激光传感器焊接技术
激光传感器焊接技术
发布时间: 2009-03-24
一、传感器
根据国家标准GB7665-87，传感器定义为：能感受规定的被测量并按照一定的规律转
换成可用输出信号的器件装置。传感器作为检测工具，要求检测研究对象的物理或化学的信
息，其工作过程要求稳定、可靠、精度高，所以对传感器有以下几个要求：
1、适应恶劣环境能力强
传感器一般工作环境十分广，从极寒至酷热地区，许多在露天环境下工作，能抗飞沙走
石、灰尘，还应耐潮湿，较高的抗盐类腐蚀、酸性腐蚀的能力，有抗污染气体干扰的能力，
能适应在高温、极寒、强烈振动、冲击以及在其他条件下正常工作的能力，还应抗噪声能力
强，信噪比高。
2、价格适中，适于大批量生产。
要求传感器一致性好，适宜自动化批量生产，对加工设备有较高要求，以便排除人工操
作带来的不一致性和失误。
3、稳定性和可靠性高
传感器是一种高精度检测仪器，在军事、航空、航天中应用都有严格要求，产品都须经
过严格测试才能应用。所以传感器生产是一种高新技术的具体运用和体现。一种传感器是否
有较高的技术附加值体现在所包含的技术含量和加工工艺的技术是否高新。有部分传感器由
于其应用环境的状况需金属封装，一般采用焊接密封，如压力传感器、力传感器、霍尔传感
器、光电传感器、温度传感器等，这类传感器内部有敏感元件和集成电路，充惰性气体或抽
真空与外界隔绝，有耐压、气密性要求，另有焊接强度要求和漏气率要求，对焊接质量要求
高，而且焊接过程中要求变形小，不能对内部元件和微电路有损坏。目前传感器密封焊接有
电阻焊、钨极氩弧焊、等离子弧焊、电子束焊和激光焊。
二、激光焊接
1、激光焊接原理
激光是辐射的受激发射光放大的简称，由于其独有的高亮度、高方向性、高单色性、高
相干性，自诞生以来，其在工业加工中的应用十分广泛，成为未来制造系统共同的加工手段。
用激光焊接加工是利用高辐射强度的激光束，激光束经过光学系统聚焦后，其激光焦点的功
率密度为 104~107W/cm2，加工工件置于激光焦点附近进行加热熔化，熔化现象能否产生
和产生的强弱程度主要取决于激光作用材料表面的时间、功率密度和峰值功率。控制上述各参数就可利用激光进行各种不同的焊接加工。
2、激光焊接的一般特点
激光焊接是利用激光束作为热源的一种热加工工艺，它与电子束等离子束和一般机械加
工相比较，具有许多优点：
(1) 激光束的激光焦点光斑小，功率密度高，能焊接一些高熔点、高强度的合金材料。
(2) 激光焊接是无接触加工，没有工具损耗和工具调换等问题。激光束能量可调，移动
速度可调，可以多种焊接加工。
(3) 激光焊接自动化程度高，可以用计算机进行控制，焊接速度快，功效高，可方便的
进行任何复杂形状的焊接。
(4) 激光焊接热影响区小，材料变形小，无需后续工序处理。
(5) 激光可通过玻璃焊接处于真空容器内的工件及处于复杂结构内部位置的工件。
(6) 激光束易于导向、聚焦，实现各方向变换。
(7) 激光焊接与电子束加工相比较，不需要严格的真空设备系统，操作方便。
(8) 激光焊接生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。
3、激光焊接在传感器生产中的工艺特点。
激光用来封焊传感器金属外壳是目前一种最先进的加工工艺方法，主要基于激光焊接有
以下特点：
(1) 高的深宽比。焊缝深而窄，焊缝光亮美观。
(2) 最小热输入。由于功率密度高，熔化过程极快，输入工件热量很低，焊接速度快，
热变形小，热影响区小。
(3) 高致密性。焊缝生成过程中，熔池不断搅拌，气体易出，导致生成无气孔熔透焊缝。
焊后高的冷却速度又易使焊缝组织微细化，焊缝强度、韧性和综合性能高。
