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1. WO2020107336 - PROCÉDÉ DE SUIVI DE TRAJECTOIRE DE SOUDAGE, PROCÉDÉ ET SYSTÈME

Document

说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

附图

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

说明书

发明名称 : 焊接轨迹跟踪方法、装置及系统

技术领域

[0001]
本发明涉及计算机技术领域,特别涉及一种焊接轨迹跟踪方法、装置及系统。

背景技术

[0002]
传统的焊接工艺技术中,普遍采用了激光焊接的方法。激光焊接具有能量密度高、加热区小、焊接距离长、可焊材料种类多、易于焊接过程自动化等诸多优势,现已被逐渐广泛应用在机械制造、航空航天、能源交通、石油化工等行业中。然而,激光焊接同时也具有非线性、时变且干扰因素多的特点,焊接过程会出现焊缝变形而导致焊枪偏离焊缝,因此,在焊接过程中需要对焊缝的焊接轨迹进行自动跟踪。
[0003]
现有的追踪激光焊接轨迹的方法多采用激光三角测量法,其利用激光束投射到被测表面形成漫反射光斑作为传感信号。然而,被焊接物体的表面实际情况是千差万别的,不同颜色、材料、粗糙度、光学性质以及表面面形等因素,造成当同一光源入射时,表面对光的反射和吸收情况不同,特别是物体表面的粗糙度及复折射率等因素,严重影响着物体表面的光散射,使通过透镜成像原理得到的光斑图像像质差别较大,导致会将一些有颜色的表面附着物误判为焊缝,因此准确度较低。
[0004]
光栅投影是获取激光焊接轨迹表面轮廓的另外一种方法。将光栅分别投影到参考平面和被测物体表面,当光栅投影到表面起伏的被测物体表面时,光栅会产生不同程度的变形,通过求取相位的变化值,可以得到物体表面在相应点处的高度,从而得到三维物体的轮廓形状。然而,目前的光栅投影测量设备多用数字投影仪和数字相机作为光栅条纹的投射和采集设备,但由于投影仪的Gamma效应和CCD的非线性效应以及在投影仪倾斜投影时的周期展宽给相位带来了误差,使得光栅条纹出现一定程度的非正弦化,使得在相位求解的过程中,光栅条纹的非正弦化对测量精度产生非常大的影响。
[0005]
因此,目前传统技术中常用的焊接轨迹跟踪方式的准确度较低。
[0006]
发明内容
[0007]
基于此,为解决现有技术中使用激光三角测量法和光栅投影法的焊接轨迹跟踪方式的准确度较低的技术问题,特提出了一种焊接轨迹跟踪系统。
[0008]
一种焊接轨迹跟踪系统,包括处理器,与处理器连接的相干光扫描仪、感光元件、激光焊接装置;
[0009]
所述相干光扫描仪用于发射互相干的扫描光束和参考光束,对焊接区域进行相干光扫描,所述相干光扫描包括至少一条扫描线;
[0010]
所述感光元件用于接收所述扫描光束的反射光与所述参考光束的干涉信号,将所述干涉信号发送给所述处理器,所述干涉信号与所述扫描线对应;
[0011]
所述处理器用于根据所述干涉信号确定相干光扫描的扫描线的高度信息;根据所述至少一条扫描线的高度信息确定焊接轨迹,根据所述焊接轨迹生成焊接控制信号;
[0012]
激光焊接装置,用于根据所述焊接控制信号定位所述焊接轨迹。
[0013]
在其中一个实施例中,所述相干光扫描仪包括相干光发生器、与所述相干光发生器连接的扫描装置,以及设置于所述相干光发生器的出光方向上的半透半反镜;
[0014]
所述相干光发生器用于生成相干光束;
[0015]
所述扫描装置用于控制所述相干光发生器的相干光束的出射方向进行扫描;
[0016]
所述半透半反镜用于透射相干光束和反射激光焊接光束。
[0017]
