CN107735205A - 通过焊接视觉系统进行的焊接输出控制 - Google Patents

Abstract

一种系统包含一个或多个图像传感器、处理电路以及通信接口电路。图像传感器可操作以捕获由焊接设备供电的正在进行的焊接的图像。处理电路可操作以在焊接正在进行时分析图像的像素数据，基于对像素数据的分析生成焊接设备控制信号，并经由通信接口电路输出生成的焊接设备控制信号。图像传感器、处理电路以及通信接口电路可以集成到焊接头具中。处理电路可操作以从对像素数据的分析中确定所述焊接的一个或多个焊接参数，并通过改变焊接设备控制信号以改变焊接设备设置来补偿参数的变化。

Description

通过焊接视觉系统进行的焊接输出控制

背景技术

焊接是在所有行业中越来越普遍存在的工艺。虽然这样的工艺可以在某些情况下自动化，但是仍继续存在大量用于手动焊接操作的应用，其成功主要依赖于焊接操作者正确使用焊枪或焊炬。例如，不当的焊炬角度、不当的接触尖端到工件距离、不当的行进速度以及不当的目标是决定焊接质量的参数。然而，即使是经验丰富的焊接操作员，在焊接工艺中也常常难以监测和维持这些重要参数。

发明内容

提供了用于通过焊接视觉系统进行焊接输出控制的方法和系统，其基本上如至少一张附图所示和/或结合至少一个附图所述，如权利要求书中更全面地阐述的那样。

附图说明

图1示出了根据本公开的各方面的示例性电弧焊接系统。

图2示出了根据本公开的各方面的示例焊接设备。

图3示出了根据本公开的各方面的示例焊接头具。

图4示出了图3的头具的示例电路。

图5A-5C示出了可以从正在进行的焊接的图像确定的各种参数。

图6为示出基于由焊接头具捕获的图像数据控制焊接设备的第一示例工艺的流程图。

图7为示出基于由焊接头具捕获的图像数据控制焊接设备的第二示例工艺的流程图。

图8为示出基于由焊接头具捕获的图像数据控制焊接设备的第三示例工艺的流程图。

图9为示出基于由焊接头具捕获的图像数据控制焊接设备的第四示例工艺的流程图。

图10示出了组合使用由焊接头具捕获的图像数据与焊接头具的移动控制焊接设备。

具体实施方式

参考图1，示出了示例焊接系统10，其中操作者18佩戴焊接头具20并且使用焊炬504焊接工件24，经由导管14由设备12将电力或燃料传送到焊炬504(为电焊接导管15提供返回路径)。设备12可以包含电力或燃料源，可选地是惰性保护气体的源，并且其中将自动地提供焊丝/填充材料的送丝器。可以通过任何已知的技术(包括火焰焊接技术，诸如氧-燃料焊接和电焊技术，诸如保护金属电弧焊(即焊条焊接)、金属惰性气体焊接(MIG)、药芯焊丝电弧焊(FCAW)、钨惰性气体焊接(TIG)以及电阻焊接)配置图1的焊接系统10以形成焊接接头512。TIG焊接可能不涉及外部填充金属，也可能涉及手动、自动或半自动外部金属填料。

可选地，在任何实施例中，焊接设备12可以是向焊炬504的自耗或非自耗电极16(例如，更好地在图5C中示出)提供直流电(DC)或交流电(AC)的电弧焊接设备，其可以是TIG焊炬、MIG或药芯焊炬(通常称为MIG“枪”)或焊条电极保持器(通常称为“焊针”)。电极16将电流传送到工件24上的焊接点。在焊接系统10中，操作者18通过操纵焊炬504和触发电流的启动和停止控制电极16的位置和操作。当电流流动时，在电极和工件24之间形成电弧26。导管14和电极16因此传送足以在电极16和工件之间产生电弧26的电流和电压。在电极16和工件24之间的焊接点处，电弧26局部地熔化工件24和提供到焊接接头512的焊丝或焊条(在自耗电极的情况下为电极16，在非自耗电极的情况下为单独的焊丝或焊条)，从而当金属冷却时形成焊接接头512。

