1.本发明涉及一种焊接质量在线检测焊缝标记装置及方法，属于焊接质量在线检测技术领域。
背景技术：2.焊接检验是保证焊接质量的最后一道防线，由于检验人员在实施无损检测前并不知道缺陷的具体位置，需要在很大的范围内进行摸索检测，因此普遍存在效率低下的问题。随着焊接自动化、智能化的发展，利用焊接过程中的弧光、熔池、焊接电参数以及电弧声谱等信号，对焊接过程中气孔、未熔合、咬边、夹渣等各种缺陷的检测和评估已经成为行业的必然趋势，焊接质量在线检测方法也因此得到快速发展。但是，当以弧光和熔池视觉信号为主的焊接质量在线检测应用从实验室的焊接试板走向实际生产中的结构件时，则需要考虑大量焊缝给焊接缺陷核验带来的效率低下问题。
3.除了焊接缺陷在线检测方法，自动化无损检测方法也正在兴起，应用方式为将焊接缺陷检测设备搭载在自动化设备上，实现整个检测过程的自动化。
4.焊接完成后，根据焊接检验计划，焊接检验员持检验设备对焊缝进行逐条检测。以实际生产中最常用的超声检测为例，检验人员需要持探头在焊缝周边以折线的路径形式逐步检测焊缝的每个部分，因此效率十分低下。虽然检测的效率有所提高，但是焊缝的检测量并未减少。
5.通过采集焊接过程中的各种信号并进行处理判断，实时给出焊接缺陷的检测结果。由于整个过程缺少焊接检验人员的判断，因此焊后需要对焊接缺陷的检出结果进行核验，主要包括以下两种方式：（1）缺陷检出后临时停机并进行结果核验和返修处理，然后再继续焊接；（2）焊接完成后，根据检测时间轴倒推出现焊接缺陷的位置，然后再进行核验和返修处理。
6.人工焊接检测精度高，但是效率非常低，直接影响整个生产工序的节拍。自动化焊接检测需要在焊后进行，虽然检测效率要高于人工检测，但是设备成本高，适用范围较窄。
7.焊接质量在线检测存在如下问题：（1）在实际生产中，焊接质量在线检测系统发现焊缝中可能存在一个焊接缺陷便停止焊接的方式是完全不可行的。一方面，焊接缺陷已经存在，“停下-结果确认-打磨-重新起弧”的处理方式会打破焊接生产的连续性，严重影响生产效率。如果只是系统误判，则重新起弧在无形中增加了焊接缺陷的风险。
8.（2）从上述分析可知，检测到的焊接缺陷应在焊后统一进行处理。对于单一试板焊接，检验人员可以通过检测系统提供的时间轴来找到缺陷在焊缝中的位置，但是对于实际结构件，这种方式并不可行。主要原因在于实际结构件上的焊缝较多，焊接时间长，而焊接检验人员又无法紧盯着一个结构件的焊接生产过程，因此很难通过一个时间参量来确定缺陷的位置。
9.（3）焊后统一处理焊接缺陷的方式很难对检验结果的正确性进行验证，检测所得的结果无法应用于神经网络的递进训练，因此焊接在线检测精度会一直徘徊不前，无法实现有效的提升。
技术实现要素：10.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种焊接质量在线检测焊缝标记装置及方法。
11.为达到上述目的，本发明提供一种焊接质量在线检测焊缝标记装置，包括焊枪、连接块、激光头、摄像头、霍尔元器件、激光器和控制系统，焊枪、激光头和摄像头均安装在连接块上，激光头与激光器通过光纤连接，摄像头和激光器电连接控制系统；焊枪电连接霍尔元器件，霍尔元器件电连接控制系统。
12.优先地，连接块一端竖向开设配合焊枪的圆孔，连接块另一端开设配合激光头的十字槽孔。
13.优先地，所述焊接质量在线检测焊缝标记装置还包括连接杆，摄像头通过连接杆与连接块固定连接。
14.优先地，所述焊接质量在线检测焊缝标记装置还包括扫描振镜，扫描振镜设置在激光头内。
15.一种焊接质量在线检测焊缝标记方法，采用上述任一项所述的装置作为执行主体，实现以下步骤：焊接实际结构件时，将同一时刻的焊枪焊接电流、焊枪焊接电压信号和摄像头采集到的熔池的视觉信息实时传送至搭载在控制系统上的焊接缺陷在线检测神经网络，焊接缺陷在线检测神经网络预测输出存在焊接缺陷的结果确定性百分比和焊接缺陷的缺陷类型；若焊接缺陷在线检测神经网络预测输出存在焊接缺陷的结果确定性百分比高于设定阈值，则记录标记信号，标记信号包括焊接缺陷的编号、焊接缺陷的缺陷类型和存在焊接缺陷的结果确定性百分比；控制系统启动激光器和激光头，利用激光头在焊接缺陷所在位置进行激光标记。
16.优先地，实际结构件焊接完成后，控制系统获得标记信号的列表，根据焊接缺陷的编号在实际结构件上寻找激光标记，并对焊接缺陷进行核对检验。
