[发明专利]基于随机相位照明的焊缝自动对刀及跟踪系统

说明书

本发明公开了一种搅拌摩擦焊接的自动追踪装置及其追踪系统，涉及焊接技术领域，包括图像采集装置以及图像处理和控制搅拌摩擦焊的计算机，图像采集装置包括外壳、设置在外壳内用于采集图像的工业相机、辅助起焊点识别和跟踪的线激光器以及用于照明的带有随机相位板的激光器。本发明通过随机相位照明提高成像质量，并提出新的跟踪算法。

技术领域

本发明涉及焊接领域，特别是在搅拌摩擦焊中，涉及一种基于随机相位的激光照明焊缝自对刀及跟踪系统。

背景技术

通过计算机视觉实现焊缝跟踪的系统是一款高效的、智能的、实时的焊缝跟踪系统。系统采用非接触式测量，通过图像处理技术计算焊缝的起焊点位置，自动将起焊点位置反馈给控制机床的计算机，实现机床的自动对刀功能。在成功对刀后，对机床的运动轨迹进行实时修正，保证焊头运动维持在焊缝轨迹上，从而有效降低因工件位置偏差造成焊接缺陷，大幅度提高焊缝生产率提高产品质量。

目前搅拌摩擦焊的焊缝自动对刀及跟踪装置包括保护外壳、固定在外壳上的线激光器、带有随机相位板的照明激光器以及采集图像的工业相机，通过计算机视觉的图像处理算法，实现起焊点的智能识别、焊缝的跟踪。基于随机相位的照明，大幅度降低被焊接的金属材料表面镜面反射引起的过曝光高亮噪声，有效降低图像处理的时间成本，有效提高起焊点与焊缝识别的精度。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种搅拌摩擦焊的起焊点识别与焊接路径跟踪的装置，有效减弱金属材料表面的镜面反射来提高起焊点与焊缝识别的速度和精度。

上述技术目的是通过以下技术方案实现的，一种基于随机相位的激光照明焊缝自动对刀及跟踪系统，包括图像采集装置以及图像处理和控制搅拌摩擦焊的计算机，图像采集装置包括外壳、设置在外壳内用于采集图像的工业相机、辅助焊缝识别与跟踪的线激光器以及用于照明的带有随机相位板的激光器。

本发明最为重要的一点是：引入带有随机相位板的照明激光器。光与物质相互作用时，如果入射光是一束均匀的光线（光线强度和方向均匀），则待焊接物体表面的粗糙程度等细微结构，决定了有多少光线发生漫反射；多少光线发生镜面反射。漫反射在各个方向上散射的光线基本是均匀的。对于镜面反射，入射光线与反射光线在同一平面，而且他与反射面法线的夹角是相等的。为了减少同一方向的镜面反射的光线，在不改变材料表面结构的情况下，我们在照明光源上加入随机相位板，使照明光线的方向产生随机散射分布，不再是球对称或平面光线入射，从而镜面反射光线的方向也有了随机性。相比于球面对称或平面光线照明，随机相位照明产生的镜面反射光线不会因为方向相同而产生过曝光高亮的噪声。

通过上述技术方案，有效减少材料表面同一方向的镜面反射强度，使得相机采集到的图像过曝光高亮噪声明显下降，降低图像处理的时间成本，提高了焊缝识别的精度，减小了误差。

进一步的，保护外壳的前板有固定线激光器的固定支架。前板的上端有两个M3螺孔，左右两侧分别有两个M3的螺孔。

通过上述技术方案，将线激光器固定在前板上，对线激光器进行固定，防止在焊接过程中线激光器晃动，并且将前板与顶板和左右侧板连接。

进一步的，所述的保护外壳包括底板，底板前端有两个直径10mm的圆孔，后端有一个直径30mm的圆孔，左右两侧有两个M3的螺孔，用于侧板的连接。

通过上述技术方案，前端的两个10mm的圆孔用于固定照明的球面波激光器，并在激光器的前端安装有一定粒度的散射片，两个照明的激光更均匀，照明范围更大。后端直径30mm圆孔是为工业相机采集图像开设。

进一步的，左右两块侧板，中部有都一个凹槽，前部都有一个M3螺孔，上部都有两个M3螺孔，后部都有三个M3螺孔，底部都有两个M3螺孔。