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微链WeRobotics 3D激光视觉焊接系统

微链WeRobotics 3D激光视觉焊接系统的作用是精确检测出焊缝的位置和形状信息并传递给焊枪(机器人)控制系统,控制系统根据检测结果调整焊枪位置,从而实现焊缝自动跟踪。

微链3D激光传感器的工作是基于光学三角测量原理。激光器发出的光经透镜形成平面光幕,并在被测物上形成一条轮廓线,CCD收集被测物体反射回来的光,形成的图像经过处理分析,得到被测物的轮廓线。在此基础上沿焊缝方向扫描,即可得到表面的3D信息。
 

安装连接方式:通过安装支架将激光传感器与机器人前端安装连接,通过串口或者以太网与机器人控制器连接通讯,通过软件标定激光传感器和工具。由于激光传感器内置处理模块和控制模块,系统安装配置完成之后,通过微链3D激光传感器即可检测焊缝,并控制机器人位姿调整。
 

特点:

l 能够在焊接材料上实现焊缝寻找定位
l 焊枪轨迹的位姿调整控制,精准对准焊缝
l 焊缝几何形状尺寸的扫描测量
l 几乎包含所有焊缝类型的跟踪测量数据库
l 过滤弧光干扰
l 集成度高、机构紧凑
l 安装调试便捷

 

  案例一

  案例二

  案例三
 

什么时候需要激光视觉?

机器人焊接的大多数问题在于焊接部件的不一致性和工装夹具安装精度低,这就导致每次焊枪无法准确的定位到工件焊缝上,从而导致生产效率和质量的下降。
 

在弧焊中,如果不能保证焊接精度达到±0.5mm,就要考虑使用激光寻位或激光跟踪了。选择一台激光视觉焊缝跟踪系统,首先需要验证其对工装夹具是否有干涉,其次要考虑是否会影响时间节拍,如果都不影响的话,那么就可以将其完全的集成到机器人工作站中。
 

激光视觉焊缝跟踪基本检测原理

激光焊缝跟踪的基本原理基于激光三角形测量法。激光器发射线激光照射到工件表面,然后经过漫反射后,激光轮廓在CCD或CMOS传感器上成像。然后由控制器对采集到的图像进行处理分析,从而获取到焊缝的位置,用于修正焊接轨迹或者引导焊接。
 

什么是激光跟踪?

激光跟踪即采用激光视觉传感器超前焊枪进行检测,并通过预先标定好的激光视觉传感器和焊枪之前的位置关系计算出传感器测量点的位置坐标,在焊接过程中,将机器人的示教位置和传感器的检测位置进行比对,并计算出相应点的位置偏差,当滞后于激光线的焊枪抵达对应的检测位置时,将偏差补偿到当前的焊接轨迹上,实现修正焊接轨迹的目的
 

什么是激光寻位?

激光寻位即利用激光传感器对想要测量的位置进行单次测量,并计算目标点位置的过程。一般较短的焊缝或使用激光跟踪会对工装夹具产生干涉时,均采用激光寻位的形式对焊缝进行补正,相对于激光跟踪来说,激光寻位的功能相对比较简单,实现和操作也比较方便。但由于是先检测,后焊接,因此寻位并不适用于焊接热变形严重的工件,以及非直线或圆弧的不规则焊缝。
 

目前,在焊接中应用的激光视觉传感器主要有扫描和结构光两种形式。扫描方式主要有线形扫描和圆形扫描,其中圆形扫描的图像处理方式要复杂一些。相对而言,对于反光的处理,扫描方式比结构光方式要容易。此外,扫描方式传感器的视场深度大,可达280mm或更大。但受到扫描激光斑点的影响,扫描激光传感器的精度,尤其是横向分辨率相对较低,通常>0.3mm。同时,受机械扫描的影响,扫描速度不高。扫描式激光传感器大多只用于大厚度工件的焊缝跟踪和自适应控制。在高精度和高速度跟踪或检测中应用的激光视觉传感器大多为结构光方式的传感器。


1. 数字化

本文的数字化主要指图像的获取和处理方面。最初的激光传感器中采用的图像获取器件为模拟的CCD,通常其图像获取的最高帧率为60 帧/s 或30 帧/ s ,因而图像处理或输出控制等算法也随之受到限制。随着电子与信息技术的发展,激光传感器中的图像获取器件逐渐采用了更为先进的数字CMOS 器件,图像获取的帧率最高可达3000 帧/ s 或10000 帧/ s ,为高速和高精度的传感创造了条件。同时,采用了数字化技术可以很方便地实现对数字图像目标区域的裁剪,消除临近焊缝夹具的其他特征对焊缝识别的干扰。所以,在工件表面光亮、接头旁边有夹具影响或激光焊、焊缝成形与缺陷检测等高速传感要求的场合,采用数字CMOS 图像探测器件的激光视觉传感器具备了采用模拟CCD 的传感器所无法达到的性能。


2. 抗反光技术

由于采用了数字化技术,除了成像质量大幅提高外,在图像处理上也可以采用一些更好的算法,从而能很好地消除铝合金、不锈钢、镀锌板等光亮表面反光的干扰,清晰地识别角焊缝、V 形坡口等接头的细节,在实现精确跟踪的同时,准确测量接头的间隙、错边和坡口截面积等几何参数。中激光条纹照射到不锈钢角焊缝表面,为未采用抗反光技术获得的图像,为采用抗反光技术获得的图像。


激光视觉传感器检测待焊坡口的几何信息,实现焊枪的自动对中及高度的自动调整,同时根据检测到的坡口间隙和截面积自动优化焊接参数并在线调整。显示了自适应焊接系统的主要构成。


3. 焊缝检测

利用高速和高精度的激光视觉传感器扫描焊缝表面,可以得到焊缝表面的3D 图像,通过一定的算法可以测量焊缝成形的几何参数如焊缝宽度、余高、焊趾角度等,还可探测咬边、焊瘤和表面气孔等缺陷。

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