[发明专利]一种高信噪比CMT+P熔池图像的获取方法

说明书

本发明公开了一种高信噪比CMT+P熔池图像的获取方法，属于CMT+P焊接技术领域。该方法包括以下步骤：a.检测出具有阶跃性变化规律的P焊接脉冲电流上升沿和T电流上升沿，b.对N个参比对象进行对比；c.根据P焊接脉冲电流上升沿的幅度At与T电流上升沿的幅度Atr之间的差值大小，计算出用于区分P焊接脉冲电流上升沿与T电流上升沿的电流阈值Ar；d.区分P焊接脉冲电流上升沿与T电流上升沿；e.当FPGA模块分析得出当前的CMT+P焊接电流处于T电流上升沿时，发出相机开关信号K，用于控制相机拍摄CMT+P熔池图像。本方法可在弧光干扰最低时发出拍照信号，以获取高信噪比CMT+P熔池图像。

技术领域

本发明涉及CMT+P焊接技术领域。

背景技术

近年来，随着现代工艺制造不断的朝着智能化、自动化发展，自动化金属焊接极大的解放了人力劳动，提高了工作效率和工作质量。熔池视觉传感是焊接过程自动化和智能化控制的关键技术之一，绝大部分学者取得的科研成果都体现在传感方法、图像处理算法、熔池特征分析等方面，但其着重点主要在于对熔池图像获取后的图像处理，而对于如何获取高信噪比的熔池图像研究甚少。

MIG/MAG焊是目前世界上应用最广泛、最经济的焊接工艺。但由于存在热输入量大、变形严重、飞溅无法避免等缺陷，限制了它在某些领域的应用，尤其1mm以下的薄板更是其应用的禁区。CMT ( Cold metaltransfer) 冷金属过渡焊接技术作为一种无焊渣飞溅的新型焊接工艺技术，以其工艺输入能量小、变形小、无飞溅、搭桥能力好等优点为MIG/MAG焊的应用拓开了新的领域，为薄板的焊接提供了完美的解决方案。CMT+P焊是一种CMT和脉冲混合过渡技术，可以通过调整参数以达到理想的焊缝背面成形，或者是提高薄板的焊接速度。CMT技术提供了一个最低能量的平台，Fronius公司在此基础上，将CMT过渡和脉冲过渡进行结合，实现了CMT过渡和脉冲过渡交替混合过渡的焊接模式。即几个脉冲过渡后，过渡方式转为一个或几个CMT过渡。

对于熔池图像的采集，主要可分为被动式直接视觉传感和主动式直接视觉传感两大类。被动式直接视觉传感是指利用熔池对电弧光的反射或熔池的自身辐射采集熔池图像；主动式直接视觉传感是利用高频激光等外加光源照明，并且利用复合滤光系统获取熔池图像。由于主动式需要辅助光源，成本远大于被动式，所以被动式直接视觉传感更适用于实际生产过程。但直接视觉传感会受到强烈的弧光干扰，无法获得清晰、完整的熔池图像。本发明着重研究CMT+P焊接过程中的电信号与电弧光信号强度之间的关系，通过分析CMT+P不同时刻的光信号强度，使用FPGA通过电信号自适应判断出CMT过程中短路过渡时刻。并通过高速相机验证其准确性。在CMT+P的短路过渡时刻给出相机采集信号，由此能够获得清晰几乎无电弧光的熔池图像，为后续分析熔池图像与焊接质量之间的内在关系提供了坚实的基础。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高信噪比CMT+P熔池图像的获取方法，它具有判断最佳拍照时间及时、准确等特点。本方法可在弧光干扰最低时发出拍照信号，以获取高信噪比CMT+P熔池图像。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种高信噪比CMT+P熔池图像的获取方法，图像为被动式直接视觉传感器所获取的图像，CMT+P焊接电流具有规律性，是由一组周期性的P焊接脉冲电流与幅值较低且走势较为平缓的CMT焊接电流组合成的周期性波形电流，CMT焊接电流含有一个阶跃性的T电流上升沿，方法是基于在CMT+P焊接过程中，CMT+P焊接电流与其所相对产生的电弧光强度之间的关系特性所获取的方法，方法由FPGA模块编程实现，该方法包括以下步骤：