一種適用于焊接過程視覺的圖像法液晶濾光裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于焊接過程視覺的圖像法液晶濾光裝置，該裝置包括鏡頭，點陣式液晶屏，光電傳感器，液晶屏控制器，工業(yè)PC。鏡頭負(fù)責(zé)將焊接區(qū)圖像成像于光電傳感器上，光電傳感器為面陣CCD或CMOS，液晶屏與面陣CCD或CMOS等大小，并緊貼于光電傳感器前面，液晶屏為點陣式，類似于手機或電腦顯示器的液晶屏，液晶屏控制器可控制液晶屏上各個點陣的透過率（稱之為透過率圖像），工業(yè)PC與光電傳感器連接，實時采集光電傳感器傳輸回來的圖像，工業(yè)PC同時與液晶屏控制器連接，可以根據(jù)采集回來的圖像自動設(shè)定或人為設(shè)定液晶屏透過率圖像，點陣式液晶濾光屏可以為單色，也可以為彩色，液晶濾光屏圖像可以靜態(tài)，也可以為動態(tài)。
【專利說明】一種適用于焊接過程視覺的圖像法液晶濾光裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于焊接過程視覺的圖像法液晶濾光裝置，該裝置用于焊接領(lǐng)域，也可用于其它領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]熔化焊過程通常會伴有強烈的發(fā)光，如弧光、激光等，為了實現(xiàn)自動化焊接，常需要使用視覺傳感器，理想的視覺傳感器應(yīng)該可以同時看清楚熔池、電極、電弧、熔滴、焊縫、已凝固焊道，由于這些目標(biāo)的發(fā)光強度差異極大，如電弧中存在大量的帶電粒子，并做高速運動，發(fā)光強度很大，熔池次之，熔融金屬的輻射，而焊縫及已凝固焊道幾乎不發(fā)光，主要靠反射光成像，這樣，便要求成像的光電器件具有極大的動態(tài)范圍，否則，要么電弧區(qū)及熔池區(qū)過曝光，要么焊縫區(qū)及以凝固焊道區(qū)欠曝光。
[0003]通常的CXD及CMOS的動態(tài)范圍為60dB，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足以上的要求，本發(fā)明基于以上問題，提出一種適用于焊接過程視覺的圖像法液晶濾光裝置。
[0004]液晶顯示器是目前常用的一種顯示器，基本原理就是在兩塊平行板之間填充液晶材料，這些液晶材料被分割成點陣形狀，通過電壓或交流頻率來改變液晶材料內(nèi)部分子的排在列狀況，以達(dá)到遮光和透光的目的來顯示深淺不一，錯落有致的圖象，而且只要在兩塊平板間再加上三元色的濾光層，就可實現(xiàn)顯示彩色圖象。
[0005]本發(fā)明將灰度或彩色點陣式液晶屏作為濾光片，配合焊接過程特征，應(yīng)用于焊接過程的機器視覺裝置中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種適用于焊接過程視覺的圖像法液晶濾光裝置，以獲得清晰的焊接區(qū)圖像，并盡可能地兼顧熔池、電極、電弧、熔滴、焊縫和已凝固焊道等不同區(qū)域。該裝置如圖1所示。
[0007]1.一種適用于焊接過程視覺的圖像法液晶濾光裝置，其特征在于:該裝置包括鏡頭，點陣式液晶屏，光電傳感器，液晶屏控制器，工業(yè)PC;點陣式液晶屏緊貼于光電傳感器前面，負(fù)責(zé)焊接圖像的濾光；點陣式液晶屏由液晶屏驅(qū)動器驅(qū)動，該驅(qū)動器由工業(yè)PC實時控制，工業(yè)PC與光電傳感器連接。
[0008]進一步，點陣式液晶屏每個點的透過率可以單獨設(shè)定。液晶屏圖像的透過率也可以人為設(shè)定成。
[0009]進一步，點陣式液晶屏每個點的透過率根據(jù)焊接圖像的灰度值設(shè)定。
[0010]本發(fā)明采用的液晶屏為類似于手機屏幕的點陣式液晶屏，屏上每個點的透過率可以通過讓顯示屏顯示一副圖像來設(shè)置，如需要某點的透過率接近于為零時，只需將該點的紅、綠、藍(lán)像素的值設(shè)為零即可，如需要某點的光學(xué)透過率接近于100%，則只需將該點的紅、綠、藍(lán)像素的值設(shè)為255。
[0011]液晶屏圖像的透過率設(shè)置可以根據(jù)所采集的圖像來進行，首先，PC在液晶屏各點光學(xué)透過率相同的情況下進行采像，一般情況下，相機與焊槍的相對位置固定，因此，整幅圖像中的亮度較高的區(qū)域與亮度較低的區(qū)域位置也相對固定，根據(jù)各個區(qū)域亮度值的不同，設(shè)定圖像式濾光片中各點的灰度值，也即透過率。液晶屏圖像的透過率也可以人為設(shè)定成各種形狀，如圓環(huán)形、六邊形、矩形等，各種形狀可以是多層，多層之間采用灰度漸變模式。