在其中一个实施例中,所述系统还包括与所述处理器连接的预定位相机,用于对所述焊接物表面进行拍照,并将所述拍照的图片发送给所述处理器,所述处理器用于在所述拍照的图片里确定焊接区域。
[0018]
在其中一个实施例中,所述相干光扫描仪发射的扫描光束和所述激光焊接装置发射的激光焊接光束同轴。
[0019]
在一个实施例中,所述处理器还用于向所述相干光扫描仪发送控制信号,调节所述相干光扫描仪发射的相干光的波长。
[0020]
此外,为解决现有技术中使用激光三角测量法和光栅投影法的焊接轨迹跟 踪方式的准确度较低技术问题,特提出了一种焊接轨迹跟踪方法。
[0021]
一种焊接轨迹跟踪方法,包括:
[0022]
通过相干光扫描仪对焊接区域进行相干光扫描,所述相干光扫描仪发射互相干的扫描光束和参考光束,所述相干光扫描包括至少一条扫描线;
[0023]
通过感光元件接收所述扫描光束的反射光与所述参考光束的干涉信号,所述干涉信号与所述扫描线对应;
[0024]
根据所述干涉信号确定相干光扫描的扫描线的高度信息;
[0025]
根据所述至少一条扫描线的高度信息确定焊接轨迹。
[0026]
在其中一个实施例中,所述通过相干光扫描仪对焊接区域进行相干光扫描之前还包括:
[0027]
通过预定位相机对所述焊接物表面进行拍照,在所述拍照的图片里确定焊接区域。
[0028]
在其中一个实施例中,所述通过相干光扫描仪对焊接区域进行相干光扫描还包括:
[0029]
获取所述焊接区域中的焊缝/焊斑延展方向,在所述焊缝/焊斑延展方向的轴向方向上扫描。
[0030]
在其中一个实施例中,所述扫描线中的高度信息中包含一个或一个以上的突变部分;
[0031]
所述根据所述至少一条扫描线的高度信息确定焊接轨迹包括:
[0032]
根据所述至少一条扫描线的高度信息中的一个或一个以上的突变部分确定一个或一个以上的焊接轨迹。
[0033]
此外,为解决现有技术中使用激光三角测量法和光栅投影法的焊接轨迹跟踪方式的准确度较低技术问题,特提出了一种焊接轨迹跟踪装置。
[0034]
一种焊接轨迹跟踪装置,包括:
[0035]
扫描控制模块,用于通过相干光扫描仪对焊接区域进行相干光扫描,所述相干光扫描仪发射互相干的扫描光束和参考光束,所述相干光扫描包括至少一条扫描线;
[0036]
信号接收模块,用于通过感光元件接收所述扫描光束的反射光与所述参考 光束的干涉信号,所述干涉信号与所述扫描线对应;
[0037]
信号处理模块,用于根据所述干涉信号确定相干光扫描的扫描线的高度信息;
[0038]
轨迹识别模块,用于根据所述至少一条扫描线的高度信息确定焊接轨迹。
[0039]
在其中一个实施例中,所述装置还包括预定位模块,用于通过预定位相机对所述焊接物表面进行拍照,在所述拍照的图片里确定焊接区域。
[0040]
在其中一个实施例中,所述扫描控制模块还用于获取所述焊接区域中的焊缝/焊斑延展方向,在所述焊缝/焊斑延展方向的轴向方向上扫描。
[0041]
在其中一个实施例中,所述扫描线中的高度信息中包含一个或一个以上的突变部分;
[0042]
所述轨迹识别模块还用于根据所述至少一条扫描线的高度信息中的一个或一个以上的突变部分确定一个或一个以上的焊接轨迹。
[0043]
实施本发明实施例,将具有如下有益效果:
[0044]
采用了上述焊接轨迹跟踪方法、装置及系统之后,由于是采用的相干光扫描的方法,因此焊接区域表面的纹理、材质、反射系数、颜色斑点等对反射光的干扰因素不会对焊接轨迹的检测产生影响,处理器只需要根据扫描光束的反射光与参考光束的干涉信号在扫描线上随位置发生的突变即可检测得到焊接轨迹,因此相对于传统的激光三角测量法更加准确。同时,相对于光栅投影的方式,不需要额外使用投影设备,也不需要参考平面,也不会在信号处理过程中的运算过程中产生影响精度的误差,从而准确度也更高。