(4) 强固焊缝。高温热源和对非金属组份的充分吸收产生纯化作用，降低了杂质含量，
改变夹杂尺寸和其在熔池中的分布，焊接过程中无需电极或填充焊丝，熔化区受污
染小，使焊缝强度、韧性至少相当于甚至超过母体金属。
(5) 精确控制。因为聚焦光斑很小，焊缝可以高精度定位，光束容易传输与控制，不需
要经常更换焊炬、喷咀，显著减少停机辅助时间，生产效率高，光无惯性，还可以
在高速下急停和重新启始。用自控光束移动技术则可焊复杂构件。
(6) 非接触、大气环境焊接过程。因为能量来自激光，工件无物理接触，因此没有力施
加于工件。另磁和空气对激光都无影响。 (7) 由于平均热输入低，加工精度高，可减少再加工费用，另外，激光焊接运转费用较
低，从而可降低工件成本。
(8) 容易实现自动化，对光束强度与精细定位能进行有效控制。
三、激光焊接与现有焊接方法的比较
目前传感器密封焊接采用的方法有：电阻焊、氩弧焊、电了束焊、等离子焊等。
1、 电阻焊：它用来焊接薄金属件，在两个电极间夹紧被焊工件通过大的电流熔化电极接触
的表面，即通过工件电阻发热来实施焊接。工件易变形，电阻焊通过接头两边焊合，而
激光焊只从单边进行，电阻焊所用电极需经常维护以清除氧化物和从工件粘连着的金
属，激光焊接薄金属搭接接头时并不接触工件，再者，光束还可进入常规焊难以焊及的
区域，焊接速度快。
2、 氩弧焊：使用非消耗电极与保护气体，常用来焊接薄工件，但焊接速度较慢，且热输入
比激光焊大很多，易产生变形。
3、 等离子弧焊：与氩弧类似，但其焊炬会产生压缩电弧，以提高弧温和能量密度，它比氩
弧焊速度快、熔深大，但逊于激光焊。
4、 电子束焊：它靠一束加速高能密度电子流撞击工件，在工件表面很小密积内产生巨大的
热，形成“小孔”效应，从而实施深熔焊接。电子束焊的主要缺点是需要高真空环境以
防止电子散射，设备复杂，焊件尺寸和形状受到真空室的限制，对韩件装配质量要求严
格，非真空电子束焊也可实施，但由于电子散射而聚焦不好影响效果。电子束焊还有磁
偏移和X射线问题，由于电子带电，会受磁场偏转影响，故要求电子束焊工件焊前去磁
处理。X射线在高压下特别强，需对操作人员实施保护。激光焊则不需真空室和对工件
焊前进行去磁处理，它可在大气中进行，也没有防X射线问题，所以可在生产线内联机
操作，也可焊接磁性材料。
四、激光焊接在传感器生产的应用前景
激光焊接技术是一种高新技术，由于其独有的特点，特别适合在传感器密封焊中使用，
目前国外许多生产传感器的厂家均利用激光焊接工艺生产传感器，而国内采用此工艺的厂家
不多，主要是一些生产军用传感器产品的厂家和部分科研机构在采用此种工艺，且采用国外
激光焊接机的较多。目前国内激光焊接机在性能上已和国外产品相差不远，完全可以胜任国
内生产传感器的工艺要求，但价格是国外同类产品的1/3-1/5。为提高国内传感器整体水平
以及发展民族激光产业，我国的传感器生产厂家应尽快采用国产激光焊接机来生产加工传感
器，以增加产品竞争力，开拓国际市场。
激光焊接技术原理及其应用论文
浅谈激光焊接技术原理及其应用
【摘 要】激光焊接是激光加工技术应用的重要方面之一，本文分析了激光焊接的基本原理，介绍了激光焊接的应用领域。
【关键词】激光焊接技术；原理；应用
一、激光焊接技术的基本原理