[0012]液晶屏也可變?yōu)椴噬壕?，其圖像也可變?yōu)椴噬珗D像，如此，每個像素點除可以設(shè)定透過率外，還可設(shè)定其顏色，也即其具有光譜選擇特性。
[0013]液晶屏也可置于像端，但是離目標(biāo)的距離要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于離鏡頭的距離，否則便失去了圖像法濾光的特點。
[0014]液晶屏中的圖像也可設(shè)為動態(tài)圖像，即圖像的形態(tài)，色彩可隨時間而變化。
[0015]本發(fā)明的積極效果在于:
[0016]I)焊接區(qū)是一個發(fā)光強度差別很大的區(qū)域，發(fā)光強度差最大可以達(dá)到上萬倍或更高，目前的CCD或CMOS滿足不了其需求。采用圖像法濾光，實現(xiàn)了針對焊接過程的大動態(tài)成像，可同時兼顧焊接區(qū)的亮區(qū)成像和暗區(qū)成像。
[0017]2)圖像式液晶濾光屏的變化可以很靈活，即可根據(jù)焊接圖像發(fā)光的強弱設(shè)定，也可人為設(shè)定，如設(shè)定為同心圓式，以利于觀察的直觀性。
[0018]3)圖像式液晶濾光屏具有減光效果，減少了焊接過程強光對光電傳感器的損傷?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]圖1圖像法液晶濾光裝置及使用方法示意圖【具體實施方式】
[0020]裝置的具體使用方法如圖1所示，圖1中，焊絲(熔化極電弧焊)或電極(非熔化及電弧焊)，焊接工件二者之間為電弧，電弧下方為熔池，鏡頭可以水平入射，以觀察電弧、熔滴、電極等，也可以從斜上方入射，以觀察電弧、熔池、焊道、焊縫、電極、熔滴、送絲情況等，鏡頭后方為光電傳感器(如CCD相機或CMOS相機),在光電傳感器前面，緊貼著光電傳感器的是圖像式液晶濾光屏，液晶屏由液晶屏驅(qū)動器驅(qū)動，該驅(qū)動器由工業(yè)PC實時控制，工業(yè)PC與光電傳感器連接，PC上運行圖像采集軟件與液晶濾光屏圖像控制軟件，圖像的形式可采用兩種方案，一是根據(jù)采集的焊接區(qū)圖像進行實時的調(diào)整，二是根據(jù)人的經(jīng)驗和需求人為設(shè)定成各種形狀，如圓環(huán)形、六邊形、矩形等，各種形狀可以是多層，多層之間采用灰度漸變模式。液晶濾光片中的圖像可以為灰度圖像，也可以為彩色圖像，可以為靜態(tài)圖像，也可以為動態(tài)圖像。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于焊接過程視覺的圖像法液晶濾光裝置，其特征在于:該裝置包括鏡頭，點陣式液晶屏，光電傳感器，液晶屏控制器，工業(yè)PC;點陣式液晶屏緊貼于光電傳感器前面，負(fù)責(zé)焊接圖像的濾光；點陣式液晶屏由液晶屏驅(qū)動器驅(qū)動，該驅(qū)動器由工業(yè)PC實時控制，工業(yè)PC與光電傳感器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于焊接過程視覺的圖像法液晶濾光裝置，其特征在于:點陣式液晶屏每個點的透過率單獨設(shè)定。
3.如權(quán)利要求2所述的一種適用于焊接過程視覺的圖像法液晶濾光裝置，其特征在于:點陣式液晶屏每個點的透過率根據(jù)焊接圖像的灰度值設(shè)定。
4.如權(quán)利要求1所述的一種適用于焊接過程視覺的圖像法液晶濾光裝置，其特征在于:當(dāng)點陣式液晶屏為彩色點陣式屏幕，每個點除了透過率單獨設(shè)定外，其顏色也設(shè)定。
5.如權(quán)利要求1所述的一種適用于焊接過程視覺的圖像法液晶濾光裝置，其特征在于:點陣式液晶屏或者置于像端，當(dāng)點陣式液晶屏或者置于像端時，但是離目標(biāo)的距離要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于離鏡頭的距離。
6.如權(quán)利要求1所述的一種適用于焊接過程視覺的圖像法液晶濾光裝置，其特征在于:點陣式液晶屏中的圖像設(shè)為動態(tài)圖像，即圖像的形態(tài)，色彩隨時間而變化。
【文檔編號】B23K26/03GK103934557SQ201410147049
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】閆志鴻, 劉呈龍, 盧振洋, 白立來 申請人:北京工業(yè)大學(xué)