附图说明

[0045]
下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0046]
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0047]
图1为一个实施例中一种焊接轨迹跟踪系统的架构图;
[0048]
图2为另一个实施例中一种焊接轨迹跟踪系统的架构图;
[0049]
图3为一个实施例中扫描线分布的示意图;
[0050]
图4为一个实施例中根据扫描线对应的干涉信号强度确定轨迹的原理图;
[0051]
图5为一个实施例中根据扫描线对应的干涉信号强度确定轨迹的原理图;
[0052]
图6为一个实施例中根据扫描线对应的干涉信号强度确定多条轨迹的原理图;
[0053]
图7为一个实施例一种焊接轨迹跟踪方法的流程图;
[0054]
图8为一个实施例一种焊接轨迹跟踪装置的示意图;
[0055]
图9为一个实施例中运行前述焊接轨迹跟踪方法的计算机系统的组成示意图。

具体实施方式

[0056]
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0057]
为解决现有技术中的焊接轨迹跟踪方式受到焊接物体表面的颜色、材料、粗糙度、光学性质以及表面面形的影响,从而导致的定位焊接轨迹的方法准确度较低的技术问题,本发明特提出了一种焊接轨迹跟踪系统,以及基于该焊接轨迹跟踪系统的一种焊接轨迹跟踪方法和装置。
[0058]
本发明提出的焊接轨迹跟踪系统的一种实现方式可参考如图1所示。该焊接轨迹跟踪系统包括:处理器10,与处理器10连接的相干光扫描仪20、感光元件30、激光焊接装置40。在本实施例中,如图1所示,相干光扫描仪20、感光元件30和激光焊接装置40可集成于焊接系统之上,以激光焊接装置40为主体,相干光扫描仪20和感光元件30作为辅助跟踪系统附加在激光焊接装置40上,而处理器10则为独立的计算机系统,例如控制主机、中控机、操作终端等。相干光扫描仪20、感光元件30和激光焊接装置40分别通过相应的通信线路与处理器10连接,在其他实施例中,也可设置统一的控制总线、端 口和通信协议,并通过统一的控制总线、端口和通信协议传输相干光扫描仪20、感光元件30和激光焊接装置40各部件与处理器10之间的控制信号或控制消息。
[0059]
在另一个实施例中,处理器10也可作为焊接系统的一部分集成在激光焊接装置40上,以处理器芯片的形式存在,并连接有存储相应的控制程序的存储器,和提供用户交互接口(例如触控板、触摸屏、机械按键、显示屏、外设接口等),使得焊接系统不需要外接设备即可独立地使用。
[0060]
具体的,相干光扫描仪20用于发射互相干的扫描光束和参考光束,对焊接区域进行相干光扫描,所述相干光扫描包括至少一条扫描线。
[0061]
相干光是指在时间或空间的任意点上,特别是在垂直于光的传播方向的平面上的一个区域内,或在空间的一个特定点的所有时间里,光的所有参数都可以预测并相关性的光。
[0062]
相干光扫描仪20可用于通过光学装置(干涉装置)将光源发出的光波(源波)分为一组若干个波(光束)。由于这些波来自同一源波,所以,当源波的初位相改变时,各成员波的初位相都随之作相同的改变,从而它们之间的位相差保持不变。同时,各成员波的偏振方向亦与源波一致,因而在考察点它们的偏振方向也大体相同。一般的干涉装置又可使各成员波的振幅不太悬殊。从而使得产生的一组若干个光束为相干光组。
[0063]
在本实施例中,相干光扫描仪20发射有两束光,且该两束光为互相干,其中一束为扫描光束,另一束为与扫描光束相干的参考光束。扫描光束用于对焊接区域进行扫描,即按照一定的运动轨迹移动扫描光束的发射方向,使得扫描光束在焊接区域的照射点移动形成扫描线。扫描光束在照射焊接区域后,会发生反射,反射后的反射光与前述的参考光束由于仍然是相干光,因此会发生干涉现象,可通过该干涉现象对焊接区域的焊接轨迹进行检测。
