激光焊缝跟踪视觉焊缝

激光视觉焊缝跟踪技术是一种通过激光和视觉传感器实时检测并调整焊接路径的自动化方法。其基本原理可分为以下几个关键步骤：

1. 激光结构光投射

原理：激光器发射特定的结构光，投射到焊缝表面。

作用：形成高对比度的光带，通过光带形变反映焊缝的几何特征（如高度、宽度、位置偏差）。

2. 图像采集

传感器：工业相机捕获激光光带在焊缝区域的图像。

环境适应：

滤光片：滤除焊接电弧的强光或其他干扰光源。

曝光控制：优化成像质量，避免过曝或欠曝。

3. 图像处理与特征提取

预处理：去噪、增强对比度，突出激光光带。

关键算法：

中心线提取：通过灰度分析或骨架化算法确定光带中心。

三角测量：基于激光器与相机的固定夹角（三角法原理），将光带形变转换为三维坐标。

焊缝识别：结合几何模型（如V型坡口、角焊缝）匹配焊缝特征。

4. 偏差计算与控制

位置偏差：对比检测到的焊缝实际位置与预设路径，计算横向、纵向及高度偏差。

闭环控制：将偏差信号输入控制系统，实时调整焊枪或机器人位姿。

5. 系统标定

传感器标定：确定激光器与相机的相对位置、角度及镜头畸变参数。

手眼标定：建立视觉系统与焊接机器人坐标系的映射关系。

技术优势

高精度：可达亚毫米级跟踪精度。

实时性：毫秒级响应，适应高速焊接。

适应性：适用于复杂焊缝（如曲线、坡口）及恶劣环境（飞溅、烟雾）。

应用场景

工业领域：汽车制造、船舶焊接、管道焊接等。

典型焊缝类型：对接焊缝、角焊缝、搭接焊缝等。

挑战与解决方案

干扰因素：焊接飞溅、强光、烟雾。

解决方案：主动光源、高速快门、抗干扰算法。

动态跟踪：机器人高速运动下的实时性。

解决方案：FPGA或GPU加速图像处理。

总结

激光视觉焊缝跟踪通过“投射-成像-分析-控制”的闭环流程，实现焊接过程的智能纠偏，显著提升自动化焊接的质量与效率。其核心在于精准的光学设计、高效的图像算法及可靠的系统集成。