第一坐标，并依据所述栅栏激光装置偏离坐标扫描移动的距离得到所述焊道位置中点的第二坐标。

5.根据权利要求1-4任一项所述的凹面型焊道位置的检测方法，其特征在于，

所述在具有凹面型焊道的焊接表面上方，平行放置栅栏激光装置为：

在具有凹面型焊道的焊接表面上方，平行放置激光光圈半径大小范围为0.1mm至0.2mm的栅栏激光装置。

6.根据权利要求5所述的凹面型焊道位置的检测方法，其特征在于，

所述栅栏激光装置中的栅栏激光束之间的间隔大小的范围为0.6mm至1mm。

7.根据权利要求1所述的凹面型焊道位置的检测方法，其特征在于，

所述调整所述栅栏激光装置与所述焊接表面之间为预设距离包括：

固定所述激光栅栏装置的位置；

调整所述焊接表面的位置，使所述焊接表面的位置与所述激光栅栏装置之间为预设距离。