激光焊接就是以激光为热源进行的焊接。激光是一束平行的光，用抛物面镜或凸透镜聚光，可以得到高的功率密度。与电弧焊接的功率密度102～104kw/cm比较，聚集的激光束可以得到105～108kw左inz的功率密度。用功率密度高的热源进行焊接，可以得到熔深较大的焊缝。激光焊接可以得到与电子束焊接同样熔深的焊缝。激光焊接可使表面温度迅速上升，激光照射完后迅速冷却，可以进行熔融或非熔融的表面处理。当功率密度大于103kw/c耐时，可进行熔深较大的焊接。这时，在大气中熔融金属容易被氧化。因此，要用ar、he、co，等气体密封焊接部位。尤其是提高功率密度时，瞬间从光束中熔融金属被排出，这时若辅以高压气体吹扫，可促进熔融金属排出，适宜进行开孔或切断。激光焊接最大的特点是选择适合的焊接材料和功率密度，可以得到稳定的焊接形态。激光焊接有两种基本方式：传导焊与深熔焊。这两种方式最根本的区别在于：前者熔池表面保持封闭，而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以，在传导焊过程中焊缝不易被气体侵人；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔的产生。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程
中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。可以调节激光焊接过程中各因素相互作用的程度，使得小孔建立以后能够在脉冲间歇阶段收缩，从而减小气体侵入的可能性，降低气孔产生的倾向。
激光焊接熔深检测原理解析
激光焊接熔深检测原理解析
激光焊接熔深检测原理解析
简介：
激光焊接是一种广泛应用于许多行业领域的高精度焊接技术。这项技术通过将高浓度的激光束聚焦到工件上，以达到高能量密度，从而实现焊接的效果。然而，激光焊接的一项重要指标是焊缝的熔深，即焊缝的深度。为了确保焊缝达到设计要求，熔深检测是一个必不可少的步骤。
概述：
激光焊接熔深检测是通过测量焊缝的熔深来评估焊接质量的一项关键技术。焊缝的熔深通常是指从焊接表面到焊接底部最深处的距离。熔深的大小可以直接反映焊接质量及焊接参数的调整是否适当。
原理解析：
激光焊接熔深检测依赖于激光的特性以及焊接过程中的热传导规律。在激光焊接过程中，激光束的高能量密度会使工件受热并迅速熔化，而焊接过程中的热传导会使热量从焊接区域向周围传播。
在焊接完成后，焊缝区域会自然冷却，熔化的金属会重新凝固成为固体。依靠热耦合效应，焊缝的温度和固化过程的热传导效应会产生独特的温度-时间曲线。
利用这一特性，可以通过测量焊接表面的温度变化来推断焊缝的熔深。一种常用的方法是使用红外热像仪或其他热像技术来实时监测焊接过程中焊接表面的温度变化。
在熔深检测过程中，可以将焊接表面的温度曲线与已知的标准曲线进行比较。根据曲线的形状和变化趋势，可以确定焊接缺陷或焊接参数的不符合情况。通过分析焊接表面的温度分布，可以计算出焊缝的熔深。
观点和理解：
激光焊接熔深检测是确保激光焊接质量的关键步骤之一。通过测量焊缝的熔深，可以确定焊接参数的是否合适，并及时发现焊接缺陷。熔深检测不仅可以改善焊接的质量，还可以提高生产效率。
对于激光焊接熔深检测技术的研究还在不断深入。一些新的高精度传感器和测量方法已经被开发出来，以提高检测的准确性和灵敏度。同时，通过结合人工智能和机器学习等技术，可以实现对焊接过程的实时监测和自动调整。
总结和回顾：
激光焊接熔深检测是一项关键技术，用于评估激光焊接质量。它基于测量焊接表面的温度变化来推断焊缝的熔深。通过分析焊接表面的温度分布，可以确定焊接参数的合适性，并检测焊接缺陷。随着技术的不断发展，激光焊接熔深检测在提高焊接质量和生产效率方面的作用将越来越重要。
激光焊接技术在汽车中的应用毕业论文
.…………大学专科毕业设计(论文)
专科生毕业设计（论文）
题 目：激光焊接技术在汽车制造中的应用
学生姓名： ………
系 别： 电气信息工程系
专业年级： 2008级材料成型与控制技术专业
指导教师： ……..