如下面更充分地示出和描述的，设备12和头具20可以经由链路25进行通信，通过该链路25，头具20可以控制设备12的设置和/或设备12可以将关于其设置的信息提供给头具20。虽然示出了无线链路，但是链路可以是无线、有线或光学的。

图2示出了根据本公开的方面的示例焊接设备。图2的设备12包含天线202、通信端口204、通信接口电路206、用户接口模块208，控制电路210、电源电路212、送丝器模块214，以及气体供应模块216。

天线202可以是适合于由通信链路25使用的频率、功率等级等的任何类型的天线。

通信端口204可以包含，例如，以太网双绞线端口、USB端口、HDMI端口、无源光网络(PON)端口和/或任何其他适用于与有线或光缆接口的端口。

通信接口电路206可操作以将控制电路210接合到天线202和/或端口204用以传输和接收操作。对于传输，通信接口206可以从控制电路210接收数据，并将数据分组化，并根据通信链路25上使用的协议将数据转换成物理层信号。对于接收，通信接口可以经由天线202或端口204接收物理层信号，从接收到的物理层信号(解调、解码等)恢复数据，并将数据提供给控制电路210。

用户接口模块208可以包含机电接口部件(例如，屏幕、扬声器、麦克风、按钮、触摸屏等)和相关联的驱动电路。用户接口208可以响应于用户输入(例如，屏幕触摸、按钮按压、语音命令等)而生成电信号。用户接口模块208的驱动器电路可以调节(例如，放大、数字化等)信号并使它们到控制电路210。响应于来自控制电路210的信号，用户接口208可以生成听觉、视觉和/或触觉输出(例如，经由扬声器、显示器和/或马达/致动器/伺服器等)。

控制电路210包含可操作的电路(例如，微控制器和存储器)以处理来自通信接口206、用户接口208、电源212、送丝器214和/或气体供应216的数据；并且以将数据和/或控制信号输出到通信接口206、用户接口208、电源212、送丝器214和/或气体供应216。

电源电路212包含用于生成经由导管14待传送到焊接电极的电力的电路。电源电路212可以包含，例如，一个或多个电压调节器、电流调节器、换流器和/或之类。由电源电路212输出的电压和/或电流可以由来自控制电路210的控制信号控制。电源电路212还可以包含用于将当前电流和/或电压报告给控制电路210的电路。在示例实施方案中，电源电路212可以包含用于测量导管14上(在导管14的一端或两端)的电压和/或电流的电路，使得报告的电压和/或电流是实际的而不是简单的基于校准的预期值。

送丝器模块214被配置为将自耗焊丝电极16传送到焊接接头512。送丝器214可以包含，例如，用于保持焊丝的线轴、用于将焊丝从线轴拉出以传送到焊接接头512的致动器，以及用于控制致动器传送焊丝的速率的电路。可以基于来自控制电路210的控制信号控制致动器。送丝器模块214还可以包含用于报告当前焊丝速度和/或剩余到控制电路210的焊丝的量的电路。在示例实施方案中，送丝器模块214可以包含用于测量焊丝速度的电路和/或机械部件，使得所报告的速度是实际的，而不是简单地基于校准的期望值。对于TIG或焊条焊接，可以不使用送丝器214(或者甚至可能不存在于设备12中)。

气体供应模块216被配置为经由导管14提供保护气体，以在焊接工艺中使用。气体供应模块216可以包含用于控制气体流速的电控阀。阀可以由来自控制电路210的控制信号(其可以通过送丝器214进行路由或如虚线所示直接来自控制器210)控制。气体供应模块216还可以包含用于向控制电路210报告当前气体流速的电路。在示例实施方案中，气体供应模块216可以包含用于测量气体流速的电路和/或机械部件，使得报告的流速是实际的，而不是简单地基于校准的期望值。

图3和图4示出了根据本公开的方面的示例焊接头具。示例头具20是头盔，其包含安装在其中的壳体306或安装在其上的壳体306：包含光学部件302和图像传感器416的一个或多个相机、显示器304、机电用户接口部件308、天线402、通信端口404、通信接口406、用户接口驱动器电路408、控制电路410(例如，微控制器和存储器)、扬声器驱动器电路412、图形处理单元(GPU)418以及显示器驱动器电路420。在其他实施例中，头具可以是例如面罩或护目镜而不是头盔。

