一種實時控制激光焊接功率的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于激光焊接技術領域，具體涉及一種實時控制激光焊接功率的方法。
【背景技術】
[0002] 激光功率控制是激光軟釬焊接過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)。目前的激光錫焊一般 采用如下流程：⑴將需要焊接的工件移動到焊接位置；⑵激光器以適當的能量預熱焊點；
[3] 送錫機構把焊絲送往焊點處，在激光輻射的作用下焊絲熔化并浸潤焊盤；(4)送錫機構 退絲使未熔化的焊絲脫離焊盤，而激光器仍然出光使已熔化的錫完全浸潤焊盤；（5)激光 器停止出光，焊接完成。
[0003] 然而實際的激光焊接過程中，由于退絲時焊絲與焊盤的粘著力不同，退絲后焊絲 距離送絲嘴的長度并不一致，進而導致下一次送絲的起點有一些差別。目前的激光焊接工 藝普遍采用固定的出光功率曲線和固定的出光時間點，但激光參數很難和送絲速度協(xié)調， 往往會產生燒焊盤和虛焊的現(xiàn)象而影響產品的良品率。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明提出一種實時控制激光焊接功率的方法，解決了現(xiàn)有技術中送絲速度與激 光功率不匹配的問題，提高焊接產品的焊接質量。
[0005] 本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的： 一種實時控制激光功率的方法，具體步驟如下， 1) 用激光焊接機中的CCD圖像傳感器采集焊盤上焊絲的原始圖像； 2) 對焊絲的原始圖像使用Canny算法處理，得到焊絲的二值化輪廓圖像； 3) 在二值化輪廓圖像中設定起點（xb, yb)和搜索方向，從起點（xb, yb)沿著搜索方向移 動一個像素，判斷該像素的灰度值是否為1，若為1則搜索到焊絲的頂點（Xl， yi);反之，則認 為還未搜索到焊絲的邊界，然后沿著搜索方向再延長一個像素，直到延長出的像素灰度值 為1，則搜索到焊絲的頂點（ Xl，yi); 4) 設定激光光板中心在圖像中的像素坐標為（x^y。)，若x^x,，此時激光器不出光，激 光器的功率為〇,若X(l〈Xl，計算公5
【主權項】
L 一種實時控制激光功率的方法，其特征在于：具體步驟如下， 1) 用激光焊接機中的CCD圖像傳感器采集焊盤上焊絲的原始圖像； 2) 對焊絲的原始圖像使用Canny算法處理，得到焊絲的二值化輪廓圖像； 3) 在二值化輪廓圖像中設定起點（xb, yb)和搜索方向，從起點（xb, yb)沿著搜索方向移 動一個像素，判斷該像素的灰度值是否為1，若為1則搜索到焊絲的頂點（Xl，Y 1);反之，則認 為還未搜索到焊絲的邊界，然后沿著搜索方向再延長一個像素，直到延長出的像素灰度值 為1，則搜索到焊絲的頂點（Xpy 1); 4) 設定激光光板中心在圖像中的像素坐標為（Xci, y(l)，若XPx1，此時激光器不出光，激
光光斑中心的距離，其中L為焊絲頂點距離激光光斑中心的距離； 5) 根據實時計算出的焊絲頂點距離激光光斑中心的距離L，得到相對的瞬時功率，由控 制器實時調節(jié)激光功率至瞬時功率。
2. 如權利要求1所述的一種實時控制激光功率的方法，其特征在于：瞬時功率的算法 如下： 通過多次實驗測得在Is時間內溶化Imm焊絲所需功率為Pci; CCD圖像傳感器的采樣間隔時間為A T，焊絲頂點距離激光光斑中心的距離為L時，瞬 時功率調整為：
3. 如權利要求2所述的一種實時控制激光功率的方法，其特征在于：對焊絲原始圖像 進行Canny算法的具體步驟如下， 首先，對焊絲的原始圖像使用高斯濾波平滑算法進行去噪處理，得到焊絲的平滑圖 像； 其次，利用一階差分卷積模板對平滑圖像上的點進行X和Y兩個方向上的卷積運算，計 算出平滑圖像上每個點的亮度梯度圖，得到亮度梯度幅值的大小和方向，從而得到邊緣位 置處的特征被加強的邊緣圖像； 再次，對邊緣圖像的亮度梯度幅值進行非極大值抑制處理，獲得抑制圖像； 最后，對抑制圖像進行雙閾值算法處理完成焊絲的輪廓提取，得到焊絲的二值化的輪 廓圖像。
