(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210957782.2 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 杭州海容激光 技术有限公司 地址 311402 浙江省杭州市富阳区东洲街 道东洲工业功能区一号路7号第2幢第 1层 (72)发明人 杨宝盛　李成文　魏雷　 (74)专利代理 机构 北京阳光天下知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11671 专利代理师 赵飞 (51)Int.Cl. B23K 26/70(2014.01) B23K 26/21(2014.01) G05B 19/414(2006.01) (54)发明名称 一种基于视觉识别技术的激光焊接控制系 统 (57)摘要 本发明公开了一种基于视觉识别技术的激 光焊接控制系统， 涉及激光焊接技术领域， 包括： 焊接信息采集模块、 主控机模块、 驱动模块、 三维 可调工作台、 光纤激光器、 送料机构和双循环冷 却机， 主控机模块接收焊接信息采集模块发送的 信息， 并进行显示和分析处理， 以及控制各个机 构协作完成激光焊接， 本发明通过光纤激光器输 出激光束对焊接材料进行加热， 从而进行焊接， 不需要钨针更换， 避免了因为钨针更换不及时造 成虚焊现象， 降低了焊接材料的报废率， 同时， 通 过主控机模块对焊接信息采集模块发送的温度 数据和图像信息进行分析处理， 获取焊迹规划信 息和焊接评价信息， 可 实现自动焊接， 此外， 通过 焊接评价信息可及时获取焊接缺陷信息， 并进行 及时纠正。 权利要求书3页 说明书6页 附图5页 CN 115351441 A 2022.11.18 CN 115351441 A 1.一种基于视觉识别技术的激光焊接控制系统， 其特征在于， 包括： 焊接信息采集模 块、 主控机模块、 驱动模块、 三维可调工作台、 光纤激光器、 送料机构和双循环冷却机； 所述焊接信息采集模块用于对焊接区域的温度数据以及焊接区域的图像信息进行采 集； 所述主控机模块与 所述焊接信 息采集模块相互连接， 所述主控机模块接收所述焊接信 息采集模块发送的温度数据和图像信息， 对温度数据和图像信息进行显示， 并对温度数据 和图像信息进行分析处理， 以及获取用户的操作指令信息， 根据温度数据与图像信息的分 析处理结果和用户的操作指令信息获取工作台控制信息、 激光器控制 信息和冷却机控制 信 息； 所述驱动模块与所述主控机模块相互通信， 所述三维可调工作台、 所述光纤激光器、 所 述送料机构和所述双循环冷却机均与所述驱动模块相互通信， 所述焊接信息采集模块、 所 述光纤激光器、 所述送料机构和所述双循环冷却机均安装在所述三维可调工作台上， 所述 三维可调工作台用于在所述驱动模块的驱动下进行运动， 并带动所述焊接信息采集模块、 所述光纤激光器、 所述送料机构和所述双循环冷却机移动到相应的位置处， 所述光纤激光 器用于输出激光束对焊接材料进行加热， 所述送料机构用于输送焊接材料至焊接区域， 所 述双循环冷却机用于通过冷却水对所述 光纤激光器进行冷却。 2.根据权利要求1所述的基于视觉识别技术的激光焊接控制系统， 其特征在于， 所述焊 接信息采集模块包括温度采集单 元和图像采集单 元， 所述温度采集单 元用于通过高速红外测温仪获取焊接区域的温度信息； 所述图像采集单元包括支撑架、 安装在支撑架上的CCD摄像机、 支撑架驱动电机、 安装 在支撑架上的补光灯和安装在支撑架上 的亮度传感器， 所述CCD摄像机用于采集焊接区域 的图像信息， 所述支撑架驱动电机用于驱动所述支撑架进 行转动， 带动所述CCD摄像机进 行 转动， 所述补光灯用于在接收所述主控机模块发送 的补光控制信号， 为所述CCD摄像机进行 补光， 所述亮度传感器用于采集焊接区域的环境亮度信息， 并发送至所述主控机模块。 3.根据权利要求1所述的基于视觉识别技术的激光焊接控制系统， 其特征在于， 所述主 控机模块包括图像显示单元、 操作台单元和控制器单元， 所述图像显示单元用于对经过所 述控制器单元 处理后的焊接区域图像进行显示； 所述操作台单元用于接收用户的操作指令 信息， 并对操作界面和焊接状态信息进行显示； 所述控制器单元用于接 收所述焊接信息采 集模块采集的焊接区域温度信息、 焊接区域图像信息和焊接区域亮度信息， 并进行分析处 理， 根据分析 处理结果 获取摄像机补光控制 信息、 三维可调工作台控制 信息、 光纤激光器控 制信息、 送料机构控制信息和双循环冷却机控制信息， 并控制所述图像显示单元对焊接区 域图像进行显示， 以及控制所述操作台单 元对操作界面和焊接状态信息进行显示。 