每组光学器件302可以包含，例如，一个或多个透镜、滤波器和/或用于在例如红外线到紫外线的光谱中捕获电磁波的其他光学部件。在示例实施方案中，用于两个相机的光学器件302a和302b可以被定位成与头盔20的佩戴者的眼睛大致对准，以捕获如果通过透镜观察头盔20的佩戴者将具有的视野的立体图像(以从静止照片到30fps、100fps或更高的视频任何合适的帧速率)。

显示器304可以包含，例如，LCD、LED、OLED。E-ink和/或可操作以将电信号转换成由头盔20的佩戴者可见的光信号的任何其他合适类型的显示器。

机电用户接口部件308可以包含，例如，响应于用户输入而生成电信号的一个或多个触摸屏元件、扬声器、麦克风、物理按钮等。例如，机电用户接口部件308可以包含安装在显示器304的背面(即，在头盔20的外部)上的电容型、电感型或电阻型触摸屏传感器，其使得头盔20的佩戴者能够与在显示器304的前面(即，在头盔20的内侧)上显示的用户接口元件相互作用。在示例实施方案中，光学器件302、图像传感器416和GPU 418可以通过允许用户通过例如由光学器件302捕获的手势和图像传感器416与头盔20相互作用，然后由GPU418解释来作为用户接口部件308操作。例如，可以将诸如顺时针旋转旋钮的手势解释为生成第一信号，而可以将诸如逆时针旋转旋钮的手势解释为生成第二信号。

天线402可以是适用于由通信链路25使用的频率、功率等级的任何类型的天线。

通信端口404可以包含，例如，以太网双绞线端口、USB端口、HDMI端口、无源光网络(PON)端口和/或任何其他适用于与有线或光缆接口的端口。

通信接口电路406可操作以将控制电路410接合到天线202和端口204用以传输和接收操作。对于传输，通信接口406可以从控制电路410接收数据，并将数据分组化，并根据通信链路25上使用的协议将数据转换成物理层信号。待传输的数据可以包含，例如，用于控制设备12的控制信号。对于接收，通信接口可以经由天线202或端口204接收物理层信号，从接收到的物理层信号(解调、解码等)恢复数据，并将数据提供给控制电路410。接收的数据可以包含，例如，设备12的当前设置和/或实际测量输出的指示。对于电焊，这可以包含，例如，电压、电流强度和/或焊丝速度设置和/或测量。对于火焰焊接，这可以包含，例如，气体流速和/或气体混合比设置和/或测量。

用户接口驱动器电路408可操作以调节(例如，放大、数字化等)来自用户接口部件308的信号。

控制电路410可操作以处理来自通信接口406、用户接口驱动器408和GPU 418的数据，并且生成待输出到扬声器驱动器电路412、GPU418以及通信接口406的控制和/或数据信号。输出到通信接口406的信号可以包含，例如，用于控制设备12的设置的信号。可以基于来自GPU 418和/或用户接口驱动器408的信号来生成这样的信号。来自通信接口406的信号可以包含，例如，设备12的当前设置和/或实际测量输出的指示(经由链路25接收)。到GPU 418的信号可以包含，例如，用于控制在显示器304上呈现的用户接口的图形元件的信号。来自GPU 418的信号可以包含，例如，基于由图像传感器416捕获的像素数据的分析确定的信息。控制电路410的存储器可以存储例如将测量的焊接参数与确定的相应设备设置相关联的查找表。

扬声器驱动器电路412可操作以调节(例如，转换为模拟、放大等)来自控制电路410的信号，以输出到用户接口部件308的一个或多个扬声器。例如，这样的信号可以携带音频以警告头盔20的佩戴者焊接参数在公差之外，以向头盔20的佩戴者提供音频指令等。例如，如果焊炬的行进速度被确定为太慢，则这种警告可以包含说“太慢”的声音。