[0064]
在一个实施例中,参考图2所示,相干光扫描仪20包括相干光发生器202、与相干光发生器202连接的扫描装置204,以及设置于相干光发生器的出光方向上的半透半反镜206。
[0065]
相干光发生器202用于生成相干光束。
[0066]
扫描装置204用于控制所述相干光发生器的相干光束的出射方向进行扫 描。
[0067]
半透半反镜206用于透射相干光束和反射激光焊接光束。
[0068]
也就是说,顺着光路来看,相干光发生器202生成一组相干光束,该相干光束经由半透半反镜206反射和透射,透射的部分光束射向焊接检材表面的焊接区域,由焊接区域表面反射后再经过半透半反镜透射,该光与参考光束发生干涉现象,并在感光元件30上成像。
[0069]
互相干的扫描光束和参考光束,既可由相干光发生器202在生成相干光束时,即分离成扫描光束和参考光束,也可通过在后续的光路中,通过半透半反镜或其他光学器件通过反射和透射划分为参考光束。或者说,扫描光束和参考光束即可由相干光扫描仪通过生成两束互相干的相干光生成,也可由相干光扫描仪生成一束相干光,然后在后续的光路中通过其他光学元件将其分离为扫描光束和参考光束。也就是说,参考光束的生成方式在此并不做限定,只需要保证生成的参考光束与扫描光束互相干即可。
[0070]
扫描装置204则用于控制相干光发生器202的相干光束的出射方向沿着预定的扫描线方向移动,由于扫描光束是由相干光发生器202发出的相干光束分出的,因此扫描装置204实质上控制了扫描光束的扫描行为。
[0071]
例如,如图3所示,扫描装置204可针对焊接区域进行扫描,图3中的上下箭头的扫描线即为扫描光束在焊接区域上的照射点的移动轨迹。相邻扫描线之间的距离即为水平分辨率,而扫描的垂直分辨率则与相干光发生器202发射的相干光的波长对应。
[0072]
感光元件30用于接收扫描光束的反射光与参考光束的干涉信号,将干涉信号发送给处理器,干涉信号与扫描线对应。
[0073]
扫描光束的反射光与参考光束由于为相干光,因此,在抵达感光元件30的过程中,光信号的强度会发生叠加。由于感光元件30与焊接区域的光程是一定的,因此,若扫描线所对应的焊接区域表面平滑无痕迹,则该扫描线上位置对应的干涉光信号强度为相同,而若扫描线经过了焊接区域中的焊接轨迹部分,则由于焊缝或焊斑造成的焊接区域表面高度变化使得扫描光束的反射光与参考光束的干涉成像发生变化。
[0074]
具体的,参考图4所示,相干光扫描仪20按照1至7的顺序扫描焊接区 域,在扫描线1的位置纵向扫描时,由于扫描线1处没有切割焊接轨迹(即扫描过程中未扫描到焊接轨迹),因此,感光元件30上接收到的光信号强度不随扫描线1上的扫描过程而发生变化,保持稳定。而在扫描线7处,由于该扫描线7切割焊接轨迹(即扫描过程中跨过了焊接轨迹进行了扫描),因此,感光元件30上接收到的光信号强度在扫描位置抵达焊接轨迹时,发生变化,而扫描位置离开焊接轨迹后,又恢复稳定。
[0075]
感光元件30可在扫描过程中持续地接收各扫描点上的干涉信号的强度,并将干涉信号的强度发送给处理器10,同时处理器10可通过相干光扫描仪20或相干光扫描仪中的扫描装置204获取与干涉信号强度对应的位置信息,从而处理器10可获取到扫描线上各扫描点对应的反射光和参考光束的干涉信号的信号强度。
[0076]
处理器10用于根据干涉信号确定相干光扫描的扫描线的高度信息;根据至少一条扫描线的高度信息确定焊接轨迹,根据所述焊接轨迹生成焊接控制信号。
[0077]
