[发明专利]一种锁孔TIG焊焊接质量实时检测的嵌入式装置及方法

说明书

本发明公开了一种锁孔TIG焊焊接质量实时检测的嵌入式装置及方法，包括CMOS相机、AI核心板、无线模块、焊接电流传感模块、焊接电压传感模块、爬行机器人控制器以及深熔锁孔TIG焊电源。通过试焊标定确定标定曝光序列，设置CMOS相机多曝光模式，通过多曝光融合技术对焊区监测。利用AI核心板，使用CNN技术分割锁孔和熔池，并提取尺寸和Hu不变矩形态特征，结合焊接电流和电压的特征作为输入，再用构建的BP神经网络实时识别熔透状态。通过无线模块将图像、焊接状态和预警信息上传到远程服务器。本发明适用于中厚板曲面长焊缝的锁孔TIG焊焊接，该嵌入式装置可安装在爬行机器人上，实现焊接质量实时识别和远程监测。

技术领域

本发明涉及焊接监控和图像处理技术领域，具体涉及一种锁孔TIG焊焊接质量实时检测的嵌入式装置及方法。

背景技术

近年来，随着先进制造技术的发展和国内市场环境的不断完善，在制造业中占有极其重要地位的重型机械行业得到了迅猛发展，对中厚金属板材(4.5mm～25mm)的应用需求越来越大。目前，中厚板焊接结构广泛应用于造船、大型桥梁、石油化工、锅炉容器、重型机械等工业部门。但这些大型焊件存在大量的大曲面长焊缝的，大多只能采用手工多层多道焊，其辅助工序较多，焊缝质量稳定性差，一次焊接合格率低，返工量大，生产效率低，且工人劳动强度大，生产作业环境恶劣。当前的焊接制造工艺难以应对复杂曲面长焊缝制约了我国中厚板焊接生产制造效率的提高。

锁孔深熔TIG焊是一种在焊接过程中利用锁孔(keyhole)效应实现大熔深的新型高效焊接方法，可以实现不开坡口一道焊透、单面焊双面成型并且双面焊缝成形好，焊接质量高，且锁孔TIG焊比较稳定，没有飞溅主要的缺陷为未熔透或过熔透，在中厚板材的焊接场景中有着很大的应用前景。

但中厚板曲面长焊缝由于行程长，加上加工装配和加工变形，呈现不规则且随机的状态。现在成熟的工控计算机+机器人的方式只能满足一般生产线的制造要求，但由于其厚重的体积，难以携带，从而难以实现在曲面长焊缝移动过程中进行焊接质量实时识别和远程监控。

发明专利CN 109719368 B公开了一种机器人焊接过程多信息采集监控系统及方法，利用带有无线网卡的主控计算机，固定式工业机器人实现焊接的实时识别和远程监控，该方式适用于一般生产线上的焊接应用。难以应用在需要移动或爬行的曲面长焊缝上的焊接质量实时识别和远程监控。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种锁孔TIG焊焊接质量实时检测的嵌入式装置及方法，适用于锁孔TIG焊在中厚板曲面长焊缝的实时焊接质量识别和远程监控。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于锁孔TIG焊焊接质量实时检测的嵌入式装置的焊接质量实时检测方法，所述嵌入式装置包括：

CMOS相机1，与AI核心板2相连，用于实时采集锁孔TIG焊的焊接场景图像，传输图像数据给AI核心板2；

AI核心板2，与嵌入式装置其他组成部件进行数据通讯，并集成锁孔TIG焊焊接质量实时检测软件包；

LVDS液晶触摸屏3,与AI核心板2相连，用于本地焊接图像实时显示输出，以及使用触摸功能实现包括曝光时间在内的应用界面的参数设定输入；

鼠标4,与AI核心板2相连，用于辅助应用软件点击框选和输入参数；

无线模块5，与AI核心板2相连，用于传输图像数据、焊接状态和预警信息到远程服务器；

电源模块6，与AI核心板2相连，将输入电压和/或电流转换成多种电压为嵌入式装置各个组成部件供电；

焊接电流传感模块7，与AI核心板2相连，用于机器人焊接动态过程的焊接电流实时采集和传输，使用霍尔电流传感器，通过RS232串口与AI核心板2通讯；