图像传感器416可以包含，例如，CMOS或CCD图像传感器，其可操作以将光信号转换为数字像素数据并将像素数据输出到GPU 418。

图形处理单元(GPU)418可操作以从图像传感器416接收和处理像素数据(例如，立体图像或二维图像)，以将一个或多个信号输出到控制电路410，并将像素数据输出到显示器304。GPU 418可以包含用于缓冲其处理的像素数据的存储器。

GPU 418对像素数据的处理可以包含，例如，分析像素数据以实时地(例如，等待时间小于100ms，或者更优选小于20ms，或更优选小于5ms)确定以下中的一个或多个：工件24的名称、尺寸、零件号、金属类型或其他特性；焊炬504、电极16和/或填充材料的名称、尺寸、零件号、金属类型或其他特性；待焊接的接头512的类型或几何形状；在捕获的视野中的物品(例如，焊炬、电极、工件等)的2-D或3-D位置，在视野中正在进行的焊接的一个或多个焊接参数(例如，下面参照图5描述的那些)；在视野中的一个或多个物品的测量(例如，焊接的接头或工件的尺寸、焊接期间形成的焊道的尺寸、焊接期间形成的焊接熔池的尺寸和/或之类)；和/或可以从像素数据中收集的任何其他信息，并且其可以有助于实现更好的焊接、训练操作者、校准系统10等。

从GPU 418输出到控制电路410的信息可以包含从像素分析确定的信息。

从GPU 418输出到显示器304的像素数据可以为头盔20的佩戴者提供介导现实视图。在这样的视图中，佩戴者经历在显示器304上呈现的视频，就好像她/他正在通过透镜观看，但是图像被增强和/或由屏幕显示补充。增强(例如，调整对比度、亮度、饱和度、清晰度等)可以使得头盔20的佩戴者能够简单地使用透镜来看到她/他看不到的东西。屏幕显示可以包含覆盖在视频上的文本、图形等，以提供从控制电路410接收的设备设置的可视化和/或从像素数据的分析确定的信息的可视化。

显示器驱动器电路420可操作以生成用于显示器304的控制信号(例如，偏置和定时信号)，并且调节(例如，电平控制同步、分组化、格式化等)来自GPU 418的像素数据，以供输送到显示器304。

图5A-5C示出了可以从正在进行的焊接的图像确定的各种参数。示出坐标轴作参考。在图5A中，Z轴指向纸张顶部，X轴指向右侧，Y轴指向纸张。在图5B和5C中，Z轴指向纸张顶部，Y轴指向右侧，X轴指向纸张。

在图5A-5C中，设备12包含MIG枪504，其将自耗电极16进给到工件24的焊接接头512。在焊接操作期间，MIG枪504的位置可以由以下参数限定，包括：接触尖端到工件距离506或507、行进角度502、工作角度508、行进速度510和目标。

接触尖端到工件距离可以包括从焊炬504的尖端到工件24的垂直距离506，如图5A所示。在其他实施例中，接触尖端到工件距离可以是从焊炬504的尖端到工件24的距离507，其呈焊炬504到工件24的角度。

行进角度502是沿着行进轴线(图5A-5C所示的示例中的X轴)的焊炬504和/或电极16的角度。

工作角度508是与行进轴线(图5A-5C所示的例子中的Y轴)垂直的焊炬504和/或电极16的角度。

行进速度是焊炬504和/或电极16沿着被焊接的接头512移动的速度。

目标是电极16的位置相对于待焊接接头512的测量。例如目标可以测量为接头512的中心在垂直方向上与行进方向的距离。例如，图5C描绘了示例目标测量516。

在示例实施方案中，电弧亮度可用于测量一个或多个焊接参数(例如，基于参数、本设备设置以及电弧亮度之间的已知关系)和/或电弧光亮度用于替代或代表一个或多个焊接参数。可以基于例如已知的电弧亮度与一个或多个已知的环境照明条件、光学器件302的特性以及图像传感器416的特性之间的已知关系，从捕获的像素值(例如，以RGB或YUV色彩空间为单位)确定电弧亮度。例如，一旦分析捕获的像素数据并确定电弧太亮，头盔202则可以发送设备控制信号以增加焊丝速度和/或减小电流，而如果电弧太暗，则发送减慢焊丝速度和/或减小电流的信号。在示例实施方案中，即使在图像中未捕获电弧本身(即，不在相机视野中)，仍可以推断电弧亮度并且用于控制焊接设备。通过例如假设电弧是在焊接工艺中亮度变化的主要原因，则这样的推断是合理的。

