[发明专利]一种基于视觉检测水下电弧切割状态的装置及方法

权利要求书

1.一种基于视觉检测水下电弧切割状态的装置，包括箱体(1)，其特征在于所述箱体(1)为中空敞口箱体，箱体(1)的一侧安置有相机(2)、图像采集系统(3)和图像处理系统(4)，所述相机前端装有滤光减光装置(5)，箱体(1)内对应相机(2)一侧设有与箱体连通的观测筒(6)，所述观测筒(6)为双齿鱼叉形管筒结构，所述观测筒(6)内部装有反射装置(7)，端口装有透明玻璃(8)，位于箱体(1)内设有用于安置工件(9)的托架(10)，所述托架(10)为反Z型结构，上端延伸出箱体(1)外与安置在箱体(1)后侧的切割工作台(11)可移动连接，下端连接有夹具(12)，距离箱体(1)敞口上部设置有运动机构(13)，所述运动机构(13)从上到下依次安装有送丝机构(14)和割炬(15)，所述割炬(15)与工件(9)表面接触产生电弧(16)，弧光通过与工件(9)对称布置的观测筒(6)传播，由相机(2)接收，所述相机(2)设有信息传输口(17)，通过导线与图像采集系统(3)相连，所述托架(10)和送丝机构(14)上分别设置有导线插口(18)，通过导线与焊接切割电源(19)相连。

2.如权利要求1所述的一种基于视觉检测水下电弧切割状态的装置，其特征在于：所述箱体(1)内灌装有用于切割的液体。

3.如权利要求1所述的一种基于视觉检测水下电弧切割状态的装置，其特征在于：所述运动机构(13)为具有X、Z轴方向的移动的驱动机构。

4.如权利要求1所述的一种基于视觉检测水下电弧切割状态的装置，其特征在于：所述托架(10)与切割工作台(11)为可移动连，通过驱动机构实现托架(10)带动工件(9)在切割工作台(11)上的Y轴方向移动。

5.如权利要求1所述的一种基于视觉检测水下电弧切割状态的装置，其特征在于：所述图像采集系统(3)为工控机，内装有水下湿法切割图像采集软件。

6.如权利要求1所述的一种基于视觉检测水下电弧切割状态的装置，其特征在于：所述观测筒(6)的直径大于割口的最大宽度，所述反射装置(7)镜片同样大于割口的最大宽度。

7.如权利要求1所述的一种基于视觉检测水下电弧切割状态的装置，其特征在于：所述图像处理系统(4)包括图像去噪、增强、边缘识别和特征提取功能模块。

8.一种基于视觉检测水下电弧切割状态的装置的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)将工件(9)通过夹具(12)夹紧固定在托架(10)上；

(2)安装观测筒(6)，将观测筒(6)与箱体(1)开孔处固定；

(3)通过切割工作台(11)调整工件(9)至观测筒(6)中心位置，通过运动机构(13)调整割炬(15)至工件(9)中心上方位置，调整Z轴使得割炬(15)下端距离工件(9)上表面8mm处；

(4)安装相机(2)，通过相机支架将相机(2)固定，并用数据传输线将相机与图像采集系统(3)相连。

(5)连接和查验导线，形成正确的回路以获取水下切割的视觉传感信息；

(6)将箱体(1)灌注水，开启切割电源(19)，调节切割参数，相机采集参数，安装参数为808nm的滤光片以及透过率为5％-10％的减光片，引弧进行切割；切割时相机(2)拍摄到切割图像并传输至图像采集系统(3)；

(7)切割结束后，通过图像处理系统(4)编写针对水下切割图像特征的算法处理切割图像，包括图像滤波，图像边缘识别，特征提取等算法；通过分析不同切割参数对切割特征的影响以及工件(9)上下方亮度不同对图像处理造成的影响，设计优化算法处理步骤，对切割特征进行分析，进而预测水下电弧切割的状态。