2011年 6月 20 日
.…………大学专科毕业设计(论文)
摘要
激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一，与传统焊接技术相比有着较为明显的优势。随着激光技术的不断发展和汽车工业柔性、模块化生产方式的需要，激光焊接技术在汽车领域的应用范围越来越广，所占比例也越来越高，可达激光加工15%的份额。本文就激光焊接在汽车领域中的应用，从激光焊接的技术概况和激光焊接的发展趋势等方面进行综合论述。
关键词：激光焊接；优势；汽车；应用；发展
ABSTRACT
The laser welding is one of important aspects OF laser processing material
processing technology application，and traditional welding technology has
obvious advantages compared. With the continuous development of laser
technology and auto industries of flexible, modular production mode, laser
welding technology needs in automotive field of applied broader, more and more
is also high proportion of laser processing, can reach 15% share. This paper
激光焊接的工艺流程和步骤
激光焊接的工艺流程和步骤
下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!
并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!
Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.
I hope that after you download them,they can help yousolve
practical problems. The document can be customized andmodified
after downloading,please adjust and use it according toactual needs,
thank you!
In addition, our shop provides you with various types ofpractical
materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence
excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work
summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want
to know different data formats andwriting methods,please pay
attention!
激光焊接工艺：精密与高效的现代制造技术
激光焊接是一种先进的制造技术，广泛应用于各种行业，特别是那些要求高精度和高质量焊接的领域，如汽车、航空航天和医疗器械制造。这种工艺以其独特的优点，如深宽比高、热影响区小、焊接速度快和焊接质量优良而备受青睐。以下是激光焊接的基本工艺流程和详细步骤：
激光视觉寻位技术在车身焊接上的应用
激光视觉寻位技术在车身焊接上的应用