图6为示出基于由焊接头具捕获的图像数据控制焊接设备设置的第一示例工艺的流程图。

在框602中，正在进行的焊接的图像由包含光学器件302和头具20的图像传感器416的一个或多个相机捕获。捕获的图像可以包括焊炬、工件、待焊接的接头、焊接期间的电弧、焊接期间的熔池和/或其一个或多个的任何部分。图像可以经由通信接口406存储到头具20中的存储器和/或外部存储器中。

在框604中，由GPU 418处理图像的像素数据以确定正在进行的焊接的一个或多个焊接参数。焊接参数可以经由通信接口406存储到头具20中的存储器和/或外部存储器中。

在框606中，控制电路410确定一个或多个所确定的焊接参数是否在焊接的确定的公差之外。在例如经由通信接口从数据库下载之后，公差可存储在头具20的存储器中。如果为否，则该工艺返回到框602。如果一个或多个焊接参数在确定的公差之外，则工艺进入框608。

在框608中，控制电路410生成携带指令的信号，该指令用于调整用于执行焊接的焊接设备12的一个或多个设置。信号经由链路25传输。设备设置的日志可以存储在焊接头具12的存储器、设备12的存储器和/或在网络可访问的数据库中。

在框610中，焊接设备12经由链路25接收信号并处理该信号以恢复该指令。

在框612中，焊接设备12基于接收到的指令调整一个或多个设置。对于电焊接，设置可以包含，例如，电流、电压和/或焊丝速度。对于火焰焊接，这可以包含，例如，气体流速和/或气体混合比设置和/或测量。

图7为示出基于由焊接头具捕获的图像数据控制焊接设备的第二示例工艺的流程图。

在框702中，正在进行的焊接的图像由包含光学器件302和头具20的图像传感器416的一个或多个相机捕获。

在框704中，由GPU 418处理图像的像素数据以确定正在进行的焊接的一个或多个焊接参数。

在框706中，控制电路410确定一个或多个所确定的焊接参数是否在焊接的确定的公差之外。如果为否，则该工艺返回到框702。如果一个或多个焊接参数在确定的公差之外，则工艺进入框708。

在框708中，控制电路410生成携带指令的信号，该指令用于调整用于执行焊接的焊接设备12的一个或多个设置。信号经由链路25传输。在示例实施例中，框708还可以包含呈现确定的焊接参数的听觉和/或视觉指示，和/或呈现一个或多个参数超出公差的听觉和/或视觉警告。指示和/或警告可以经由头盔20的显示器304和/或扬声器呈现和/或可被发送到外部显示器和/或扬声器(例如，警告指导者、监督者之类)。

在框710中，焊接设备12经由链路25接收信号并处理该信号以恢复该指令。

在框712中，焊接设备12的控制电路210确定试图调整的设置是否已经处于确定的极限(例如，设备12的绝对极限和/或编程到设备12中的用户定义的极限)。如果待调整的设置已经处于极限，则工艺进入框714。如果无待调整的设置已经处于极限，则工艺进入框716。

在框714中，由于不能进一步调整设置以补偿超出公差的参数，所以焊接设备12禁止向电极16输出电力，以防止不良焊接对工件24造成严重损坏。

在框716中，控制电路210生成一个或多个控制信号，以调整由从头具20接收的指令所指示的设置。

图8为示出基于由焊接头具捕获的图像数据控制焊接设备的第三示例工艺的流程图。

在框802中，正在进行的焊接的图像由包含光学器件302和头具20的图像传感器416的一个或多个相机捕获。

在框804中，由GPU 418处理图像的像素数据以确定正在进行的焊接的一个或多个焊接参数。

在框806中，控制电路410确定一个或多个所确定的焊接参数是否在焊接的确定的公差之外。如果为否，则该工艺返回到框802。如果一个或多个焊接参数在确定的公差之外，则工艺进入框808。

