激光跟蹤焊接的焊縫識別原理

日期:2025-03-14 14:01:47

激光跟蹤焊接中的焊縫識別原理主要基于光學傳感、圖像處理和實時反饋控制技術,其核心是通過高精度的激光傳感器和視覺系統實時檢測焊縫的位置、形狀和幾何特征,從而引導焊接設備進行精確路徑跟蹤。

激光跟蹤焊接的焊縫識別原理

1. 激光傳感技術原理

(1)激光測量法

  • 原理:通過向焊縫表面投射激光線,激光在焊縫處形成變形光帶,反射光被高分辨率相機捕獲。

  • 焊縫特征提取

    • 激光線在焊縫處的變形會被相機記錄為圖像中的幾何畸變。

    • 通過分析光帶的位置、寬度或曲率變化,可確定焊縫的中心線、坡口深度、間隙等參數。

(2)結構光三維掃描

  • 技術實現:使用結構化光投射到焊縫區域,通過多角度相機視覺系統捕捉變形后的光圖案。

  • 三維重建:通過解算光圖案的相位變化或編碼信息,生成焊縫的三維點云數據,進而精確重建焊縫的三維形貌。

激光跟蹤焊接的焊縫識別原理

2. 視覺系統與圖像處理系統

(1)圖像采集

  • 高速相機:配備高幀率工業相機,實時捕捉激光在焊縫表面的反射圖像。

  • 濾光技術:使用窄帶濾光片抑制焊接過程中的弧光干擾,提升信噪比。

(2)圖像處理算法

  • 邊緣檢測:利用算法提取焊縫邊緣輪廓。

  • 特征匹配:通過機器學習模型識別焊縫類型(如V型、U型坡口)。

3. 實時跟蹤與反饋控制

  • 閉環控制系統

    1. 傳感器實時獲取焊縫位置數據;

    2. 與預設路徑對比,計算偏差(橫向/縱向偏移、角度偏差);

    3. 通過PID控制或自適應算法調整焊槍位置、姿態或焊接參數(如速度、功率)。

  • 動態補償:針對工件熱變形、振動等干擾因素,系統動態修正軌跡。

4. 應用場景與優勢

  • 適用場景

    • 汽車制造(車身焊接)、航空航天(鈦合金結構件)、管道焊接等。

    • 高反光材料(鋁合金、不銹鋼)或復雜幾何形狀工件的焊接。

  • 優勢

    • 非接觸式測量,避免機械磨損;

    • 實時性強(響應時間<10ms);

    • 精度高(可達±0.01mm)。

鐳爍光電的激光跟蹤焊接的焊縫識別本質是通過光學手段將焊縫的幾何特征轉化為數字信號,結合實時算法實現高精度定位與動態調整。其技術核心在于高精度傳感抗干擾圖像處理快速閉環控制,是現代智能制造中實現自動化、柔性化焊接的關鍵技術之一。

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