激光焊焊缝跟踪检测技术

激光焊焊缝跟踪检测技术

引用

网易

1.

https://m.163.com/dy/article/JQH729BO0556BV22.html

激光焊焊缝跟踪检测技术是实现焊接过程自动化与智能化的核心技术之一，主要用于实时监测焊缝位置、形状及焊接质量，确保激光束或焊枪与焊缝精确对位。

核心技术原理

激光传感与成像

1. 激光三角测量法：通过激光器发射线激光或点激光到焊缝表面，利用相机接收反射光斑，根据光斑位移计算焊缝的三维坐标（高度、宽度、位置）。

2. 结构光投影：投射编码光栅或条纹到焊缝表面，通过相机捕捉变形条纹，结合相位解调算法重建焊缝三维轮廓。

3. TOF技术：通过测量激光脉冲的往返时间获取焊缝深度信息，适用于大范围检测。

图像处理与特征提取

1. 预处理：对采集的图像进行去噪（中值滤波、高斯滤波）、增强（对比度拉伸）和畸变校正。

2. 特征提取：

• 边缘检测：Canny、Sobel算子识别焊缝边界。
• 模板匹配：预设焊缝几何模板，通过相似度计算定位焊缝中心。
• 深度学习：基于卷积神经网络的语义分割模型自动识别复杂焊缝类型（如V型坡口、搭接焊缝）。

闭环控制与实时调整

1. 将检测到的焊缝偏差（横向/纵向偏移、高度误差）转化为控制信号，驱动伺服电机或机械臂调整焊枪位置，实现毫秒级响应。

关键技术分类

按传感器类型

1. 主动式传感：激光视觉传感器，抗干扰能力强，适用于高反光金属表面。
2. 被动式传感：依赖环境光源的工业相机，成本低但易受焊接强光干扰。
3. 多传感器融合：结合激光、红外、超声波，提升综合检测精度。

按检测模式

1. 离线检测：焊接前扫描焊缝路径，生成轨迹规划。
2. 在线检测：焊接过程中实时跟踪，动态修正路径偏差。

技术优势

1. 高精度定位

• 检测精度可达±0.05~0.01 mm，满足航空航天等高精度焊接需求。

2. 强抗干扰能力

• 激光光源波长可调，减少焊接飞溅、烟尘和弧光干扰。

3. 适应性广

• 支持多种焊缝类型（对接、角接、搭接）及复杂轨迹（曲线、三维空间焊缝）。

典型应用场景

汽车制造

1. 白车身焊接：跟踪曲线焊缝，确保车门、车顶等部件的密封性。

新能源电池

1. 锂电池极耳焊接：高速焊接下实时跟踪微米级焊缝。

航空航天

1. 钛合金薄壁件焊接：防止热变形导致的路径偏移。

技术发展趋势

1. AI与边缘计算

• 部署轻量化AI模型到嵌入式设备，实现边缘端实时处理。

2. 多模态数据融合

• 结合激光视觉、声发射信号、力觉反馈，构建全维度监控系统。

3. 数字孪生与预测控制

• 通过数字孪生模型模拟焊接过程，提前预测路径偏差并优化控制策略。

总结

激光焊焊缝跟踪检测技术通过高精度传感、智能算法和实时控制，显著提升了焊接质量与效率，尤其适用于高附加值制造领域。未来随着AI、多传感器融合和边缘计算的发展，该技术将进一步向智能化、低成本化方向演进。