在框808中，焊接设备12的当前设置由控制电路410经由链路25接收。

在框810中，头具20的控制电路410确定设备12的设置是否可以调整以补偿超出公差的参数。例如，如果一个或多个设置已经处于其范围的极限，并且不能进一步调整，或者如果参数远远超出公差，则无法通过设备设置进行补偿。如果为否，则工艺进入框812。如果为是，则工艺进入框814。

在框812中，焊接设备12禁止向电极16输出电力，以防止不良焊接对工件24造成严重损坏。

在框814中，控制电路410生成一个或多个控制信号，以调整设备12的设置，并经由天线402和/或端口404传输信号。

图9为示出基于由焊接头具捕获的图像数据控制焊接设备的第四示例工艺的流程图。

在框902中，正在进行的焊接的图像由包含光学器件302和头具20的图像传感器416的一个或多个相机捕获。

在框904中，分析捕获的图像(例如，由GPU 418)，以确定它们存在于图像中的一个或多个焊接参数。

在框906中，确定焊接参数是否在第一公差之外。第一公差可以是对应于高质量焊接的公差，并且只有熟练的操作者可以手动改进。如果焊接参数在第一公差之外，则在框912中，调整设备的一个或多个设置以试图使参数更接近其理想值。

返回到框906，如果参数在第一公差内，则在框908中确定它是否在第二公差内。第二公差可以是中间公差，其仍将产生可接受的焊接，但是操作者可以容易地改进。如果焊接参数在第二公差之外，则在框914中，调整设备的一个或多个设置以使参数更接近其理想值，并且警告操作员参数的状态，使得他/她可以进行调整以改善参数。

返回到框908，如果参数在第二公差内，则在框910中，确定它是否在第三公差内。第三公差可能是仍然达到可接受焊接时可以满足的最宽公差。如果焊接参数在第三公差之外，则在框916中，可以禁用到电极的电力，以防止产生不可接受的焊接(或防止额外的时间浪费在已经损坏的零件上)。

图10示出了组合使用焊接头具捕获的图像数据与焊接头具的移动控制焊接设备。图10示出当焊接操作正在进行时显示器304的多个屏幕捕获。在图10中，由GPU 418执行的图像处理算法使得能够检测对应于焊接电弧的像素。例如，预期电弧的区域(例如，在正常观察电弧期间可以预期相对接近焊工18的视场的中心)处的最亮像素可被确定为电弧。在图10中，确定为对应于电弧的像素被标记为1002。

在图10中，将视野1004(在显示器中心具有电弧)假设为基线/参考。在另一示例实施方案中，基线/参考可以是除了显示器的中心之外的位置，并且例如可以是当其最初被撞击时的电弧的位置或当焊工18给出命令(例如，触觉或语音)以设置电弧参考点时电弧的位置。如果焊工18将他/她的头部上倾，则结果是屏幕1006的电弧向显示器的底部移动。如果焊工18将他/她的头部左转，则结果是屏幕1014的电弧向显示器的右侧移动。如果焊工18将他/她的头部右转，则结果是屏幕1016的电弧向显示器的左侧移动。如果焊工18将他/她的头部下倾，则结果是屏幕1012的电弧向显示器的顶部移动。如果焊工18将他/她的头部左倾，则结果是屏幕1008的电弧移动到显示器的底部右侧。如果焊工18将他/她的头部右倾，则结果是屏幕1010的电弧移动到显示器的底部左侧。

由GPU 418实现的图像处理算法可操作以检测视场中的电弧的移动并生成相应的焊接设备控制信号。GPU 418可操作以监视视野中的电弧的位置。

电弧位置可用于直接控制设备设置。例如，设备12的电流、电压和/或焊丝速度可以基于电弧相对于基线/基准的移动而改变。例如，电流可以根据的关系而改变，其中G是确定的增益因子，(x₀,y₀)是电弧的基线/参考位置并且(x,y)是电弧的当前位置。

