一种用于金属丝材熔化加工的丝材对准方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102785045102785045B(45)授权公告日2014.10.22(21)申请号201210096351.8JP2009-195977A,2009.09.03,全文.CN102000903A,2011.04.06,全文.(22)申请日2012.04.01贾剑平等.熔池形状检测与控制及数值模拟(73)专利权人中国航空工业集团公司北京航空研究现状.《焊接技术》.2011,第40卷(第1期),制造工程研究所第56-59页.地址100095北京市朝阳区北京340号信箱审查员朱翠平(72)发明人锁红波陈哲源巩水利李晋炜李怀学费群星(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人陈宏林(51)Int.Cl.B23K37/00(2006.01)G01B11/00(2006.01)(56)对比文件US5045668A,1991.09.03,全文.JP2000-301340A,2000.10.31,全文.US2005/0006363A1,2005.01.23,全文.CN102145425A,2011.08.10,全文.权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图3页附图3页(54)发明名称一种用于金属丝材熔化加工的丝材对准方法及装置(57)摘要本发明针对利用热源熔化金属丝材进行加工的技术，利用加装了滤波装置的摄像机拍摄熔池及其附近图像，对图像进行处理和定义，区分出熔池轮廓及丝端影像。根据加工特点及实践经验，将熔池分为安全区、过渡区和不安全区。比较丝端与熔池中心的相对位置；当丝端位于过渡区外的不安全区域或长时间位于过渡区时，计算机根据丝端与熔池中心的相对位置，发出反馈信号，控制调节机构的电机运动，通过送丝导嘴的移动将丝端调整到安全区域，从而实现丝材的自适应对准，使得送丝过程更加稳定，成形外观质量更好。CN102785045BCN1027854BCN102785045B权利要求书1/1页1.一种用于金属丝材熔化加工的丝材对准方法，其特征在于：该方法的步骤是：⑴用摄像机对熔池及丝端部位进行摄影，按固定的时间间隔提取图像；⑵对图像进行分区处理、定义；2.1区分出熔池的边界轮廓线(1)、丝端部位的影像(4)及轮廓线；2.2将熔池最宽处的连线定义为l3，熔池最长处连线定义为l1，l1和l3这两条直线交点即熔池中心定义为O1；将丝材影像区长度方向中心线定义为l2，将丝材影像上与l2垂直的宽度突变的临界处连线定义为l4，l2和l4这两条直线的交点O2为丝端中心；以l3为分界线，以熔池轮廓中钝圆一边为熔池前缘，另一侧为熔池尾部；2.3以熔池中心O1为基准，设定一个椭圆Ⅰ形封闭的区域定义为安全区(3)，在安全区域外缘与熔池的边界轮廓线(1)之间，再定义一个椭圆Ⅱ，椭圆Ⅰ和椭圆Ⅱ之间的封闭区域作为过渡区(2)，两个椭圆区域的中心即熔池的中心O1，长轴与熔池最长处连线l1重合，短轴与熔池最宽处的连线l3重合；安全区(3)椭圆Ⅰ长半轴长度不大于l1与熔池前缘轮廓的交点A与熔池中心O1距离的50％，安全区(3)的椭圆Ⅰ的短轴长度不大于最大熔池宽度的50％；椭圆Ⅱ长半轴不大于l1与熔池前缘轮廓的交点A与熔池中心O1距离的80％，椭圆Ⅱ短轴长度不大于最大熔池宽度的80％；(3)丝端的对准调整；以熔池中心O1为原点，测量出丝端中心O2的位置，根据O2的位置及连续出现的次数，选择以下调整方式之一：3.1当O2的位置处于安全区(3)时，不做调整，按以上步骤顺序对下一帧图像进行处理、定义和判定；3.2当O2的位置连续n次越出安全区(3)时，不做调整，按以上步骤顺序对下一帧图像进行处理、定义和判定；3.3当O2的位置连续n+1次越出安全区(3)时，计算出O2相对于O1的相对坐标，并转化成反馈信息，输入计算机中的运动控制卡，运动控制卡驱动执行机构将丝端O2移向O1；3.4当O2的位置处于过渡区之外时，计算出O2相对于O1的相对坐标，并转化成反馈信息，输入计算机中的运动控制卡，运动控制卡驱动执行机构将丝端O2移向O1；n与摄像机的取像速度有关，如果摄像机的取像速度为P帧/秒，一般要求丝端越出安全区的时间不大于0.2秒，则n取值为0.2P；⑷重复上述步骤⑴～⑶，直至束流停止。2.一种适用于权利要求1所述的用于金属丝材熔化加工的丝材对准方法的装置，其特征在于：该装置包括摄像机(9)、计算机(5)及调整执行机构(17)，摄像机(9)安装在光学观察镜(10)上，该种光学观察镜(10)设有可滤去强光的玻璃镜片和调节通光量的光栅，用于调整图像亮区与暗区的对比度，摄像机(9)将收集的光学信息转化成数字信息，并通过数据线(7)输送到计算机(5)，调整执行机构(17)由电机和丝杠导轨副构成，