激光MIG焊缝视觉传感的抗杂光干扰研究

【摘要】：实用激光焊缝视觉传感器是基于结构光测量原理,半导体激光器发出的光束,经柱透镜散开形成一光片,该光片以与CCD摄像机光轴成一定夹角投射到钢板上成一折线光纹,光纹图像就反映了焊缝与光源中心的三维位置关系,摄取光纹图像就能检测当前焊缝位置信息。由于弧焊强烈的弧光,燃烧的气体、飞溅的铁屑尘埃,影响了焊缝图像信息的提取,我们从四个方面研究了抗杂光干扰问题。首先是从光谱能量分布出发,研究电弧光、熔池辐射等杂光形成因素,选择600至700纳米波段辐射较弱的特点,用窄带滤光片,与激光器波长配合,阻挡紫外、红外辐射。其次是研究了钢扳表面反射带来的影响,采用中性减光片吸收杂光,提高图像的信噪比。经复合滤光后,CCD拍摄的图像还有不少飞溅条纹,采取数字图像处理技术突出特征点信息以便计算焊缝位置。机械挡光也是一个重要措施,可以有效地阻挡部分飞溅物。采用上述四方面措施后,视觉传感器可以较好地排除杂光干扰,获得清晰的焊缝图像,适应了爬行式弧焊机器人焊缝跟踪。