另外，或者可替代地，电弧位置可以用于检测头部姿势，这进而控制设备设置。GPU418可操作以监视视野中的电弧的位置，并且鉴别由于有意的头部姿势或由于其他原因，电弧的位置是否已经改变。例如，在正常焊接期间，电弧位置可以相对靠近显示器中心的桌子。因此，电弧的相对快速移动和/或电弧的特定运动模式可以被检测为意图生成控制信号的头部姿势。例如，向左和向后的快速倾斜可生成信号以减小设备设置，而向右和向后的快速倾斜可生成信号以增加相同的设备设置。

根据本公开的示例实施方案，系统包含一个或多个图像传感器(例如，416)，处理电路(例如，控制电路410和GPU 418)以及通信接口电路(例如，406)。一个或多个图像传感器可操作以捕获正在进行的焊接图像，其中焊接设备(例如，设备12)提供用于形成焊接的电力。处理电路可操作以在焊接正在进行时分析图像的像素数据，基于像素数据的分析生成焊接设备控制信号，并且经由通信接口电路输出生成的焊接设备控制信号。图像传感器、处理电路以及通信接口电路可以集成到焊接头具(例如，头盔20)中。另外或可替代地，例如一个或多个图像传感器可以安装到治具和/或测试夹具。焊接设备控制信号可以在焊接正在进行时通过焊接电源控制电压和/或电流强度输出。处理电路可操作以从像素数据的分析确定用于焊接的焊炬(例如，04)的行进速度，并且改变焊接设备控制信号以改变电压和/或电流强度以补偿行进速度的改变。处理电路可操作以从对像素数据的分析确定焊接的接触尖端到工件距离，并且改变焊接电源控制信号以改变电压和/或电流强度以补偿接触尖端到工件距离的改变。焊接设备可以包含送丝器(例如214)，并且焊接设备控制信号可以控制由送丝器将焊丝供应给焊接的速度。处理电路可操作以从像素数据的分析确定用于焊接的焊炬(例如，504)的行进速度，并且改变焊接设备控制信号以改变供应焊丝的速度以补偿行进速度的改变。处理电路可操作以从像素数据的分析确定焊接的接触尖端到工件距离，并且改变焊接设备控制信号以改变供应焊丝的速度以补偿接触尖端到工件距离的改变。处理电路可操作以从像素数据的分析确定正在进行的焊接的焊接参数。处理电路可操作以在一旦检测到焊接参数(例如，行进速度、工作角度、行进角度、目标和接触尖端到工件距离)在确定的公差之外时，则改变焊接电源控制信号、调整焊接设备的设置，以试图补偿超出公差的参数，警告操作员超出公差的参数，和/或禁用到焊炬的电力以防止不良焊接。系统可以包含可操作以实时地将捕获的图像输出到操作者的显示器(例如，等待时间小于100ms或更优选小于20ms)。处理电路可操作以经由通信接口电路接收焊接设备的当前设置并且基于当前设置生成焊接设备控制信号。

本方法和系统可以在硬件、软件或硬件和软件的组合中实现。本方法和/或系统可以以集中的方式在至少一个计算系统中实现，或以分布式方式在至少一个计算系统中实现，其中不同的元件分布在多个互连的计算系统中。任何适用于执行本文描述的方法的计算系统或其他装置都是适合的。硬件和软件的典型组合可以包括具有程序或其他代码的通用计算系统，当被加载和执行时，该程序或其他代码控制计算系统，使得其执行本文描述的方法。另一典型实施方案可以包含专用集成电路或芯片。一些实施方案可以包含其上存储有可由机器执行的一行或多行代码的非暂时机器可读(例如，计算机可读)介质(例如，闪存驱动器、光盘、磁存储盘或之类)，从而使机器执行如本文所述的处理。

虽然已经参考某些实施方案描述了本方法和/或系统，但是本领域技术人员将会理解，可以在不脱离本方法和/或系统的范围的情况下进行各种改变并且可以替换等同物。此外，在不脱离其范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，本发明的方法和/或系统不限于所公开的特定实施方案，而本方法和/或系统将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施方案。

