焊接工艺之中的机器视觉

什么是焊接？

焊接，也称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属的工艺技术。现代焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。

通常来说焊接有三种：

熔焊——加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷却凝固后便接合，必要时可加入熔填物辅助，它是适合各种金属和合金的焊接加工，不需压力。

压焊——焊接过程必须对焊件施加压力，属于各种金属材料和部分金属材料的加工。

钎焊——采用比母材熔点低的金属材料做钎料，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材互相扩散实现链接焊件。适合于各种材料的焊接加工，也适合于不同金属或异类材料的焊接加工。

为什么要在焊接领域中使用机器视觉？

焊接的特点是工艺因素复杂、劳动强度大、生产周期长、劳动环境差，其品质依赖操作者的技能、技术和经验，也和操作者情绪及身体状况相关，因此，焊接自动化技术对于提高接头品质，保证稳定性具有很重要的意义。焊接机器人技术实现了焊接自动化、柔性化，但焊接机器人无法自主获取工件定位信息、焊缝空间位置信息、焊缝熔透信息等，也不能自主适应工件与接头组对，焊接热变形等引起的轨迹、坡口尺寸变化，不能进行在线调整，即不具有智能。现实生产中轨迹和接头坡口几何尺寸的变化较为常见，无智能的再现式焊接会出现焊偏、焊穿、未焊透等较为严重的成型缺陷，所以急需基于视觉的智能化焊接技术，双翌机器视觉检测提供了丰富的案例和解决方案，为智能化焊接技术提供了极大的帮助。

在焊接应用中，通常金属件和部件通过熔化连接区域中的材料而连接在一起。在某些应用中，尤其是厚材料时，填充材料被添加到接头中。热量通常由电（如感应焊接、点焊和电弧焊接）或电磁辐射（如激光和电子束焊接）引起。由于高能量对小面积的影响，该过程会发出大量的热光。因此，焊接工艺的核心是极其明亮的，因此也是基于相机的焊接成像系统的一大挑战。

机器视觉技术在焊接领域的使用

在焊接中通常使用带有激光照明的相机，可以实现清晰化可视化的焊接过程。这主要是由于激光照明的高光谱亮度与热光的高效滤波相结合，可以应用于所有电弧和激光焊接工业。通过这些技术，双翌机器视觉检测可以实现从用于研究目的的高速焊接成像，到工业生产线焊接工艺的质量保证。适用于所有主要的电弧焊接工艺，如GMAW（MIG、MAG）和TIG，以及所有主要的光束焊接工艺，如CO2激光器、光纤激光器、二极管激光器、Nd：YAG激光和电子束应用。

在焊接领域使用机器视觉的优势

(1) 焊工和操作员可以根据图像实时调整工艺

(2) 图像可用于图像分析和自动化

(3) 可以存储图像或视频以进行质量记录

(4) 快速错误检测可减少报废

(5) 系统可在安全距离内操作

(6) 改善了焊工的人机工程学

(7) 降低吸入不健康焊接烟雾的风险

(8) 缩短焊接过程的设置时间

焊接领域使用机器视觉的方向

GMAW焊接（MIG、MAG）、TIG焊接、混合焊接（激光和电弧焊接）、激光焊接（例如二氧化碳、Nd：YAG、光纤和光盘激光器）、电子束、机器人焊接、半自动焊接、线性焊接、轨道焊接等。

总结

焊接领域中的机器视觉可以应用于焊接质量检测、自动化生产线中的焊接检测和机器人焊接等方面。通过使用摄像头和图像处理技术，机器视觉可以自动检测焊接缺陷、确定焊接参数、检测焊缝位置和尺寸等。此外，机器视觉还可以通过与传感器和执行器等硬件设备结合，实现自动化焊接和质量控制。机器视觉技术的应用可以提高生产效率、降低人工成本、提高焊接质量和安全性。

除了焊接质量检测外，机器视觉在自动化生产线中的焊接检测方面也具有重要的应用价值。通过对焊接过程中的焊接参数、焊接速度、焊接角度等进行实时监测和分析，机器视觉可以及时发现生产过程中的异常情况，并及时调整生产参数，确保生产过程的稳定性和可靠性。此外，机器视觉还可以应用于机器人焊接中，通过与机器人控制系统结合，实现机器人焊接的自动化和精确化，提高生产效率和质量。

除了以上应用，机器视觉还可以应用于焊接缺陷的定位和分析。通过对焊接图像进行处理和分析，机器视觉可以自动检测焊接缺陷的类型、位置和程度，为缺陷修复提供精确的数据支持。同时，机器视觉还可以通过对焊接过程中的视觉信息进行收集和分析，提高生产效率和产品质量，减少生产成本和资源浪费。

总之，机器视觉在焊接领域中的应用具有广泛的前景和重要的价值。随着机器视觉技术的不断发展和创新，其在焊接领域中的应用也将不断拓展和深化，为提高生产效率和产品质量提供更加可靠的技术支持。