基于機器視覺的3D智能視覺焊接頭盔

使用3D視覺頭盔進行焊接可視化

多年來，焊工在工作過程中使用焊接頭盔保護眼睛，但是傳統(tǒng)的焊接頭盔使用簡單的遮光濾鏡，可見度低，阻礙了生產(chǎn)率的提高及對未來專業(yè)人員的培訓優(yōu)化。

非營利研究中心SRI宣布與KTI川田集團合作開發(fā)了XDR項目。XDR（XtremeDynamicRange）是一種焊接可視化技術，該技術引入了圖像處理功能，可將焊接細節(jié)安全地呈現(xiàn)給焊工。

這項技術已應用于新一代3D焊接智能頭盔，該頭盔使用攝像頭收集數(shù)據(jù)并實時使用。3D焊接智能頭盔的相機部分，選擇的是XIMEA小型USB3工業(yè)相機。

川田集團專業(yè)的焊接經(jīng)驗，SRI解決問題的能力與XIMEA的機器視覺專業(yè)知識相結合，有助于促進焊接領域的發(fā)展。在日本建筑業(yè)勞動力短缺的情況下，3D焊接智能頭盔的產(chǎn)生，可使焊工節(jié)省完善自己工藝的時間。

XDR技術的目的

電弧焊過程產(chǎn)生的紫外線，可見光和紅外光非常明亮，可導致角膜發(fā)炎或視網(wǎng)膜灼傷。

傳統(tǒng)的焊接頭盔鏡片中的濾光片會使這些光的光線變暗，以便焊工直接觀察，但同時也會使場景的其他部分變暗。因此在焊接過程中，焊工必須暫停工作并取下防護板，以便檢查焊接質量。這種方法危險性很大，并且降低了工作時效。SRI的視覺系統(tǒng)高級技術總監(jiān)MikePiacentino說：“KTI的需求是縮短培訓新的焊接技術人員所需的時間，同時繼續(xù)以有效的方式向新焊工傳授焊接知識。”SRI開發(fā)的實時焊接可視化技術提供了更高的動態(tài)范圍，使人類和機器人焊工不僅可以看到焊嘴，還可以查看實時焊縫，從而保持質量，并告知焊工質量低劣或可能不合格的焊縫，這是優(yōu)于常規(guī)焊縫的重要優(yōu)勢，在常規(guī)焊縫中，精密焊縫對于諸如建筑和橋梁工程等基礎設施的結構完整性和公共安全至關重要。

左側為XDR視圖，右側為傳統(tǒng)焊接頭盔視圖XDR技術的目的是通過增強焊接現(xiàn)場的可見性（包括焊嘴、焊縫、焊接現(xiàn)場的工作環(huán)境等），使焊工技術人員數(shù)量增加，同時提高他們的焊接技術水平。此外，除了增強焊接現(xiàn)場的可見性，XDR技術使用普通低成本的圖像傳感器通過更精細的控制來實時簡化檢查。XDR焊接技術SRI應用先進的視覺技術發(fā)明了XDR焊接可視化技術，該技術使用XIMEA小型USB3相機和圖像融合技術以3D形式顯示合成圖像。XIMEA小型USB3相機可以獲取具有不同曝光條件的多張圖像，以避免曝光不足或曝光過度，并執(zhí)行實時XDRFusion。圖像融合技術通過可穿戴式電池供電的GPU實現(xiàn)的，該GPU將幀合成為動態(tài)范圍為150dB的3D立體視覺流。具有此動態(tài)范圍的圖像以最小延遲在頭盔內部的頭戴式顯示器（HMD）上顯示為立體圖像。為了減少動作和畫面之間的脫節(jié)，最大限度地減少操作員的迷失方向，顯示器刷新率設置為30fps，圖像延遲在2-3幀以下。

顯示器的功能之一是可以記錄與焊接有關的各種狀態(tài)參數(shù)，例如電壓，溫度，電流等。

從長遠來看，可簡化有用信息的收集和檢查，確保高質量的焊接，并加快學習過程。

XIMEA的USB3工業(yè)相機：xiC系列該頭盔采用XIMEA的工業(yè)相機，這些相機具有SonyCMOSPregius??傳感器和低分辨率，輻射式長波紅外成像儀。傳統(tǒng)的商用相機通常不適合滿足此類應用程序的苛刻要求，否則在長時間運行時可能會發(fā)生故障。

XIMEA專業(yè)從事緊湊型高性能相機，嵌入式和多相機系統(tǒng)的開發(fā)，是創(chuàng)新項目的理想選擇。XDR從XIMEA產(chǎn)品組合中選擇的型