当焊接区域表面较平滑,不存在焊缝或者焊斑时,该表面各点的高度一致,因此扫描线上各扫描点的高度一致,这就使得扫描过程中接收到的干涉信号的强度一致,参考图4中的扫描线1,扫描点和干涉信号强度的对应关系即为一个随扫描点变化的近乎平稳的横线。而当扫描线经过了焊缝或者焊斑时,扫描焊缝或者焊斑的过程中接收到的干涉信号的信号强度会发生突变,或者说,焊缝或焊斑位置的扫描点对应的干涉信号的信号强度会产生明显变化,参考图4中的扫描线7所示,位于焊接轨迹处的扫描点的干涉信号强度发生明显变化,或者说可从干涉信号强度的突变情况,检测到扫描线上位于焊接轨迹处的扫描点。因此干涉信号的强度沿扫描线上各扫描点的分布反应了扫描线上各扫描点处焊接区域的相对高度信息,根据该相对高度信息中的突变部分即可确定扫描线中处于焊接轨迹的扫描点的位置。
[0078]
同时,在相干光扫描仪20发出的相干光波长合适的情况下,信号强度的突变的大小也与焊接轨迹中焊缝的深度或者焊斑的高度对应,通过对突变的信号强度的大小的检测,也能够检测到焊缝的深度或者焊斑的高度。
[0079]
再参考图4所示,对于各条扫描线,处理器10可检测其高度信息中的突 变部分(即信号强度图中凸起或凹陷的部分),获取高度突变部分的相对位置,然后结合扫描过程中的多条扫描线,获取各个扫描线上高度突变部分的相对位置,从而可检测到焊接区域中完整的焊接轨迹。
[0080]
例如,参考图5所示,在一个焊缝检测的应用场景中,通过对焊缝区域的扫描得到多条扫描线对应的高度信息,由该高度信息中可检测到焊缝与扫描线交叉的位置,通过高度信息中的突变部分的宽度得到焊缝的宽度,通过高度信息中的突变部分的高度得到焊缝的深度。从而可在计算机上模拟得到焊接轨迹的三维立体图像。在该应用场景中,处理器10可将生成的焊缝轨迹的三维立体图像展示给用户,方便用户细致地了解焊缝的实际情况,从而方便用户选择合适的方法进行焊接工作。
[0081]
激光焊接装置40,用于根据所述焊接控制信号定位所述焊接轨迹。处理器10在确定了焊接轨迹之后,即可通过焊接控制信号控制激光焊接装置40向指定的位置和方向发射焊接用激光。激光焊接装置40根据处理器10的控制信号定位之后,即可发射激光进行焊接,发射激光的时间长度和功率可根据预设的配置信息进行配置,也可由处理器10发送的焊接控制信号指定。处理器10可根据焊接轨迹的宽度和深度设定相应的参数,并添加到焊接控制信号中发送给激光焊接装置40。
[0082]
在本实施例中,如图2所示,相干光扫描仪20发射的扫描光束和激光焊接装置40发射的激光焊接光束同轴。这就使得,相干光扫描仪20的扫描定位过程和激光焊接装置40的定位焊接过程使用同一坐标系,不会带来二次误差(如旁轴系统通过运动机构产生的误差),从而使得焊接轨迹的追踪更加准确。
[0083]
在一个实施例中,如图2所示,该焊接轨迹跟踪系统还包括与处理器10连接的预定位相机50,用于对焊接物表面进行拍照,并将拍照的图片发送给处理器10,处理器10用于在拍照的图片里确定焊接区域。
[0084]
预定位相机50的作用在于,通过拍照辅助处理器10初步筛选焊接区域中的焊接轨迹区域,从而可缩小相干光扫描仪20的扫描范围。
[0085]
处理器10在接收到预定位相机50拍摄的图片之后,可通过两种方式确定需要扫描的焊接区域:在第一种方式中,处理器10可通过显示设备将该图片展示给焊接操作的用户,由用户自行在图片中划定相应的区域作为焊接区域。 在第二种方式中,处理器10可通过图像识别,例如边缘检测,轮廓识别等方法,对图像中的纹理进行识别,然后划定一个或多个区域作为焊接区域。需要说明的是,这两种方式可结合使用,并不限于只能单独使用。例如图像识别过程可作为辅助,在展示给用户的图片中提示用户可在哪些区域划定焊接区域,但最终仍需要用户确认方可实际划定焊接区域。
[0086]