17.优先地，控制系统启动激光器和激光头，若激光头的打标位置与焊接缺陷所在位置对齐，则利用激光头在焊接缺陷所在位置进行激光标记；若激光头的打标位置与焊接缺陷所在位置不一致，即激光头的打标位置与焊接缺陷所在位置在焊接方向上存在一定的距离，则控制系统根据距离设置激光头的延迟，利用激光头运动到焊接缺陷所在位置后进行激光标记。
18.优先地，获取包括指明焊接缺陷所在位置的箭头、焊接缺陷的编号、焊接缺陷的缺陷类型、存在焊接缺陷的结果确定性百分比和推荐的检测方法的打标信息。
19.优先地，焊接缺陷的缺陷类型和推荐的检测方法通过设定的符号进行表示；若焊接缺陷的缺陷类型是连续型缺陷，则用带箭头线条表示。
20.优先地，焊接缺陷在线检测神经网络预测输出存在焊接缺陷的结果确定性百分比
和焊接缺陷的缺陷类型后，检验该焊接缺陷对应的焊接缺陷所在位置是否真实存在焊接缺陷以及对应的实际焊接缺陷类型，获得实际检验结果；实际检验结果包括是否真实存在焊接缺陷、是否真实存在焊接缺陷对应的实际焊接缺陷类型和焊接缺陷在线检测神经网络预测输出的焊接缺陷的缺陷类型；将实际检验结果反馈给控制系统；根据实际检验结果，控制系统定期更新训练焊接缺陷在线检测神经网络。
21.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述方法的步骤。
22.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
23.本发明所达到的有益效果：（1）本发明充分发挥现有先进激光打标技术的优势，根据焊接质量在线检测的结果在焊接缺陷所在位置进行精确打标，跳过焊后大范围检测过程，有效提升了焊接质量在线检测系统在实际生产中的适用性以及焊接检验环节的精准度和工作效率；（2）由于整个检测过程都进行了记录，在对实际结构件上的焊接缺陷检测后可以将真实结果反馈给焊接质量在线检测系统，促进焊接缺陷在线检测神经网络的递进训练，不断提升焊接质量在线检测的精度；（3）本发明的重点在于使用基于深度学习的神经网络来检测焊接过程中的焊接缺陷，然后通过设置在焊枪附近的激光头来标记焊接缺陷的精确位置，从而提升焊接检测效率；（4）本发明提供的一种焊接质量在线检测焊缝标记装置及方法，提高了焊接检验环节的精准度和工作效率，提升了焊接质量在线检测的精度，增强了焊接质量在线检测系统在实际生产中的适用性。
附图说明
24.图1为本发明装置的示意图；图2为连接块的结构图。
25.附图标记含义，1-焊枪；2-连接块；3-连接杆；4-激光头；5-摄像头；6-霍尔元器件；7-焊接电源；8-激光器；9-控制系统；2-1-十字槽孔；2-2-圆孔。
具体实施方式
26.以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
27.需要说明，若本发明实施例中有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)，则其仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系和运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
28.一种焊接质量在线检测焊缝标记装置涉及的部件包括焊枪1、连接块2、连接杆3、激光头4、摄像头5、霍尔元器件6、焊接电源7、激光器8和控制系统9，其中，焊枪1穿过连接块2中的圆孔2-2并可以通过螺栓实现固定，连接块2的另一
侧开有十字槽孔2-1，激光头4通过穿过十字槽孔2-1的螺栓固定在连接块2上，位置和姿态可以通过十字槽孔2-1任意调节。摄像头5与连接块2之间通过连接杆3进行固定连接。霍尔元器件6位于焊接回路上，激光器8与激光头4之间通过光纤连接。激光器8、霍尔元器件6、焊接电源7和摄像头5均与控制系统9连接，焊枪电连接霍尔元器件，霍尔元器件电连接控制系统。
29.连接块2右端开设竖向贯穿的圆孔2-2，连接块2左端前侧开设十字槽孔2-1，连接杆3为圆柱形杆件，焊枪1、激光头4、摄像头5、霍尔元器件6、焊接电源7、激光器8和控制系统9上述部件在现有技术中可采用的型号很多，本领域技术人员可根据实际需求选用合适的型号，本实施例不再一一举例。