摘要：随着汽车制造业自动化水平的进一步提升，无人化的焊装生产线越来越受到主机厂的青睐。在汽车白车身生产过程中，气体保护电弧焊是不可或缺的焊接工艺，焊接机器人技术也实现了电弧焊的自动化。一般的焊接机器人焊接焊缝的运动路径规划的方法有多种，如使用计算机离线编程后下载到控制器中实现运动的方式，或是示教系统事先规划好焊接轨迹来控制机器人进行焊接。但是，这些都是开环控制，无法自主获取焊缝空间位置信息、焊缝搭接间隙信息等，不能自主适应焊缝位置及尺寸变化并进行在线调整，在自动化弧焊过程中，在工件尺寸偏差、装配偏差、接头状态等焊接条件的影响下，示教模式完成的焊枪轨迹经常偏离实际焊接位置，会导致白车身产生焊偏、烧穿、未焊透等焊接质量问题，也会影响生产线效率。激光视觉寻位技术具有非接触、抗干扰能力强、精准度高、反馈速度快等优点，越来越多的应用到焊缝偏差检测，可以及时调整焊枪位置以保证焊枪轨迹与焊缝的一致性，能够很好的解决机器人自动化焊接过程中焊缝位置偏差引起的焊接质量和效率低等问题。本研究为某主机厂设计了一套激光视觉焊缝寻位自动化CO2保护焊系统，实现了某型车的自动化CO2保护焊，提升了焊接效率、焊缝质量，降低了人工成本。
关键词：激光视觉寻位技术；车身焊接；应用；
引言
在石油和天然气管道、化学制药和锅炉等行业中,管道的交叉焊接是常见的焊接形式,因为交叉线是典型的马鞍槽,焊接过程是上下焊接。在压力容器行业中,气缸由于压力要求,壁厚一般较大,需要多层多通道焊接,所以管道切割最不良的焊接线路条件下,工作强度和焊接性能都很低,迫切需要机器人自动化焊接。但基于演示模式的机器人焊接对工件的精度和一致性较高,且大多数条件难以满足,因此使用机器人进行穿线焊接一直是焊接行业的难点。
1系统设计 CO2保护焊焊缝激光视觉寻位系统。系统组成主要包括激光视觉寻位系统、焊接机器人、CO2保护焊焊机、以及系统控制器。激光寻位相机集成安装在焊枪上，焊接过程中，寻位相机发出的线激光束投射到工件表面，形成能够表征焊缝三维特征的图像信息，寻位相机采集该图像并进行实时处理，计算出焊缝位置偏差、焊缝搭接间隙等信息，并将其反馈给系统控制器。系统控制器通过焊缝位置偏移量对焊接机器人发送焊枪位置调整指令，修正焊枪位置；并根据焊缝间隙大小调用适当的焊接工艺参数，从而保证焊缝焊接质量满足要求。
钨极氩弧焊、激光焊、搅拌摩擦焊的方面对比
激光焊接激发电子或分子使其在转换成能量的过程中产生集中且相位相同的光束，Laser来自Light Amplification by Stimulated Emission Radiation的第一个字母所组成。
激光设备
由光学震荡器及放在震荡器空穴两端镜间的介质所组成。介质受到激发至高能量状态时，开始产生同相位光波且在两端镜间来回反射，形成光电的串结效应，将光波放大，并获得足够能量而开始发射出激光。
激光亦可解释成将电能、化学能、热能、光能或核能等原始能源转换成某些特定光频（紫外光、可见光或红外光）的电磁辐射束的一种设备。转换形态在某些固态、液态或气态介质中很容易进行。当这些介质以原子或分子形态被激发，便产生相位几乎相同且近乎单一波长的光束-----激光。由于具同相位及单一波长，差异角均非常小，在被高度集中以提供焊接、切割及热处理等功能前可传送的距离相当长。
发展过程
世界上的第一个激光束于1960年利用闪光灯泡激发红宝石晶粒 所产生，因受限于晶体的热容量，只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。虽然瞬间脉冲峰值能量可高达10^6瓦，但仍属于低能量输出。
使用钕（ND）为激发元素的钇铝石榴石晶棒（Nd:YAG）可产生1---8KW的连续单一波长光束。YAG激光，波长为1.06uM，可以通过柔性光纤连接到激光加工头，设备布局灵活，适用焊接厚度0.5-6mm。
使用CO2为激发物的CO2激光（波长10.6uM），输出能量可达25KW，可做出2mm板厚单道全渗透焊接，工业界已广泛用于金属的加工上。
焊接特性
属于熔融焊接，以激光束为能源，冲击在焊件接头上。
激光束可由平面光学元件（如镜子）导引，随后再以反射聚焦元件或镜片将光束投射在焊缝上。
激光焊接属非接触式焊接，作业过程不需加压，但需使用惰性气体以防熔池氧化，填料金属偶有使用。
激光焊接设备和产品(17张)
激光焊可以与MIG焊组成激光MIG复合焊，实现大熔深焊接，同时热输入量比MIG焊大为减小。
激光焊接熔深检测原理解析 2
激光焊接熔深检测原理解析
激光焊接熔深检测原理解析
激光焊接是一种高能量密度焊接技术，通过将高能量激光束聚焦到工件表面，使焊缝区域快速加热、熔化和冷却，从而实现两个或多个工件的连接。在激光焊接过程中，焊接熔深是一个重要的参数，用于评估焊接质量和性能。本文将深入探讨激光焊接熔深的检测原理，并分享对这个主题的观点和理解。
