埋弧焊焊缝视频摄像传感器自动跟踪系统.pdfVIP

维普资讯 焊管 ·第 29卷第 1期 ·2006年 1月 埋弧焊焊缝视频摄像传感器 自动跟踪系统 李云峰 ，张志金 ，宫文彪 ，段志发 ，邹国旗 (1．长春工业大学 材料科学与工程学院，长春 130012； 2．四平万通钢管有限公司，吉林 四平 136001) 摘 要：简单分析了螺旋焊管埋弧 自动焊接生产过程，针对其生产中存在的问题设计了一种 基于视频摄像传感器的焊缝 自动跟踪系统。该系统采用CCD视频摄像机作为传感器，在焊接 过程 中实时采集焊缝 图像信息，并将 图像信息转换为电信号，经视频信号处理电路放大、滤波、 二值化等处理后，送主要 由单片机构成的焊缝偏差计算处理电路进行处理，处理后的偏差信息 反馈给焊接纠偏执行机构，驱动电机对焊接偏差实时纠偏。经实际使用，效果良好。 关键词：埋弧焊管；焊缝 自动跟踪；视频摄像传感器；系统 中图分类号：TG409 文献标识码：B 文章编号：1001—3938(2006)01—0032—03 自20世纪60年代开始生产螺旋焊管以来， 视频监控器，单片机焊缝偏差数据分析及处理电 我国一直采用埋弧 自动焊接方法制造螺旋焊管。 路，直流电源，直流电机驱动电路，焊头纠偏直流 但由于埋弧焊焊接电弧是在焊剂层下燃烧，焊缝 电机等部分组成。 不可见，而钢板在连续卷管、切边、矫平过程中常 常会使后续的焊接产生焊偏，只有在x射线探伤 2 ，主要技术研究 后才能发现，随后要进行手工补焊，额外增加了工 作量和生产成本 ，降低了劳动生产率。因此，在螺 2．1 视觉传感器的选择 旋焊管的生产中，对焊缝进行跟踪并 自动纠偏已 用于焊接过程传感的光学视觉传感器有点阵 是行业技术进步的一个关键技术问题。应某螺旋 传感器(光学二极管和光学晶体管)、线阵传感器 焊管生产厂家的要求，笔者设计了一种新颖的焊 (CCD、MOS及 PSD)、面阵传感器 (CCD、MOS、 缝跟踪系统，并将该技术成功应用于生产。 PSD及 ITV)¨]。光学传感方法模拟了焊工的眼 睛，直接利用光学方法检测焊接对缝位置，检测精 1 焊缝跟踪系统的组成 度和灵敏度都很高，动态响应快，检测信息量大 J。 本系统选用CCD视频摄像机作为传感器，这 焊缝跟踪系统框图如图1所示。该系统主要 种传感器是面阵CCD、镜头 、驱动电路一体化的 由光源、传感器及焊枪组件，视频信号处理电路， 成型产品，输出是标准的PAL制视频信号，可连 接到黑白视频监视器上进行远程监视。 光源、传感器L—J视频信号1．1单片机数据分析1．1直流电机 2．2 焊缝视频信号处理 及焊枪组件rr]处理电路r_-1 及处理电路 r1 驱动电路 视频摄像传感器与埋弧焊机头固定在一起， 焊头纠偏111视频 l I开关 1 I110V 镜头前端面距钢板350mm，摄取图像范围为焊丝 直流电机 1] 监控器I I设定 l l直流电源 前方 100mm处 35mm ×50rflm区域。图像信息 被转换成标准视频信号后送入主控制箱和视频监 图1 焊缝跟踪系统框图 视器，在视频监视器中，可以看到中间位置水平的 维普资讯 第29卷第1期 李云峰等：埋弧焊焊缝视频摄像传感器 自动跟踪系统 -33- 黑线部分为焊缝的影像。 用示波器测试视频摄像传感器输出的视频信