30.首先基于人工制造的焊接缺陷和检出的包括气孔、未熔合、咬边和夹渣的缺陷对应的视觉、电信号完成焊接缺陷在线检测神经网络的训练，电信号为焊接电流和焊接电压。当本发明方案应用于实际焊接生产时，控制系统9将采集到的熔池的视觉信息和焊接电流电压信号实时传送至已经训练好的焊接缺陷在线检测神经网络中，焊接缺陷在线检测神经网络预测输出存在焊接缺陷的结果确定性百分比和焊接缺陷的缺陷类型；若焊接缺陷在线检测神经网络预测输出存在焊接缺陷的结果确定性百分比高于设定阈值，则记录标记信号，标记信号包括焊接缺陷的编号、焊接缺陷的缺陷类型和存在焊接缺陷的结果确定性百分比；进一步地，本实施例中控制系统9启动激光器8和激光头，若激光头4的打标位置与焊接缺陷所在位置对齐，则利用激光头4在焊接缺陷所在位置进行激光标记；若激光头4的打标位置与焊接缺陷所在位置不一致，即激光头4的打标位置与焊接缺陷所在位置在焊接方向上存在一定的距离，则控制系统9根据距离设置激光头4的延迟，利用激光头4运动到焊接缺陷所在位置后进行激光标记。
31.激光头内设有扫描振镜，比如双维磁悬浮扫描振镜，便于复杂信息的打标。
32.进一步地，本实施例中获取包括控制器中指明焊接缺陷所在位置的箭头、焊接缺陷的编号、焊接缺陷的缺陷类型、存在焊接缺陷的结果确定性百分比和推荐的检测方法的打标信息。推荐的检测方法是指焊后无损检测方法，人工的，比如超声检测，磁粉检测等。
33.进一步地，本实施例中焊接缺陷的缺陷类型和推荐的检测方法通过设定的符号进行表示；若焊接缺陷的缺陷类型是连续型缺陷，则用带箭头线条表示。
34.进一步地，本实施例中焊接缺陷在线检测神经网络预测输出存在焊接缺陷的结果确定性百分比和焊接缺陷的缺陷类型后，检验该焊接缺陷对应的焊接缺陷所在位置是否真实存在焊接缺陷以及对应的实际焊接缺陷类型，获得实际检验结果；实际检验结果包括是否真实存在焊接缺陷、是否真实存在焊接缺陷对应的实际焊接缺陷类型和焊接缺陷在线检测神经网络预测输出的焊接缺陷的缺陷类型；将实际检验结果反馈给控制系统9；根据实际检验结果，控制系统9定期更新训练焊接缺陷在线检测神经网络。
35.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述方法的步骤。
36.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行
时实现上述任一项所述方法的步骤。
37.本实施例中焊接缺陷在线检测神经网络的内部架构是现有技术，可以直接使用已经成形的前馈神经网络来训练电流电压参数神经网络，采用yolo框架训练视觉图像。
38.焊接缺陷在线检测神经网络训练过程，通过以下步骤实现：以摄像机采集的图像为例，先在图像中标注缺陷的位置，生成训练材料，然后在已有训练框架的基础上更改参数（类别、训练轮数和批次数等），然后运行训练脚本，即可得到权重文件，从而完成训练过程。应用的时候，把权重文件放到检测脚本中，即可正常使用。
39.本发明提供一种焊接质量在线检测焊缝标记装置及方法，具有以下有益效果：（1）本发明充分发挥现有先进激光打标技术的优势，根据焊接质量在线检测的结果在焊接缺陷所在位置进行精确打标，跳过焊后大范围检测过程，有效提升了焊接质量在线检测系统在实际生产中的适用性以及焊接检验环节的精准度和工作效率；（2）由于整个检测过程都进行了记录，焊接检验人员在检测后可以将真实结果反馈给焊接质量在线检测系统，促进焊接缺陷在线检测神经网络的递进训练，不断提升焊接质量在线检测的精度。
40.本发明的重点在于使用基于深度学习的神经网络来检测焊接过程中的缺陷，然后通过设置在焊枪附近的激光头来标记焊接缺陷的精确位置及相关信息，从而提升焊接检测效率。
41.技术交底中展示的检测装置只是示例，其它连接形式或者连接装置以及本示例中标记方法的变形都在本发明的保护范围之内。
42.本实施例中焊枪穿过连接块中的圆孔2-2并可以通过螺栓实现固定，连接块2的另一侧开有十字槽孔2-1，激光头4可以通过穿过十字槽孔2-1的螺栓固定在连接块2上，位置和姿态可以通过十字槽孔2-1任意调节，摄像头5与连接块2之间通过连接杆3进行固定连接。
43.用于调整激光头4位置和姿态的十字槽孔2-1可以用舵机或行走机构类的机械装置来替代，控制系统9（可以采用单片机）可以通过这些机械装置来控制激光头4，从而实现激光头4位置姿态的调整、动作以及焦距的变换。
44.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
