一種帶有自適應(yīng)液晶濾光屏的焊接區(qū)機(jī)器視覺裝置制造方法
【專利摘要】一種帶有自適應(yīng)液晶濾光屏的焊接區(qū)的機(jī)器視覺裝置，該裝置包括電流電壓傳感器、嵌入式控制系統(tǒng)、觸控式顯示器、液晶濾光屏、液晶濾光屏驅(qū)動器、數(shù)字相機(jī)和相機(jī)外觸發(fā)控制器；嵌入式系統(tǒng)根據(jù)電流電壓傳感器所采集的焊接電流及電弧電壓信號產(chǎn)生觸發(fā)信號，并將該信號傳給液晶濾光屏驅(qū)動器，以使液晶濾光屏由關(guān)閉狀態(tài)切換為采像狀態(tài)，同時作為幀觸發(fā)信號輸出給對應(yīng)的數(shù)字相機(jī)。通過以上發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了焊接過程動態(tài)的、采像時刻自適應(yīng)、濾光屏透過率自適應(yīng)、采像光譜范圍自適應(yīng)的視覺傳感。
【專利說明】一種帶有自適應(yīng)液晶濾光屏的焊接區(qū)機(jī)器視覺裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶有自適應(yīng)液晶濾光屏的焊接區(qū)機(jī)器視覺裝置【背景技術(shù)】
[0002]電弧焊、等離子弧焊、激光焊、電子束焊以及這些焊接方法復(fù)合后的復(fù)合焊接，是現(xiàn)代焊接生產(chǎn)中常用的一些焊接方法，其都具有強(qiáng)發(fā)光的特性，為了避免強(qiáng)光輻射，人們一般采用各種濾光鏡片觀察焊接過程。
[0003]隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電傳感技術(shù)及信息處理技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器視覺開始逐步應(yīng)用于焊接過程監(jiān)控，然而，在以上的各種焊接方法中，熱源本身發(fā)出來的強(qiáng)光會嚴(yán)重干擾焊接區(qū)的視覺效果，為了濾除這些強(qiáng)光，人們想出了各種辦法，如采用窄帶濾光片、小電流下采像、強(qiáng)光遮擋等，然而這些方法均只針對某些具體的焊接過程，有些方法實(shí)現(xiàn)起來也比較困難。
[0004]為了適應(yīng)各種焊接方法對機(jī)器視覺濾光特性的不同要求，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種帶有自適應(yīng)液晶濾光屏的焊接區(qū)機(jī)器視覺裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]1.本發(fā)明的目的在于提供一種帶有自適應(yīng)液晶濾光屏的焊接區(qū)機(jī)器視覺裝置，以獲得清晰的焊接區(qū)圖像，尤其是熔池的圖像。該裝置如圖1所示，一種帶有自適應(yīng)液晶濾光屏的焊接區(qū)的機(jī)器視覺裝置，該裝置包括電流電壓傳感器、嵌入式控制系統(tǒng)、觸控式顯示器、液晶濾光屏、液晶濾光屏驅(qū)動器、數(shù)字相機(jī)和相機(jī)外觸發(fā)控制器；
[0006]嵌入式系統(tǒng)根據(jù)電流電壓傳感器所采集的焊接電流及電弧電壓信號產(chǎn)生觸發(fā)信號，并將該信號傳給液晶濾光屏驅(qū)動器，以使液晶濾光屏由關(guān)閉狀態(tài)切換為采像狀態(tài)，同時作為幀觸發(fā)信號輸出給對應(yīng)的數(shù)字相機(jī)。
[0007]進(jìn)一步，嵌入式系統(tǒng)根據(jù)電流電壓傳感器所采集的焊接電流及電弧電壓信號，給出液晶驅(qū)動器交流頻率，進(jìn)而控制液晶屏透過率，同時給出數(shù)字相機(jī)曝光時間控制信號，使圖像亮度達(dá)到工程要求狀態(tài)。
[0008]當(dāng)液晶濾光屏為單色液晶屏，濾光過程不具有光譜選擇特征；當(dāng)液晶濾光屏為彩色液晶屏，液晶濾光屏的顏色根據(jù)弧焊方法及電流大小設(shè)置，從而使焊接區(qū)視覺傳感器有光譜選擇特性。
[0009]進(jìn)一步，相機(jī)外觸發(fā)控制器在焊接電流過零、基值或短路時刻發(fā)出外觸發(fā)信號。
[0010]首先電流電壓傳感器將焊接過程的電流、電壓等信號采集回來后傳給嵌入式控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先對這些信號做進(jìn)一步的分析，如判斷電流是交流還是直流，是脈沖還是恒流，熔滴是自由過渡還是短路過渡，然后根據(jù)判斷選擇合理的相機(jī)快門打開時刻，如在交流過零時刻打開、或在脈沖基值時刻打開、或在熔滴短路時刻打開。當(dāng)打開時刻確定后，嵌入式系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時傳感的焊接電流或焊接電壓信號，在該時刻發(fā)出外觸發(fā)信號，控制相機(jī)采像，同時控制液晶濾光片由關(guān)閉狀態(tài)切換為濾光狀態(tài)。[0011]一般來說，電焊機(jī)交流頻率和脈沖頻率都是固定的，因此相機(jī)和液晶屏的外觸發(fā)信號也可設(shè)定為固定頻率，只要定期對匹配狀態(tài)進(jìn)行檢測即可，如不匹配，即做相應(yīng)調(diào)整。
