機(jī)器視覺是一種使計(jì)算機(jī)或自動(dòng)化系統(tǒng)能夠“看見”并解讀視覺信息的技術(shù)，其原理與人類視覺類似。

該技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，可讓系統(tǒng)基于實(shí)時(shí)成像數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控和決策。在焊接場(chǎng)景中，機(jī)器視覺的價(jià)值尤為突出——它能強(qiáng)化質(zhì)量控制、過程監(jiān)控和缺陷檢測(cè)，提升生產(chǎn)一致性，同時(shí)減少返工或故障。

1.焊接中機(jī)器視覺監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵要素

在焊接工藝中，機(jī)器視覺的任務(wù)是監(jiān)測(cè)幾個(gè)關(guān)鍵對(duì)象：熔池、坡口、焊道、電極尖端以及周圍的工件表面。

對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行精確測(cè)量和跟蹤至關(guān)重要。然而，使用傳統(tǒng)可見光進(jìn)行成像會(huì)帶來挑戰(zhàn)——這主要是由于在熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW）或鎢極氬弧焊（GTAW）等工藝過程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的弧光。

2.焊接中使用可見光的挑戰(zhàn)

在可見光譜范圍內(nèi)，電弧成為主要的照明光源。電弧和鋼水均會(huì)發(fā)光，但電弧的亮度要高得多。

這種極強(qiáng)的亮度在相機(jī)圖像中占據(jù)主導(dǎo)地位，其在工件表面的反射會(huì)形成明暗不均、高對(duì)比度的場(chǎng)景。在短路或脈沖式熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW）中，電弧的脈動(dòng)還會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致照明的不穩(wěn)定性。此外，焊接產(chǎn)生的煙塵和飛濺也會(huì)形成干擾，它們會(huì)散射電弧光，進(jìn)而掩蓋焊接關(guān)鍵要素的可視畫面。

3.近紅外成像作為電弧光干擾的解決方案

近紅外（NIR）成像為上述挑戰(zhàn)提供了強(qiáng)有力的解決方案。與可見光不同，NIR可削弱電弧光的強(qiáng)度。包括研究人員及XirisAutomation內(nèi)部的研究表明，電弧在近紅外波段的輻射強(qiáng)度顯著減弱——通常降低數(shù)倍。這種更低的強(qiáng)度使相機(jī)能夠捕捉到更清晰、更均衡的焊接環(huán)境圖像。

4.熔池與焊道可見性的對(duì)比度優(yōu)化

熔池在近紅外波段會(huì)釋放更強(qiáng)的熱輻射，因此相對(duì)于周圍環(huán)境顯得更明亮。這提升了熔池與較暗背景之間的對(duì)比度，使其邊緣和形狀更易辨別。精確的邊緣檢測(cè)對(duì)于坡口跟蹤或焊道輪廓測(cè)量等任務(wù)至關(guān)重要。更清晰的物體邊界可減少機(jī)器視覺系統(tǒng)的誤差，并提高實(shí)時(shí)決策的可靠性。

5.實(shí)現(xiàn)精確的Blob分析與目標(biāo)檢測(cè)

NIR增強(qiáng)的對(duì)比度對(duì)Blob分析（一種基于亮度閾值識(shí)別和量化感興趣區(qū)域的方法）也至關(guān)重要。為使Blob分析有效工作，目標(biāo)（如熔池）與周圍環(huán)境必須有清晰區(qū)分。在NIR環(huán)境下，由于電弧眩光減弱且目標(biāo)清晰度提升，這一條件更易滿足。

6.MeltPoolAI等AI工具如何受益于NIR技術(shù)

此外，基于AI的工具（如MeltPoolAI）也能從更清晰的輸入數(shù)據(jù)中獲益。當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和其他識(shí)別算法被訓(xùn)練用于檢測(cè)熔池幾何形狀、焊道形成或電極定位等特征時(shí)，若這些特征定義明確且無干擾，算法性能會(huì)更優(yōu)。

總結(jié)來看，近紅外成像在焊接機(jī)器視覺中具有顯著優(yōu)勢(shì)。通過減少電弧光干擾并增強(qiáng)關(guān)鍵焊接要素的可見性，NIR實(shí)現(xiàn)了更精確、穩(wěn)定和智能的監(jiān)測(cè)。無論是邊緣檢測(cè)、目標(biāo)識(shí)別還是基于AI的分析，NIR在提供機(jī)器視覺系統(tǒng)所需的清晰度方面始終優(yōu)于可見光。

源自網(wǎng)絡(luò)

審核編輯 黃宇