工业4.0新样本——机器视觉激光焊缝跟踪检测方案

作者:anonymous 日期:2021-04-08 点击数:1124

人类通过眼睛来观察和认识世界,机器视觉通俗来讲就是机器身上的“眼睛”,是机器感知世界的视觉器官,机器视觉可以感知世界,并和外部世界发生交互关系,从而实现自动化和智能化,因此,机器视觉被成为未来人工智能的核心技术。林智能研究中心专注于机器视觉产品系统研发,利用机器视觉来实现激光焊缝跟踪检测自动化,抢占新一轮科技高峰,打造工业4.0时代智能制造的新样本。

机器视觉激光焊接
工业4.0新样本——机器视觉激光焊缝跟踪检测方案

随着我国传统制造业的结构调整和转型升级,高端、精密、自动化和智能化是制造业发展的新趋势,以激光行业中的激光焊接工艺为例,在激光焊接中,经焊枪聚焦后的焊接激光束光斑直径极小,一般小于0.3mm,由于激光焊接具有非线性、时变且干扰因素多的特点,焊接过程中工件发热导致焊缝变形,如果不对焊接过程采取控制措施,则激光束焦点极易偏离实际焊缝位置,导致焊接质量降低甚至是焊接失败,这就要求在焊接过程中能够实时检测出焊缝的实际偏差,并对偏差进行实时反馈处理并进行动态调整,从而实现全闭环控制,以保证焊接质量。因此,激光焊接过程中的焊缝自动检测与跟踪,便成为激光焊接自动化领域需要解决的行业痛点。

由于在自动化领域多年的研究经历和行业经验,人们将目光投向了机器视觉,因为机器视觉实现了对工件尺寸、形状、颜色等特征的自动判断和识别,可以让机器代替人眼做测量和判断,机器视觉具有高度自动化、效率高、精度高、稳定性强、可适应危险环境、感光范围广等人工视觉无法比拟的优势,是实现工业自动化和智能化的必要手段。所以他们一致认为机器视觉是激光焊缝自动检测跟踪的最前沿技术。

机器视觉通过计算机或图像处理器以及相关设备来模拟人类视觉功能,从客观事物的图像中提取信息进行处理,以让机器获得相关视觉信息并加以理解,最终用于实际检测和控制等领域,是未来能否真正实现万物互联和智能制造的关键,涉及人工智能、神经生物学、计算机科学、图像处理、模式识别等诸多领域,是跨学科的集成式创新领域。

目前,机器视觉行业包括上游部件级市场、中游系统集成/整机装备市场和下游应用市场,虽然行业刚刚起步,但是竞争异常激烈,全球互联网和半导体巨头纷纷布局,显示出智能图像处理将是下一个竞技场。如果在这一领域掉队今后我们将会受制于国外,只能沦为国外机器视觉上层二次应用开发商以及产品代理商,而且成本高昂,也无法完成国内制造业的转型升级,更莫谈智能制造。

如虎科技机器视觉解决方案

在机器视觉技术的研发源于激光焊缝自动化带来的灵感,围绕着机器视觉和激光焊缝跟踪检测两大领域进行跨界创新,研发出了“机器视觉—激光焊缝自动跟踪及检测系统”。该系统选择激光视觉传感器作为焊缝自动跟踪系统的传感器,具有主动性、非接触、能获取物体的三维信息、灵敏度精度高、抗电磁场干扰能力强等优点,采集接缝表面信息通过图像采集卡输入到计算机中,然后通过计算机分析处理该信息得出控制信号,并通过运动控制卡将控制信号传达到步进电机驱动行走机构的两个轴,以控制焊枪的运动。

该系统的创新性主要体现在三个方面,实现了3D视觉对焊缝的高精度定位、3D视觉进行焊缝质量检测以及高精度伺服系统实现焊缝跟踪过程实时控制。两个核心技术指标达到国际领先地位,一个是图像精度,深度方向达到0.02mm,横向方向达到0.02mm;另外一个是伺服系统控制精度,其定位精度达到10um,定位速度达到10m/min。“事实上,制造业要真正实现智能化,还需要不断积累自动化系统运行过程中的数据,形成工业大数据,通过对这些数据的分析,不断反馈给系统并进行修正,使得整个系统的运行更加智能化。因此,智能制造大数据服务也是我们今后的一个重要方向”。

目前,机器视觉—激光焊缝跟踪检测系统除了应用于汽车制造行业,还广泛应用于石油天然气管道的焊接,火箭、航天飞船部件的焊接加工等,将对我国的高端精密制造行业产生重要的促进作用。随着机器视觉行业的深入发展,从工业视觉到计算机视觉,从人机交互到自动驾驶,从虚拟现实到物体自动识别,机器视觉都担当着重要角色,如虎科技视觉研究中心将坚持自主创新和拓展市场应用并举,通过机器视觉助力我国的工业2025计划早日实现。

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