4.根据权利要求3所述的基于视觉识别技术的激光焊接控制系统， 其特征在于， 所述操 作台单元包括操作按键模块和显示屏模块， 所述操作按键模块用于通过多个操作按键控制 所述三维可调工作台和所述光纤激光器的工作状态； 所述显示屏模块用于对所述三 维可调 工作台和所述光纤激光器的工作状态进行显示， 并对所述控制器单元获取的分析 处理信息 进行显示。 5.根据权利要求3所述的基于视觉识别技术的激光焊接控制系统， 其特征在于， 所述控权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115351441 A 2制器单元包括补光控制模块、 冷却机控制模块和温度曲线图绘制模块， 所述补光控制模块 用于接收所述焊接信息采集模块 发送的焊接区域的环境亮度， 并根据 环境亮度数据所在的 范围， 匹配相应的补光灯亮度， 以及根据补光灯亮灯数据发送补光灯控制信息至所述焊接 信息采集模块； 所述冷却机控制模块用于获取所述光纤激光器的输出功 率以及所述双循环 冷却机中冷却水的温度数据， 并根据所述光纤激光器的输出功 率匹配对应的需要冷却水温 度数据， 以及将需要冷却水温度数据与所述双循环冷却机中冷却水的温度数据进 行求差运 算， 根据冷却水温度差值获取双循环冷却机的控制信息； 所述温度曲线图绘制模块用于根 据所述接信息采集模块获取的焊接区域实时温度数据绘制一段时间内焊接区域的温度曲 线图， 并发送至所述操作台单 元进行显示。 6.根据权利要求5所述的基于视觉识别技术的激光焊接控制系统， 其特征在于， 所述控 制器单元还包括焊前图像处理模块， 所述焊前图像处理模块包括预处理单元， 所述预处理 单元包括图像校正模块、 高斯滤波模块、 膨胀运算模块、 腐蚀运算模块、 面积滤波模块和 焊 缝图像获取模块， 所述图像校正模块用于通过二 维伽马函数对焊前焊接区域图像进行亮度 均匀校正， 所述高斯滤波模块通过高斯滤波算法对图像校正模块输出的图像进行滤波处 理， 所述膨胀运算模块用于对所述高斯滤波模块输出 的图像进行膨胀运算， 所述腐蚀运算 模块用于对所述膨胀运算模块输出的图像进 行腐蚀运算， 所述面积滤波模块用于对所述腐 蚀运算模块输出的图像进 行进行面积滤波处理， 所述焊缝图像获取模块用于对所述面积滤 波模块输出的图像进行提取， 获取焊缝图像。 7.根据权利要求6所述的基于视觉识别技术的激光焊接控制系统， 其特征在于， 所述焊 前图像处理模块还包括焊缝中心线提取单元， 所述焊缝中心线提取单元用于对所述预 处理 单元输出 的焊缝图像进行二值化处理， 得到二值化图像， 并反复迭代处理二值化图像连通 域的边界像素， 在得到单像素的连线时停止， 获取焊缝中心线。 8.根据权利要求5所述的基于视觉识别技术的激光焊接控制系统， 其特征在于， 所述控 制器单元还包括焊迹规划模块， 所述焊迹规划模块包括角点坐标检测单元、 焊缝曲线分段 单元、 分段曲线拟合单元和完整曲线拟合单元， 所述角点坐标检测单元用于通过Harris ‑ Laplace角点检测算法获取所述焊前图像处理模块输出的焊缝中心线中的多个角点， 并获 取各个角点的坐标； 所述焊缝曲线分段单元用于在所述角点坐标检测单元获取的各个角点 处将焊缝所述焊前图像处理模块输出的焊缝中心线分段成多个曲线线段； 所述分段曲线拟 合单元用于将所述角点坐标检测单元获取的各个角点坐标作为间断点坐标， 对所述焊缝曲 线分段单元输出的各个曲线线段进行拟合； 所述完整曲线拟合单元用于在各个角点处重新 连接所述分段曲线拟合单 元输出的各 段拟合曲线获取完整拟合曲线。 9.根据权利要求8所述的基于视觉识别技术的激光焊接控制系统， 其特征在于， 所述控 制器单元还包括焊后图像处理模块， 所述焊后图像处理模块包括阈值分割单元和焊接评价 单元， 所述阈值分割单元用于通过基于Canny算子的边缘检测算法对已焊接完成的焊接区 域图像进行阈值分割， 将焊迹区域图像提取出来； 所述焊接评价单元用于将所述阈值分割 单元提取的焊迹区域图像输入至训练完成的CNN模型中获取焊迹区域图像对应的类别信 息， 并根据类型信息生成焊接缺陷提 示信息， 发送至所述操作台单 元进行显示。 10.根据权利要求1所述的基于视觉识别技术的激光焊接控制系统， 其特征在于， 所述 驱动模块包括X轴驱动单元、 Y轴驱动单元、 Z轴驱动单元、 上料轴驱动单元和激光头焦点调权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115351441 A 3