在本实施例中,相干光扫描仪20在设定扫描方向时,也可参考在预定位相机50的拍照图片中划定的焊接区域进行划定,处理器10可获取焊接区域中的焊缝/焊斑延展方向,在焊缝/焊斑延展方向的轴向方向上扫描。
[0087]
例如,处理器10可通过图像识别检测出焊接区域中的焊缝或焊斑的大致位置,然后参考图3和图4所示,按照其延展方向设定扫描路线,这样就使得检测到的焊接轨迹的宽度近似于实际的焊接轨迹的宽度,从而提高了准确度。
[0088]
在一个实施例中,焊接区域中还可包括一条或一条以上的焊接轨迹,即在进行焊接轨迹跟踪时,扫描线中的高度信息中包含一个或一个以上的突变部分;
[0089]
处理器10可根据至少一条扫描线的高度信息中的一个或一个以上的突变部分确定一个或一个以上的焊接轨迹。
[0090]
如图6所示,焊接区域中包含两条焊缝构成的焊接轨迹:轨迹1和轨迹2,因此在同一条扫描线上,会有两个位置出现信号强度突变部分。处理器10分别记录该两个突变部分在每条扫描线上的相对位置,再结合多条扫描线即可确定多条焊接轨迹(不管焊接轨迹是否交叉,在扫描线间距合适时,或者说水平分辨率合适时,也可准确检测出各条焊接轨迹)。
[0091]
在一个实施例中,处理器10还可向相干光扫描仪20发送控制信号,调节相干光扫描仪20发射的相干光的波长。当焊接区域表面本身较粗糙时,粗糙的纹理也会使得干涉信号的强度产生波动,若使用波长较短的相干光扫描,则可能使得该波动和前述的信号强度的突变无法分辨开,从而使得处理器10无法正确地进行识别。此时,处理器10可向相干光扫描仪20发送控制信号,使其增加相干光扫描仪20发射的相干光的波长,这就会降低焊接区域表面的粗糙纹理带来的干涉信号的波动的相对强度,从而使得焊缝或焊接轨迹对应的干涉信号强度的突变更加明显,从而使得焊接轨迹的检测更加准确。
[0092]
在一个实施例中,相干光扫描仪20可对焊接区域进行多次扫描,当初次 扫描后,可确定属于焊缝的焊接轨迹的位置、宽度和形状,此时处理器10控制激光焊接装置对其发射激光进行焊接。焊接完毕后,可再控制相干光扫描仪20对焊接区域进行反复扫描,确定焊接区域是否有高度过高的焊斑形成的焊接轨迹,若是,则控制激光焊接装置对焊斑形成的焊接轨迹进行补焊,直至扫描到的焊接轨迹符合标准为止。
[0093]
在一个实施例中,还提供了一种焊接轨迹跟踪方法,该方法的实现可依赖于计算机程序,该计算机程序可运行于基于冯诺依曼体系的计算机系统之上,该计算机系统可以是图1或图2中独立的处理器10(可以是个人电脑,服务器设备,服务器集群设备,笔记本电脑,掌上电脑,平板电脑,智能手机),也可以是其他实施例中集成在激光焊接系统中的处理器芯片组。该方法的计算机程序的执行需要对图1或图2中的相干光扫描仪20、感光元件30和激光焊接装置40的驱动程序进行调用,从而与之实现硬件层面的通信。
[0094]
具体的,如图7所示,一种焊接轨迹跟踪方法,包括:
[0095]
步骤S102:通过相干光扫描仪对焊接区域进行相干光扫描,所述相干光扫描仪发射互相干的扫描光束和参考光束,所述相干光扫描包括至少一条扫描线。
[0096]
步骤S104:通过感光元件接收所述扫描光束的反射光与所述参考光束的干涉信号,所述干涉信号与所述扫描线对应。
[0097]
步骤S106:根据所述干涉信号确定相干光扫描的扫描线的高度信息。
[0098]
步骤S108:根据所述至少一条扫描线的高度信息确定焊接轨迹。
[0099]
在一个实施例中,所述通过相干光扫描仪对焊接区域进行相干光扫描之前还包括:
[0100]
通过预定位相机对所述焊接物表面进行拍照,在所述拍照的图片里确定焊接区域。
[0101]
在一个实施例中,所述通过相干光扫描仪对焊接区域进行相干光扫描还包括:
[0102]
