[发明专利]探测坡口形状的设备

说明书

本发明涉及一种探测坡口形状的设备，更确切地说，它涉及的探测坡口形状的设备处理由成象装置形成的图象影象。

一种公知的探测焊接部分的设备已在下述的日本专利申请公开154771/86号中披露。

（a）使用一种光学观测系统观测电弧;

（b）线会聚光束在电弧焊点形成之前照射到电弧焊点附近的坡口表面上;

（c）光学观测系统这样安置，使得当观测电弧时，上述光学观测系统能够同时地观测到线会聚光的反射光;和

（d）电弧图象和照射到坡口上的截光束形成的图象在二维方向上处于探测光束位置的探测器范围内，从而能够使用一种简单的结构同时探测到电弧图象和射到坡口上的截光束形成的图象。

然而，这种公知的探测焊接位置的设备存在一些缺点，其中所需要的照明光源使设备的结构繁琐而且调节困难。此外，还存在由光源发射的照明光和由焊接引起的弧光相混合的可能性。这样会造成照明不均匀并且导致不能令人满意的探测结果。

另外，“IEE计算机杂志”1980年5月公开了一种现有技术，其中使用了一种自动焊接系统来检测焊接边缘点。该系统先利用微分器检测边缘点，然后沿垂直方向放大这些点。但是，这种技术易受光噪声影响，结果使它很难检测根部和肩部位置。

本发明的目的是提供一种高精度探测坡口形状的设备，该设备不需要特殊的照明光源并能防止电弧的不良影响。

为了完成上述目的，本发明提供了一种探测坡口形状的设备，该设备包括：

被焊接的金属工件坡口和坡口表面的成象装置;

存储装置，在由上述成象装置形成的图象影象的各象素上存储信息，它以二维方式构成;

积分装置，在上述存储装置中存储器的一个预定方向上对存储在上述存储装置中的各象素上的信息进行积分;

微分装置，在与该存储器预定方向垂直的方向上对积分的信息进行微分;和

探测装置，根据在各象素上微分的信息探测坡口和坡口表面的形状信息。

在下面结合附图进行的详细描述中，将会明显地看到本发明的目的和优点。

图1是本发明所述用于探测坡口形状的设备的外形轮廓透视图;

图2是本发明的焊炬和成象装置位置关系的侧视图;

图3是按照本发明所述信号处理装置的结构方框图;

图4是本发明所述探测坡口形状的设备的工作流程图;

图5表示根据本发明所述被焊接的金属工件的坡口视图;

图6表示当由本发明的成象装置形成坡口图象时的典型图象视图;

图7表示在与本发明焊接线垂直方向上亮度的分布图;

图8表示按照本发明在与焊接线垂直的方向上积分亮度的分布图;

图9表示通过对积分亮度的分布进行微分所得微分亮度的分布图;

图10用于解释本发明的积分;和

图11用于解释本发明的微分。

参照图1和图2说明本发明所述探测坡口形状的设备的整体结构。

图1表示本发明所述探测坡口形状的设备外形轮廓透视图。图2表示本发明所述焊炬和成象装置位置关系的侧视图。将二维成象装置12置于箭头符号FA所示焊炬10的运动方向上。把一个熄弧滤光器设置在成象装置12的光束入射一侧。成象装置12所处的位置应能使该装置形成被焊接金属工件16的坡口18和坡口表面20的影象，所述工件位于熔池前10-30毫米处刚好在焊炬10的下方。由于成象时用弧光照明，因此不需要任何特殊的照明装置。空气喷咀22置于焊炬10和成象装置12之间。空气喷咀22的端部朝着成象装置12的成象区域开着。焊接时产生的烟尘被空气喷咀22吹出的空气驱散。结果，能够形成一幅良好的影象。成象装置12的成象输出是图象影象信号，它被输入到信号处理装置24中。信号处理装置24由微型计算机26和存储器28组成。在信号处理装置24中，进行特定区域的预定影象处理并探测焊线位置、坡口中心和根部缝隙的宽度。将信号处理装置24中的处理结果延迟对应图2所示距离L的一段时间后输入到焊接控制装置30中。焊接控制装置30控制焊接电流、弧电压、焊着量和焊接速度等等。

图3是本发明信号处理装置的结构方框图。成象装置12的图象影象信号输入到控制部分32中。控制部分32分别与存储器28和处理部分34相连接。处理部分34由积分装置36、微分装置38、探测装置40和计算装置42组成。