[发明专利]圆形光束变点环光束且能量分布可调焊接头

权利要求书

1.一种圆形光束变点环光束且能量分布可调焊接头，其特征在于，包括本体、调节杆、滑块、平顶锥镜和准直镜；

平顶锥镜位于本体内的光源入射端且平顶锥镜固定在滑块上，滑块与调节杆通过螺纹连接，使得旋转调节杆能够调整平顶锥镜与激光源入射端的距离；

准直镜位于本体内的平顶锥镜背离激光源入射端的方向，用于将经平顶锥镜处理后形成的点环光束调整为平行照射的点环光束；

本体上还安装有CCD工业相机，CCD工业相机用于实时拍摄焊接面图像；

调节杆配置有伺服电机，伺服电机的输出轴与调节杆传动连接；

还包括控制器，控制器与伺服电机和CCD工业相机电连接，控制器用于对CCD工业相机拍摄的焊接面图像进行处理分析，并根据分析结果控制伺服电机对平顶锥镜进行调节；

控制器包括预处理模块、焊接分析模块和执行模块；

预处理模块用于对焊接面图像进行预处理，包括滤波处理；

焊接分析模块用于对行预处理后的焊接面图像进行分析，对焊接的匙孔进行识别，并对匙孔的中心及周边进行光谱对比分析；

执行模块用于控制伺服电机对平顶锥镜进行调节，若匙孔中心及周边的光谱对比度大于第一阈值，则调节增大平顶锥镜与激光源入射端的距离；若匙孔中心及周边的光谱对比度小于第二阈值，则调节缩小平顶锥镜与激光源入射端的距离；若匙孔中心及周边的光谱对比度位于第一阈值和第二阈值之间则保持当前平顶锥镜与激光源入射端的距离；

焊接分析模块对匙孔的中心及周边进行光谱对比分析采用以下公式计算光谱对比度：

上式中，D表示匙孔中心及周边的光谱对比度；N表示匙孔中心的像素点数量；/表示匙孔中心各像素点i的平均光谱值；M表示匙孔周边的像素点数量；/表示匙孔周边各像素点j的平均光谱值。

2.根据权利要求1所述的圆形光束变点环光束且能量分布可调焊接头，其特征在于，本体内沿准直镜轴线远离平顶锥镜方向设有保护透镜。

3.根据权利要求2所述的圆形光束变点环光束且能量分布可调焊接头，其特征在于，本体内在准直镜与保护透镜之间设有第一聚焦透镜。

4.根据权利要求3所述的圆形光束变点环光束且能量分布可调焊接头，其特征在于，本体内第一聚焦透镜背离保护透镜方向设有带水路接口的容腔。

5.根据权利要求2所述的圆形光束变点环光束且能量分布可调焊接头，其特征在于，本体在保护透镜沿轴线远离准直镜方向设置有进气口。

6.根据权利要求1所述的圆形光束变点环光束且能量分布可调焊接头，其特征在于，CCD工业相机位于平顶锥镜的轴向外侧，准直镜远离平顶锥镜方向设有第一反射镜，第一反射镜与准直镜呈45度角且反射面背离准直镜；CCD工业相机设有第二聚焦透镜，第二聚焦透镜远离CCD工业相机方向设置有第二反射镜，第二反射镜与第一反射镜平行且相对设置，使得第一反射镜接收到的焊接面反射光能够反射至第二反射镜，再由第二反射镜反射至第二聚焦透镜传输到CCD工业相机获得焊接面图像。

7.根据权利要求1所述的圆形光束变点环光束且能量分布可调焊接头，其特征在于，预处理模块对焊接面图像的预处理过程如下：

对焊接面图像进行多层小波分解，得到各个频率段的小波系数；

将各个频率段的小波系数与系数阈值进行对比，若小波系数大于系数阈值，则对相应频率段的小波系数进行增强处理；

对处理之后的小波系数进行小波重构，得到增强后的焊接面图像。