获取所述焊接区域中的焊缝/焊斑延展方向,在所述焊缝/焊斑延展方向的轴向方向上扫描。
[0103]
在一个实施例中,所述扫描线中的高度信息中包含一个或一个以上的突变部分;
[0104]
所述根据所述至少一条扫描线的高度信息确定焊接轨迹包括:
[0105]
根据所述至少一条扫描线的高度信息中的一个或一个以上的突变部分确定一个或一个以上的焊接轨迹。
[0106]
在一个实施例中,针对上述焊接轨迹跟踪方法,还与之对应地提供了一种焊接轨迹跟踪装置,具体的,如图8所示,包括扫描控制模块102、信号接收模块104、信号处理模块106和轨迹识别模块108,其中:
[0107]
扫描控制模块102,用于通过相干光扫描仪对焊接区域进行相干光扫描,所述相干光扫描仪发射互相干的扫描光束和参考光束,所述相干光扫描包括至少一条扫描线。
[0108]
信号接收模块104,用于通过感光元件接收所述扫描光束的反射光与所述参考光束的干涉信号,所述干涉信号与所述扫描线对应。
[0109]
信号处理模块106,用于根据所述干涉信号确定相干光扫描的扫描线的高度信息。
[0110]
轨迹识别模块108,用于根据所述至少一条扫描线的高度信息确定焊接轨迹。
[0111]
在一个实施例中,如图8所示,该装置还包括预定位模块110,用于通过预定位相机对所述焊接物表面进行拍照,在所述拍照的图片里确定焊接区域。
[0112]
在一个实施例中,扫描控制模块102还用于获取所述焊接区域中的焊缝/焊斑延展方向,在所述焊缝/焊斑延展方向的轴向方向上扫描。
[0113]
在一个实施例中,所述扫描线中的高度信息中包含一个或一个以上的突变部分;轨迹识别模块108还用于根据所述至少一条扫描线的高度信息中的一个或一个以上的突变部分确定一个或一个以上的焊接轨迹。
[0114]
实施本发明实施例,将具有如下有益效果:
[0115]
采用了上述焊接轨迹跟踪方法、装置及系统之后,由于是采用的相干光扫描的方法,因此焊接区域表面的纹理、材质、反射系数、颜色斑点等对反射光 的干扰因素不会对焊接轨迹的检测产生影响,处理器只需要根据扫描光束的反射光与参考光束的干涉信号在扫描线上随位置发生的突变即可检测得到焊接轨迹,因此相对于传统的激光三角测量法更加准确。同时,相对于光栅投影的方式,不需要额外使用投影设备,也不需要参考平面,也不会在信号处理过程中的运算过程中产生影响精度的误差,从而准确度也更高。
[0116]
在一个实施例中,如图9所示,图9展示了一种运行上述焊接轨迹跟踪方法的基于冯诺依曼体系的计算机系统。具体的,可包括通过系统总线连接的外部输入接口1001、处理器1002、存储器1003和输出接口1004。其中,外部输入接口1001可选的可至少包括网络接口10012和USB接口10014。存储器1003可包括外存储器10032(例如硬盘、光盘或软盘等)和内存储器10034。输出接口1004可至少包括显示屏10042等设备。
[0117]
在本实施例中,本方法的运行基于计算机程序,该计算机程序的程序文件存储于前述基于冯诺依曼体系的计算机系统10的外存储器10032中,在运行时被加载到内存储器10034中,然后被编译为机器码之后传递至处理器1002中执行,从而使得基于冯诺依曼体系的计算机系统10中形成逻辑上的扫描控制模块102、信号接收模块104、信号处理模块106和轨迹识别模块108。且在上述焊接轨迹跟踪方法执行过程中,输入的参数均通过外部输入接口1001接收,并传递至存储器1003中缓存,然后输入到处理器1002中进行处理,处理的结果数据或缓存于存储器1003中进行后续地处理,或被传递至输出接口1004进行输出。
[0118]
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。