如本文所使用的，词语“电路”(circuits)和“电路”(circuitry)是指物理电子部件(即，硬件)以及可以配置硬件的、由硬件执行的、或另外与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。如本文所使用的，例如，当执行第一组一行或多行代码时，特定处理器和存储器可以包含第一“电路”，并且当执行第二组一行或多行代码时，可包含第二“电路”。如本文所使用的，“和/或”是指通过“和/或”连接的列表中的任何一项或多项。作为示例，“x和/或y”表示三元集{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。换句话说，“x和/或y”表示“x和y中的一个或两个”。作为另一个例子，“x、y和/或z”表示七元集{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任何元素。换句话说，“x、y和/或z”表示“x、y和z中的一个或多个”。如本文所使用的，词语“示例性”表示用作非限制性示例、实例或说明。如本文所使用的，词语“如和例如”提出一个或多个非限制性示例、实例或说明的列表。如本文所使用的，无论该功能的性能是被禁用或不启用(例如用户可配置设置、工厂调整等)，无论该电路是否包含用于执行功能必要的硬件和代码(如果需要的话)，电路均“可操作地”以执行功能。

Claims (20)

1.一种系统，其包含：

一个或多个图像传感器、处理电路以及通信接口电路，其中：

所述一个或多个图像传感器可操作以捕获正在进行的焊接的图像，其中焊接设备提供用于形成所述焊接的电力；

所述处理电路可操作以：

对所述图像的像素数据执行分析；

在所述焊接正在进行中时，基于对所述像素数据的所述分析生成焊接设备控制信号；以及

在所述焊接正在进行中时，经由所述通信接口电路输出所述焊接设备控制信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个图像传感器、所述处理电路以及所述通信接口电路集成到焊接头具中。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述焊接设备控制信号在所述焊接正在进行时控制由所述焊接设备输出的电压和电流强度中的一者或两者。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述处理电路可操作以：

从对所述像素数据的所述分析确定用于所述焊接的焊炬的行进速度；以及

改变所述焊接设备控制信号以改变所述电压和电流强度中的一者或两者，以补偿所述行进速度的改变。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述处理电路可操作以：

从对所述像素数据的所述分析确定所述焊接的所述接触尖端到工件距离；以及

改变所述焊接设备控制信号以改变所述电压和电流强度中的一者或两者，以补偿所述接触尖端到工件距离的改变。

6.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述焊接设备包含送丝器；并且

所述焊接设备控制信号控制由所述送丝器将焊丝供应用于所述焊接的速度。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述处理电路可操作以：

从对所述像素数据的所述分析确定用于所述焊接的焊炬的所述行进速度；以及

改变所述焊接设备控制信号以改变供应焊丝的所述速度，以补偿所述行进速度的改变。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述处理电路可操作以：

从对所述像素数据的所述分析确定所述焊接的接触尖端到工件距离；以及

改变所述焊接设备控制信号以改变供应焊丝的所述速度，以补偿所述接触尖端到工件距离的改变。

9.根据权利要求1所述的系统，其中对所述图像的所述像素数据的所述分析包含确定以下中的一者或两者：焊接电弧的亮度和所述焊接电弧在所述图像中的位置。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理电路可操作以从对所述像素数据的所述分析确定正在进行中的所述焊接的焊接参数。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理电路可操作以在一旦检测到所述焊接参数在确定的公差之外时则改变所述焊接设备控制信号。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理电路可操作以在一旦检测到所述焊接参数在确定的公差之外时则生成听觉警告、视觉警告和触觉警告中的一个或多个。

13.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理电路可操作以在一旦检测到所述焊接参数在确定的公差之外时则触发所述焊接设备的关闭。

14.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理电路可操作以：

将所述像素数据存储到存储器；

将所述确定的焊接参数存储到存储器中；以及

将所述焊接参数与存储在存储器中的确定的公差进行比较。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述焊接设备控制信号的所述改变改变供应用于所述焊接的电压和电流强度中的一者或两者。

16.根据权利要求10所述的系统，其中所述焊接参数包含以下之一：行进速度、工作角度、行进角度、目标以及接触尖端到工件距离。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述通信接口电路可操作以经由导电介质、光学介质或无线通信介质进行通信。

18.根据权利要求1所述的系统，其包含可操作以实时地呈现所述捕获图像的显示器。

19.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理电路可操作以经由所述通信接口电路接收所述焊接设备的当前设置。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述焊接设备控制信号的所述生成基于所述焊接设备的所述当前设置。