基于CCD图像处理的焊缝自动跟踪系统

随着固体摄像器件特别是CCD集成光电器件的应用以及计算机图像处理技术的飞速发展，视觉传感器在焊接过程控制、焊缝跟踪以及焊接质量检测等领域得到了广泛应用。接下来介绍一款基于CCD图像处理的焊缝自动跟踪系统。该套系统使用视觉传感器进行焊缝跟踪，具有跟踪精度高、获取焊缝区的信息丰富、智能化程度高、适应不同接头能力强的优点，还可以同时计算缝隙大小、识别接头形式，能在自动跟踪焊缝的过程中同时对焊接质量进行实时控制，实现智能化焊接。

CCD摄像机利用遮光罩遮住电弧和熔池自身光谱的辐射，并在辅助光源辐射区域，得到焊缝区图像，焊缝区图像信息以视频信号形式输入图像采集卡。工控机采用一套完整的图像处理软件对焊缝处理取得精确的中心值，计算出偏差量，输出给可编程控制器PLC，PLC经过运算向步进电机发出控制信号，调节焊枪移到焊缝的中心，实现自动控制。

值得注意的是，由于焊接过程中存在着弧光等因素的干扰，给准确的提取焊缝中心造成较大的困难，因此对算法的要求很高。另外，辅助光源的位置及其亮度也比较关键。

该套焊缝自动跟踪系统主要由CCD摄像机与步进电机驱动的横向与纵向的十字滑板组成，在焊接的过程中，系统通过CCD摄像机识别焊件表面的坡口信息，由步进电机带动十字滑板左右摆动，根据电弧电压的不同，由纵向步进电机调整十字滑块上下滑动，进行三维空间的焊缝自动跟踪，由于采用根据坡口进行非接触跟踪，在多层多道焊接的情况下能实现重复自动焊接。

采用面阵CCD视觉传感器来摄取焊接点前焊缝图像，通过采集卡把图像采集到内存，进行图像处理，获得焊缝与焊枪的偏差量，再经由上位机向PLC发送控制信号，整个系统在调试的过程中，能够很好地实现精确的焊缝跟踪。