激光焊接质量监控系统（二）：激光焊缝跟踪系统

  接触式焊缝跟踪系统以焊丝接触焊缝坡口，基于受力状态下的送丝机构马达或者力传感结构马达的反生电动势产生的电流，间接表征接触的偏移状态，即实际焊接轨迹相较示教位置的偏移。主要用在激光钎焊系统或者激光填丝焊。很成熟普遍的使用的是SCANSONIC的ALO3系列钎焊焊接头，能轻松实现X，Y，Z三个方向的自适应调整（如图1）。

  采用仿生学原理，利用光学传感方法模拟焊工的眼睛。直接利用光学方法检验测试焊缝位置，与工件无接触、检测信息量大、检验测试灵敏度和精度较高、动态响应快、抗电磁干扰能量强、适合各种焊缝形式和坡口形式，还可以同时用于焊缝质量监控。利用视觉进行焊缝跟踪控制，是目前主流且成熟度较高、发展前途广的焊缝监控方式。

  基于视觉的焊缝跟踪系统（如图2）主要由三部分所组成，分别是视觉传感器系统（一般为面阵相机或轮廓仪）、图像处理单元（一般为相机控制器，含视觉处理软件和算法）和跟踪控制单元（一般为动作执行单元和光学调整单元）.

  在焊缝跟踪过程中，视觉传感器系统获得焊缝的图像信息，并将信息传递给控制器，控制器对图像进行预处理，减少图像信息中的噪声污染有，加强焊缝特征，通过一定的视觉算法对焊缝特征进行提取，将获取的坐标信息基于光斑位置的单应性转化到光斑坐标，并由跟踪控制单元驱动动作执行机构（伺服电机或机器人）和光束控制模块（PFO的准直镜镜组或振镜镜组），实现光斑精确定位到焊缝区域。

  1) 视觉焊缝跟踪系统涉及视觉硬件选型和软件算法，对使用人员要求高，需要具备一定的图像处理基础和相应的图像处理软件技能。

  3)由于激光焊接过程中，发射激光、plasma、烟尘等对相机采集图像有较大干扰，需要采取了特殊的滤光片或偏振片来消除干扰；

  4)对于对高度信息有要求的激光焊缝跟踪系统，要求使用激光三角测量、结构光、双目立体视觉等系统获得深度信息。

  5)市面上主流的激光焊制造商和集成商大都有很成熟的视觉焊缝跟踪系统，比较知名的有Trumpf的SeamLine和VisionLine系列、Precitec的WeldMaster系列、Lessmueller的Fillet Scan系列、OCT seam tracking系列和IPG 的LDD系列集成式测量系统 。还有一些集成式的激光焊缝跟踪解决方案，采取了专用的面阵工业相机或轮廓仪，采用商业视觉处理软件，来实时采集位置坐标数据并传给伺服执行机构。