市面上常见的焊接熔池监控相机

时间：2020-08-24

自从1980年代引入机器人焊接以来，操作员需要监视自动化焊接过程以确保其正常运行。监视焊接过程，意味着操作员需要直接盯着焊接进程。过去操作员一般需要依靠焊接头盔和防护屏，避免自己直接接触焊接电弧产生的有害辐射下。随着科技的进步发展，如今监视焊接过程，已经可以依靠焊接熔池监控相机解决。
市场上已经为焊接熔池监控相机提供了多种选择，但由于曝光过度或曝光不足，大多数熔池焊接相机无法真正提供清晰的监测图像。大多数标准相机只能捕获图像中约1000:1的亮度范围。考虑到明弧焊附近的亮度范围**过10000000:1，急需能实现高动态范围图像的熔池焊接相机。
**捕获高动态范围（HDR）图像的尝试是使用配备了不可移动的深色滤镜的相机进行的。尽管可见焊接电弧，但操作员无法监控背景。为了解决这个问题，研究人员实施了暗点过滤器以遮盖焊缝的较亮部分，以提供更好的可见性。尽管这是一项改进，但较终结果非常依赖点滤光器的对准精度，以至于潜在的误差大于收到的结果。
近年来，焊接熔池监控相机一直在利用一种非光学技术来捕获HDR图像，该图像使用色调映射运算符，在不同曝光条件下较其快速地拍摄的多个图像结合在一起。快速成像在变化缓慢的场景中效果很好。但对于焊弧的快速变化特性，它还不够快。为了使其有效工作，必须有一个每秒平滑的视频速率，以提供足够的帧以进行数学组合，这通常会导致高成本的计算机和电子硬件。
市面上，还具有一种带变色光学元件的焊接熔池相机提供了全光学解决方案。这些镜片的工作方式与过渡眼镜镜片相似：在阳光下变暗，然后在黑暗中变清晰。但是，就像眼镜一样，相机镜头适应光线变化的速度还不够快。光致变色光学相机可以与拐点相机结合使用，以生成一些HDR图像，但是在高像素周围出现像素模糊和饱和的可能性非常高。
很明显，以上这些解决方案无法产生始终如一的清晰、全视图、实时图像。但近年来，市场上已出现一种利用CMOS图像传感器的熔池焊接相机。这些传感器提供自然的对数响应，不会饱和并消除任何泛光效应，因为当暴露于高强度光线时不会有过多的电荷积聚。它具有较高的精度，在HDR成像的较高范围内，提供了大于160 dB的动态范围。HDR成像非常适合解决焊接电弧中较亮的光线，同时还解决同一图像中周围较暗的区域。
当然，传感器解决方案并非没有其细微差别。背景噪声可能会使传感器脱节，但是特殊的高级背景噪声补偿可以较大程度地减少问题并减少对图像质量的总体影响。该算法使传感器能够在正常、黑暗和明亮条件下查看场景，同时*改变就可以查看明亮的物体。换句话说，该技术允许操作员查看焊接电弧和熔池以及背景材料。
使用焊接熔池相机实时监控焊接过程，意味着操作员*直接在焊接区域，大大提高了职业健康和安全性。通过将操作员从焊接环境中移开，可大大减少操作员电击、吸入烟气、焊眼和其他与工作有关的问题的机会，从而减少了病假时间，并使操作员更加健康，工作环境舒适。
焊接熔池相机，为操作员提供了更好的输入监控，并大大减少了设置时间。它还减少了操作员在调整过程中停止的需求，从而增加了起弧时间。使用焊接熔池相机的公司还可以减少废品率和增加利润，可以快速实时地对问题进行实时故障排除并确定较有可能导致缺陷发生的原因。通过直接查看焊接电弧，操作员可以立即进行调整。
除了提供实时监控焊接过程外，焊接熔池相机还能够记录焊接操作的实时视频。这些记录视频可以提供检查，以确保产品质量。

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