4. 如權利要求3所述的一種實時控制激光功率的方法，其特征在于：其中對焊絲的原 始圖像使用高斯濾波平滑算法進行去噪處理的方法如下， 一維高斯函數為：
使用式1的公式對原始圖像進行平滑處理，得到平滑圖像。
5. 如權利要求4所述的一種實時控制激光功率的方法，其特征在于：利用一階差分卷 積模板對平滑圖像上的點進行X和Y兩個方向上的卷積運算，其中氏體現(xiàn)的是X方向上的 變化，4體現(xiàn)的是Y方向上的變化，如式2所示：
利用式3中的函數公式計算出平滑圖像Cl1上每個點亮度梯度圖，獲得亮度梯度幅值的 大小以及方向，最后得到邊緣位置處特征被加強的邊緣圖像d2，
6. 如權利要求5所述的一種實時控制激光功率的方法，其特征在于： 對邊緣圖像的亮度梯度幅值進行非極大值抑制的算法步驟為： 1) 將每一點鄰域中心點的像素與沿著亮度梯度方向的兩個像素比較，如果像素的梯度 值不比沿梯度線的兩個相鄰象素梯度值大，則令M=O ; 2) 假設邊緣圖像中得到的梯度圖為G(x，y)，對G(x，y)進行初始化：N(x，y)=G(x，y); 3) 在梯度方向和反梯度方向上各找n個像素點，若G (x，y)不是這些點中的最大點，則 將N(x，y)置為0,否則保持N(x，y)不變，通過這樣的運算方法保留梯度幅值中的最大值， 得到抑制圖像。
7. 如權利要求6所述的一種實時控制激光功率的方法，其特征在于：對抑制圖像實用 雙閾值算法處理的具體步驟如下， 步驟1，對抑制圖像作用低閾值^和高閾值r 2，其中低閾值^和高閾值!兩者關系 A=O. 4r2，把梯度值小于ri的像素的灰度值設為0,得到圖像1，然后把梯度值小于r 2的像素 的灰度值設為〇,得到圖像2; 步驟2,以圖像2為基礎，以圖像1為補充連接圖像的邊緣，連接邊緣的步驟為， 第一步，對圖像2進行掃描，當遇到一個非0灰度的像素p (x，y)時，跟蹤以p (x，y)為 開始點的輪廓線，直到輪廓線的終點q(x，y); 第二步，考察圖像1中與圖像2中q(x，y)點位置對應的點s(x，y)的8鄰近區(qū)域，如果 在s(x，y)點的8鄰近區(qū)域中有非0像素s(x，y)存在，則將其包括到圖像2中，作為r(x， y)點； 第三步，從r (x，y)開始，重復第一步和第二步，直到在圖像1和圖像2中都無法繼續(xù)為 止； 第四步，當完成對包含P(x，y)的輪廓線的連接之后，將這條輪廓線標記為已經訪問， 回到第一步，尋找下一條輪廓線，重復第一步、第二步、第三步，直到圖像2中找不到新輪廓 線為止； 步驟3,經步驟2的輪廓提取，得到焊絲二值化的輪廓圖像。
8. 如權利要求1所述的一種實時控制激光功率的方法，其特征在于：起點（X d, Ytl)選擇 位置靠近送絲器出絲口處。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種實時控制激光功率的方法，具體步驟如下，1）用激光焊接機中的CCD圖像傳感器采集焊盤上焊絲的原始圖像；2）對焊絲的原始圖像使用Canny算法處理，得到焊絲的二值化輪廓圖像；3）在二值化輪廓圖像中，搜索到焊絲的頂點（x1,y1）；4）由計算公式 ，計算出焊絲頂點距離激光光斑中心的距離L，其中（x0,y0）為激光光板中心在圖像中的像素坐標5）根據實時計算出的焊絲頂點距離激光光斑中心的距離L，得到相對的瞬時功率，由控制器實時調節(jié)激光功率至瞬時功率。用于現(xiàn)有技術中送絲速度與激光功率不匹配的問題，本發(fā)明能夠避免出現(xiàn)能量不足或能量過大而導致的虛焊或產品燒傷的問題，使得激光焊接能夠連續(xù)穩(wěn)定的加速。
【IPC分類】G06T5-00
【公開號】CN104820976
【申請?zhí)枴緾N201510261594
【發(fā)明人】徐琦, 王龍祥, 葉凱
【申請人】武漢比天科技有限責任公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月21日