[0012]在采像時刻，濾光片的透過率，相機(jī)的曝光時間也會對圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響，為此，本發(fā)明中的嵌入式系統(tǒng)根據(jù)采像時刻的電流大小、焊接方法的種類(通過觸摸式顯示器設(shè)置)，自動調(diào)整液晶屏的驅(qū)動電流的交流頻率，以控制液晶屏的透過率，同時調(diào)整相機(jī)的曝光時間，以控制相機(jī)的曝光量大小。
[0013]焊接過程發(fā)出的光具有復(fù)雜的光譜特性，選用不同的濾光屏通光波長，也會對圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響，本發(fā)明中的液晶屏采用點(diǎn)陣彩色液晶屏，液晶屏通光的顏色可以設(shè)置，如此，使液晶屏的透光具有光譜選擇特性。液晶屏也可以為單色，不增加光譜選擇特性。
[0014]本發(fā)明的積極效果在于:
[0015]I)采用嵌入式系統(tǒng)和電流電壓傳感器，實(shí)時感知焊接過程電參數(shù)，根據(jù)電參數(shù)控制液晶屏開啟時間和相機(jī)快門開啟時間，保證了圖像在特定時刻采集，同時保護(hù)了相機(jī)傳感器免受強(qiáng)光長時間照射，降低了光電傳感器老化速度。
[0016]2)采用嵌入式系統(tǒng)和電流電壓傳感器，實(shí)時感知焊接過程電參數(shù)，同時根據(jù)焊接方法(通過觸摸式顯示器設(shè)置)，確定合理的曝光時間和液晶屏透過率，使光電傳感器的采光量具有了自適應(yīng)特性。這種調(diào)節(jié)方法與單獨(dú)調(diào)整相機(jī)曝光時間相比，也可進(jìn)一步減少光電傳感器的總體受光量，進(jìn)而延緩其老化。
[0017]3)采用彩色液晶屏，可以根據(jù)實(shí)際的焊接方法(通過觸摸式顯示器設(shè)置)和焊接參數(shù)，選擇特定的濾光窗口，有效的增加了有用光譜和整體光譜之間的比值，提高了圖像質(zhì)量。采用帶光譜特性的液晶屏作為濾光片，較之傳統(tǒng)的窄帶干涉濾光片，也具有了自適應(yīng)的功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1自適應(yīng)液晶濾光視覺系統(tǒng)及使用方法不意圖【具體實(shí)施方式】
[0019]系統(tǒng)的示意圖及使用方法如圖1所示，系統(tǒng)的控制部分是嵌入式系統(tǒng)，與其連接的有電流電壓傳感器，觸控式顯示屏，液晶濾光屏驅(qū)動器及相機(jī)外觸發(fā)驅(qū)動器，電流電壓傳感器負(fù)責(zé)將焊接過程電參數(shù)信號采集后傳遞給嵌入式控制系統(tǒng)，觸控式顯示屏負(fù)責(zé)設(shè)置與顯示液晶濾光屏的參數(shù)、焊接過程電參數(shù)、液晶濾光屏驅(qū)動器負(fù)責(zé)產(chǎn)生液晶屏驅(qū)動信號，相機(jī)外觸發(fā)驅(qū)動器負(fù)責(zé)產(chǎn)生相機(jī)幀觸發(fā)與曝光時間控制信號；液晶濾光屏驅(qū)動器與液晶屏連接，將液晶屏驅(qū)動信號傳遞給液晶屏；相機(jī)外觸發(fā)驅(qū)動器與相機(jī)連接，將相機(jī)外觸發(fā)信號傳遞給相機(jī)。液晶屏置于相機(jī)鏡頭前或鏡頭后，負(fù)責(zé)濾光、減光。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有自適應(yīng)液晶濾光屏的焊接區(qū)的機(jī)器視覺裝置，該裝置包括電流電壓傳感器、嵌入式控制系統(tǒng)、觸控式顯示器、液晶濾光屏、液晶濾光屏驅(qū)動器、數(shù)字相機(jī)和相機(jī)外觸發(fā)控制器； 嵌入式系統(tǒng)根據(jù)電流電壓傳感器所采集的焊接電流及電弧電壓信號產(chǎn)生觸發(fā)信號，并將該信號傳給液晶濾光屏驅(qū)動器，以使液晶濾光屏由關(guān)閉狀態(tài)切換為采像狀態(tài)，同時作為幀觸發(fā)信號輸出給對應(yīng)的數(shù)字相機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種帶有相機(jī)和液晶屏外觸發(fā)的焊接區(qū)機(jī)器視覺裝置，其特征在于:嵌入式系統(tǒng)根據(jù)電流電壓傳感器所采集的焊接電流及電弧電壓信號，給出液晶驅(qū)動器交流頻率，進(jìn)而控制液晶屏透過率，同時給出數(shù)字相機(jī)曝光時間控制信號，使圖像亮度達(dá)到工程要求狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種帶有相機(jī)和液晶屏外觸發(fā)的焊接區(qū)機(jī)器視覺裝置，其特征在于:當(dāng)液晶濾光屏為單色液晶屏，濾光過程不具有光譜選擇特征；當(dāng)液晶濾光屏為彩色液晶屏，液晶濾光屏的顏色根據(jù)弧焊方法及電流大小設(shè)置，從而使焊接區(qū)視覺傳感器有光譜選擇特性。
4.如權(quán)利要求1所述的一種帶有相機(jī)和液晶屏外觸發(fā)的焊接區(qū)機(jī)器視覺裝置，其特征在于:相機(jī)外觸發(fā)控制器在焊接電流過零、基值或短路時刻發(fā)出外觸發(fā)信號。
【文檔編號】B23K37/00GK103934600SQ201410147073
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】閆志鴻, 劉呈龍, 盧振洋, 白立來 申請人:北京工業(yè)大學(xué)