激光视觉焊缝跟踪系统概述

在金属制造业中，焊接是仅次于装配和机械加工的第三大产业。焊接过程中存在着强烈的热、烟尘和弧光，工作环境非常恶劣，对工人的体能消耗很大。据统计，工人实际焊接的时间不足其工作时间的30%，因而效率很低。因此，为了提高焊接质量，提高生产率，节省人力，很有必要实现焊接过程的自动化。

实现焊接过程的自动化关键是研制一套高效率的焊缝跟踪系统。焊缝跟踪，其功能是在焊接过程中自动检测并自动调节焊枪的位置，以便于始终跟随焊接位置进行焊接，焊枪与工件之间的距离始终保持恒定，从而确保焊接质量，提高焊接效率并降低劳动强度。这可以解决工件焊接热变形、工件不一致引起的焊接质量问题，还可以将焊工从恶劣的环境中解放出来，避免焊工身体伤害。

焊缝跟踪系统主要由三部分组成：传感器、控制系统、执行机构。传感器是其最重要的组成部分。目前，应用前景好的是激光视觉传感器。

激光视觉传感器精度高、再现性好，不仅可以用于焊缝跟踪，而且可以用于检测坡口形状、宽度和截面，为焊接参数的自适应控制提供依据。

激光视觉传感器算法简单、实时性好、实现较简单、成本较低。也因为视觉传感器所获得的信息量大，结合计算机视觉和图像处理的最新技术成果，大大增强了焊缝跟踪系统的外部适应能力。视觉传感器采用的光电转换器件最简单的是单元感光器件，如光电二极管等；其次是一维的感光单元面阵，如面阵CCD，是二维图像的常规感光器件。

焊缝跟踪技术是现代焊接技术的一个重要组成部分。随着焊接技术的发展，焊缝跟踪技术将在焊接制造业中起着极为重要的作用。

根据先进制造技术的发展趋势，结合焊接技术本身的特点，未来对焊缝跟踪系统的要求是：跟踪过程高精确化、现场使用可靠、性能稳定、抗干扰性强、环境适应性强及连续工作时间长等优点。未来的焊缝跟踪系统的检测部分将以视觉传感器为主。跟踪方向及速度的调节将通过对电机的控制来实现，将具有智能性的模糊控制和神经网络等人工智能手段渗透到焊缝跟踪控制中，会增强对非先线性系统控制的准确性，使焊接生产过程更具有智能性。