一、激光焊接熔深的定义和意义
激光焊接熔深是指焊接过程中激光束穿透工件表面，并在接触部分形成的深度。它是影响焊缝质量和性能的重要因素，直接关系到焊缝的稳定性、力学性能和耐腐蚀性能。通过准确测量和控制焊接熔深，可以提高焊缝质量，确保焊接连接的可靠性和耐久性。
二、激光焊接熔深的测量方法
目前，常见的激光焊接熔深测量方法包括光谱法、高速摄像法、电离传感器法等。其中，光谱法是最常用的方法之一。它通过测量激光熔化区域发射的光谱信号，来确定焊接熔深。该方法准确性高、检测速度快，适用于复杂形状和大尺寸工件的熔深测量。
三、激光焊接熔深的影响因素
激光焊接熔深受多种因素的影响，包括激光功率、焊接速度、焊缝几何形状、工件材料等。其中，激光功率和焊接速度是两个主要影响因素。增加激光功率和降低焊接速度，会使焊接熔深增大；反之，会使焊接熔深减小。此外，焊缝几何形状和工件材料也对焊接熔深产生影响，需根据实际情况进行综合考虑和调整。
四、激光焊接熔深控制的重要性
激光焊接熔深的控制是确保焊接连接质量的重要环节。过大的焊接熔深会导致热影响区变大，从而可能引入应力集中和裂纹产生的风险；而过小的焊接熔深则会导致焊缝连接强度降低。因此，通过合理调整焊接参数以达到预设的熔深范围，是实现良好焊接连接的关键。
总结回顾：
激光焊接熔深是评估焊接质量和性能的重要参数，通过准确测量和控制焊接熔深，可以提高焊缝质量和焊接连接的可靠性。常用的激光焊接熔深测量方法包括光谱法、高速摄像法和电离传感器法等，其中光谱法是最常用的方法。激光焊接熔深受多种因素的影响，包括激光功率、焊接速度、焊缝几何形状、工件材料等。通过合理调整这些参数，可以实现预设的焊接熔深范围，确保焊接连接质量。
基于改进TLD算法的激光视觉传感型焊缝跟踪
第４５卷 第３期
２０２１年５月激 光 技 术
ＬＡＳＥＲＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．４５，Ｎｏ．３
Ｍａｙ，２０２１
文章编号：１００１３８０６（２０２１）０３０２９２０６
基于改进ＴＬＤ算法的激光视觉传感型焊缝跟踪
杜健准１，高向东１，黎扬进１，肖小亭１，孙友松１，卢新钊２
（１．广东工业大学广东省焊接工程技术研究中心，广州５１０００６；２．广东精泰人防工程有限公司，肇庆５２６２３８）
摘要：为了解决基于线激光视觉传感的焊缝中心位置定位精度不高的问题，采用了一种基于改进跟踪学习检测
（ＴＬＤ）算法的焊缝跟踪方法。由激光视觉传感器实时获取焊缝图像，采用将跟踪器与检测器结合的ＴＬＤ算法实时跟踪
焊缝特征点，同时通过在线学习机制更新分类器参量。在此基础上对激光条纹图像截取感兴趣区域，大幅减少检测器的
搜索区域；根据激光条纹光强分布特性，结合纠偏方向选取跟踪器有效特征点，以此提高算法效率，对不锈钢板Ｖ型焊缝
和搭接焊缝进行跟踪试验。结果表明，跟踪与检测可实现共同定位焊缝中心位置，其融合的焊缝跟踪方法能够准确地提
取焊缝特征点，两种焊缝跟踪平均绝对误差分别为０．０６２ｍｍ和０．０５２ｍｍ。此方法为提高焊缝跟踪精度提供了依据。
关键词：图像处理；焊缝跟踪；跟踪学习检测算法；激光视觉
中图分类号：ＴＮ２４９；ＴＧ４０９ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０７５１０／ｊｇｊｓｉｓｓｎ１００１３８０６２０２１０３００４
Ａｌａｓｅｒｖｉｓｉｏｎｓｅｎｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｅａｍｔｒａｃｋｉｎｇ
ｂａｓｅｄｏｎａｎｉｍｐｒｏｖｅｄＴＬＤａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ＤＵＪｉａｎｚｈｕｎ１，ＧＡＯＸｉａｎｇｄｏｎｇ１，ＬＩＹａｎｇｊｉｎ１，ＸＩＡＯＸｉａｏｔｉｎｇ１，ＳＵＮＹｏｕｓｏｎｇ１，ＬＵＸｉｎｚｈａｏ２
（１．ＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＷｅｌｄｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ
英国META激光焊缝系列产品介绍
1 英国META公司激光焊缝跟踪系列产品介绍
一、 激光焊缝跟踪技术的基本原理
1.1 三角测量原理
激光焊缝跟踪技术基于三角测量原理，如图2所示。三角测量是一种提取几何信息的方法，有很多应用领域。焊接激光传感器中通常使用一个半导体激光光源结合图像采集器件，来生成焊接接头的一系列三维截面图像。
三角测量法最大的优点是其仅仅提供了接头的几何信息，亦即物体的真实三维截面信息。在理论上不受工件的表面状态影响，如表面光照变化或者表面上标记等。但实际上物体的表面反射会对图像信号有一定的影响，需要一些特殊的技术来克服反射噪声的影响。
三角测量法的另一个优点是易于从设计上克服环境光照的影响，这在明弧环境下尤为重要。强烈的电弧光会对普通的机器视觉系统产生严重的干扰。
图2 示意了用点状激光测量距工件表面距离的原理。若要测量整个焊接接头的轮廓，需要沿着接头横向测量一系列连续的距离信息，从而形成三维截面轮廓。这可以通过以下两种方式来实现：
(1) 采用激光条纹投影到接头上，并用二维面阵CCD获取激光条纹的图像。我们称其为条纹式传感器。
(2) 沿着接头横向做一维点状激光扫描。我们称其为扫描式传感器。
nearsurfacefarsurfaceimagepositionis afunctionlaser sensorlaserdistanceactualdistanceofcameraimage position 图2 三角测量原理
二、产品系列：
2.1 条纹式传感器
顾名思义，其原理是采用激光条纹垂直投射到焊接接头上。条纹的形状因受焊接接头形状影响而产生变形。变形了的条纹图像被与激光器呈一定角度的二维CCD 或者CMOS 摄像机采集到计算机中进行信号处理。采用与激光同等波长的光学滤光片滤掉所有的包括弧光在内的杂散光，而只形成激光条纹的图像。这种条纹式传感器的优点是不采用任何移动式部件，坚固耐用，不受电弧光、烟尘、飞溅等干扰。另一个优点是尺寸相对较小，有利于解决焊枪可达性限制问题，这在机器人焊接中尤为重要。
先进激光视觉传感技术及其在焊接中的应用
维普资讯 脚 撼
上就可以得到表征目标截面的激光条纹图像，如图２所 示。而当激光传感器沿着物体表面扫描前进时，就能得 到所扫描表面形状的轮廓信息。所获得的信息可用于焊 缝搜索定位、焊缝跟踪、自适应焊接参数控制、焊缝成 形检测等。
工件Ａ 管
图２激光视觉传感成像示意图 二、激光视觉传感的新进展及其应用 目前，已在焊接中应用的激光视觉传感器主要有扫 描和结构光两种形式。扫描方式主要有线形扫描和圆形 扫描，其中圆形扫描的图像处理方式要复杂一些。相对 而言，对于反光的处理，扫描方式比结构光方式要容 易。此外，扫描方式传感器的视场深度大，可达２８０ｒａｍ 或更大。但受到扫描激光斑点的影响，扫描激光传感器 的精度，尤其是横向分辨率相对较低，通常＞０．３ｒａｍ。 同时，受机械扫描的影响，扫描速度不高。扫描式激光 传感器大多只用于大厚度工件的焊缝跟踪和自适应控 制。在高精度和高速度跟踪或检测中应用的激光视觉传 感器大多为结构光方式的传感器。因此，以下主要以 ＳｅｒｖｏＲｏｂｏｔ［ｎｃ．（赛融公司）的新技术为例介绍激光视 觉传感器的新近进展及应用情况，其主要进展体现在数 字化、抗反光、焊缝检测、双传感、多层焊、集成化、 小型化和网络化等方面。 １．数字化 本文的数字化主要指图像的获取和处理方面。最初 的激光传感器中采用的图像获取器件为模拟的ＣＣＤ，通 常其图像获取的最高帧率为６０帧／ｓ或３０帧／ｓ，因而图 像处理或输出控制等算法也随之受到限制。随着电子与 信息技术的发展，如图３所示 ，激光传感器中的图像获 取器件逐渐采用了更为先进的数字ＣＭＯＳ器件，图像获 取的帧率最高可达３０００帧／ｓ或１００００帧／ｓ，为高速和 囵 生箜堕 缸板 热加工 ｗ¨ｗ．，ｒ鞠ｄ１ 蝴．ｏｏｍ．口’ 第十；羼北赢
高精度的传感创造了条件。同时，采用了数字化技术可 以很方便地实现对数字图像目标区域的裁剪，消除临近 焊缝夹具的其他特征对焊缝识别的干扰。所以，在工件 表面光亮、接头旁边有夹具影响或激光焊、焊缝成形与 缺陷检测等高速传感要求的场合，采用数字ＣＭＯＳ图像 探测器件的激光视觉传感器具备了采用模拟ＣＣＤ的传 感器所无法达到的性能。