权利要求书

[权利要求 1]
一种焊接轨迹跟踪系统,其特征在于,包括处理器,与处理器连接的相干光扫描仪、感光元件、激光焊接装置; 所述相干光扫描仪用于发射互相干的扫描光束和参考光束,对焊接区域进行相干光扫描,所述相干光扫描包括至少一条扫描线; 所述感光元件用于接收所述扫描光束的反射光与所述参考光束的干涉信号,将所述干涉信号发送给所述处理器,所述干涉信号与所述扫描线对应; 所述处理器用于根据所述干涉信号确定相干光扫描的扫描线的高度信息;根据所述至少一条扫描线的高度信息确定焊接轨迹,根据所述焊接轨迹生成焊接控制信号; 激光焊接装置,用于根据所述焊接控制信号定位所述焊接轨迹。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的焊接轨迹跟踪系统,其特征在于,所述相干光扫描仪包括相干光发生器、与所述相干光发生器连接的扫描装置,以及设置于所述相干光发生器的出光方向上的半透半反镜和扫描系统; 所述相干光发生器用于生成相干光束; 所述扫描装置用于控制所述相干光发生器的相干光束的出射方向进行扫描; 所述半透半反镜用于透射相干光束和反射激光焊接光束。
[权利要求 3]
根据权利要求1或2所述的焊接轨迹跟踪系统,其特征在于,所述系统还包括与所述处理器连接的预定位相机,用于对所述焊接物表面进行拍照,并将所述拍照的图片发送给所述处理器,所述处理器用于在所述拍照的图片里确定焊接区域。
[权利要求 4]
根据权利要求1或2所述的焊接轨迹跟踪系统,其特征在于,所述相干光扫描仪发射的扫描光束和所述激光焊接装置发射的激光焊接光束同轴。
[权利要求 5]
一种焊接轨迹跟踪方法,其特征在于,包括: 通过相干光扫描仪对焊接区域进行相干光扫描,所述相干光扫描仪发射互相干的扫描光束和参考光束,所述相干光扫描包括至少一条扫描线; 通过感光元件接收所述扫描光束的反射光与所述参考光束的干涉信号,所述干涉信号与所述扫描线对应; 根据所述干涉信号确定相干光扫描的扫描线的高度信息; 根据所述至少一条扫描线的高度信息确定焊接轨迹。
[权利要求 6]
根据权利要求5所述的焊接轨迹跟踪方法,其特征在于,所述通过相干光扫描仪对焊接区域进行相干光扫描之前还包括: 通过预定位相机对所述焊接物表面进行拍照,在所述拍照的图片里确定焊接区域。
[权利要求 7]
根据权利要求5或6所述的焊接轨迹跟踪方法,其特征在于,所述通过相干光扫描仪对焊接区域进行相干光扫描还包括: 获取所述焊接区域中的焊缝/焊斑延展方向,在所述焊缝/焊斑延展方向的轴向方向上扫描。
[权利要求 8]
根据权利要求5或6所述的焊接轨迹跟踪方法,其特征在于,所述扫描线中的高度信息中包含一个或一个以上的突变部分; 所述根据所述至少一条扫描线的高度信息确定焊接轨迹包括: 根据所述至少一条扫描线的高度信息中的一个或一个以上的突变部分确定一个或一个以上的焊接轨迹。
[权利要求 9]
一种焊接轨迹跟踪装置,其特征在于,包括: 扫描控制模块,用于通过相干光扫描仪对焊接区域进行相干光扫描,所述相干光扫描仪发射互相干的扫描光束和参考光束,所述相干光扫描包括至少一条扫描线; 信号接收模块,用于通过感光元件接收所述扫描光束的反射光与所述参考光束的干涉信号,所述干涉信号与所述扫描线对应; 信号处理模块,用于根据所述干涉信号确定相干光扫描的扫描线的高度信息; 轨迹识别模块,用于根据所述至少一条扫描线的高度信息确定焊接轨迹。
[权利要求 10]
根据权利要求9所述的焊接轨迹跟踪装置,其特征在于,所述装置还包括预定位模块,用于通过预定位相机对所述焊接物表面进行拍照,在所述拍 照的图片里确定焊接区域。
[权利要求 11]
根据权利要求9或10所述的焊接轨迹跟踪装置,其特征在于,所述扫描控制模块还用于获取所述焊接区域中的焊缝/焊斑延展方向,在所述焊缝/焊斑延展方向的轴向方向上扫描。
[权利要求 12]
根据权利要求9或10所述的焊接轨迹跟踪装置,其特征在于,所述扫描线中的高度信息中包含一个或一个以上的突变部分; 所述轨迹识别模块还用于根据所述至少一条扫描线的高度信息中的一个或一个以上的突变部分确定一个或一个以上的焊接轨迹。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2]  
[ 图 3]  
[ 图 4]  
[ 图 5]  
[ 图 6]  
[ 图 7]  
[ 图 8]  
[ 图 9]