焊焊缝视频摄像传感器自动跟踪系统

埋弧焊焊缝视频摄像传感器

自动跟踪系统

李云峰1，张志金1，宫文彪1，段志发2，邹国旗2

（1.长春工业大学材料科学与工程学院，长春130012；

2.四平万通钢管有限公司，吉林四平136001）

针对其生产中存在的问题设计了一种摘 要：简单分析了螺旋焊管埋弧自动焊接生产过程，

在焊接基于视频摄像传感器的焊缝自动跟踪系统。该系统采用CCD视频摄像机作为传感器，过程中实时采集焊缝图像信息，并将图像信息转换为电信号，经视频信号处理电路放大、滤波、二值化等处理后，送主要由单片机构成的焊缝偏差计算处理电路进行处理，处理后的偏差信息反馈给焊接纠偏执行机构，驱动电机对焊接偏差实时纠偏。经实际使用，效果良好。关键词：埋弧焊管；焊缝自动跟踪；视频摄像传感器；系统

（2006）01-0032-03中图分类号：TG409 文献标识码：B 文章编号：1001-3938 自20世纪60年代开始生产螺旋焊管以来，我国一直采用埋弧自动焊接方法制造螺旋焊管。但由于埋弧焊焊接电弧是在焊剂层下燃烧，焊缝不可见，而钢板在连续卷管、切边、矫平过程中常常会使后续的焊接产生焊偏，只有在X射线探伤后才能发现，随后要进行手工补焊，额外增加了工作量和生产成本，降低了劳动生产率。因此，在螺旋焊管的生产中，对焊缝进行跟踪并自动纠偏已是行业技术进步的一个关键技术问题。应某螺旋焊管生产厂家的要求，笔者设计了一种新颖的焊缝跟踪系统，并将该技术成功应用于生产。

2.1 视觉传感器的选择

用于焊接过程传感的光学视觉传感器有点阵传感器（光学二极管和光学晶体管）、线阵传感器（CCD、MOS及PSD）、面阵传感器（CCD、MOS、

［1］

PSD及ITV）。光学传感方法模拟了焊工的眼

视频监控器，单片机焊缝偏差数据分析及处理电路，直流电源，直流电机驱动电路，焊头纠偏直流电机等部分组成。

#"主要技术研究

睛，直接利用光学方法检测焊接对缝位置，检测精

!"焊缝跟踪系统的组成

焊缝跟踪系统框图如图1所示。该系统主要由光源、

传感器及焊枪组件，视频信号处理电路，

［2］度和灵敏度都很高，动态响应快，检测信息量大。

本系统选用CCD视频摄像机作为传感器，这种传感器是面阵CCD、镜头、驱动电路一体化的成型产品，输出是标准的PAL制视频信号，可连接到黑白视频监视器上进行远程监视。2.2 焊缝视频信号处理

视频摄像传感器与埋弧焊机头固定在一起，镜头前端面距钢板350mm，摄取图像范围为焊丝前方100mm处35mm 50mm区域。图像信息被转换成标准视频信号后送入主控制箱和视频监

图!"焊缝跟踪系统框图

视器，在视频监视器中，可以看到中间位置水平的