技术特征：1.一种焊接质量在线检测焊缝标记装置，其特征在于，包括焊枪（1）、连接块（2）、激光头（4）、摄像头（5）、霍尔元器件（6）、激光器（8）和控制系统（9），焊枪（1）、激光头（4）和摄像头（5）均安装在连接块（2）上，激光头（4）与激光器（8）通过光纤连接，摄像头（5）和激光器（8）电连接控制系统（9）；焊枪（1）电连接霍尔元器件（6），霍尔元器件（6）电连接控制系统（9）。2.根据权利要求1所述的一种焊接质量在线检测焊缝标记装置，其特征在于，连接块（2）一端竖向开设配合焊枪（1）的圆孔（2-2），连接块（2）另一端开设配合激光头（4）的十字槽孔（2-1）。3.根据权利要求1所述的一种焊接质量在线检测焊缝标记装置，其特征在于，所述焊接质量在线检测焊缝标记装置还包括连接杆（3），摄像头（5）通过连接杆（3）与连接块（2）固定连接。4.根据权利要求1所述的一种焊接质量在线检测焊缝标记装置，其特征在于，所述焊接质量在线检测焊缝标记装置还包括扫描振镜，扫描振镜设置在激光头（4）内。5.一种焊接质量在线检测焊缝标记方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的装置作为执行主体，实现以下步骤：焊接实际结构件时，将同一时刻的焊枪（1）焊接电流、焊枪（1）焊接电压信号和摄像头（5）采集到的熔池的视觉信息实时传送至搭载在控制系统（9）上的焊接缺陷在线检测神经网络，焊接缺陷在线检测神经网络预测输出存在焊接缺陷的结果确定性百分比和焊接缺陷的缺陷类型；若焊接缺陷在线检测神经网络预测输出存在焊接缺陷的结果确定性百分比高于设定阈值，则记录标记信号，标记信号包括焊接缺陷的编号、焊接缺陷的缺陷类型和存在焊接缺陷的结果确定性百分比；控制系统（9）启动激光器（8）和激光头（4），利用激光头（4）在焊接缺陷所在位置进行激光标记。6.根据权利要求5所述的一种焊接质量在线检测焊缝标记方法，其特征在于，实际结构件焊接完成后，控制系统（9）获得标记信号的列表，根据焊接缺陷的编号在实际结构件上寻找激光标记，并对焊接缺陷进行核对检验。7.根据权利要求5所述的一种焊接质量在线检测焊缝标记方法，其特征在于，控制系统（9）启动激光器（8）和激光头（4），若激光头（4）的打标位置与焊接缺陷所在位置对齐，则利用激光头（4）在焊接缺陷所在位置进行激光标记；若激光头（4）的打标位置与焊接缺陷所在位置不一致，即激光头（4）的打标位置与焊接缺陷所在位置在焊接方向上存在一定的距离，则控制系统（9）根据距离设置激光头（4）的延迟，利用激光头（4）运动到焊接缺陷所在位置后进行激光标记。8.根据权利要求7所述的一种焊接质量在线检测焊缝标记方法，其特征在于，获取包括指明焊接缺陷所在位置的箭头、焊接缺陷的编号、焊接缺陷的缺陷类型、存在焊接缺陷的结果确定性百分比和推荐的检测方法的打标信息。9.根据权利要求8所述的一种焊接质量在线检测焊缝标记方法，其特征在于，焊接缺陷的缺陷类型和推荐的检测方法通过设定的符号进行表示；若焊接缺陷的缺陷类型是连续型缺陷，则用带箭头线条表示。
10.根据权利要求5所述的一种焊接质量在线检测焊缝标记方法，其特征在于，焊接缺陷在线检测神经网络预测输出存在焊接缺陷的结果确定性百分比和焊接缺陷的缺陷类型后，检验该焊接缺陷对应的焊接缺陷所在位置是否真实存在焊接缺陷以及对应的实际焊接缺陷类型，获得实际检验结果；实际检验结果包括是否真实存在焊接缺陷、是否真实存在焊接缺陷对应的实际焊接缺陷类型和焊接缺陷在线检测神经网络预测输出的焊接缺陷的缺陷类型；将实际检验结果反馈给控制系统（9）；根据实际检验结果，控制系统（9）定期更新训练焊接缺陷在线检测神经网络。11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求5至10中任一项所述方法的步骤。12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求5至10中任一项所述方法的步骤。
技术总结本发明公开一种焊接质量在线检测焊缝标记装置及方法，焊接实际结构件时将同一时刻的焊枪焊接电流、焊枪焊接电压信号和摄像头采集到的熔池的视觉信息实时传送至搭载在控制系统上的焊接缺陷在线检测神经网络，若预测输出存在焊接缺陷的结果确定性百分比高于设定阈值，则记录包括焊接缺陷的图片、焊接缺陷的编号、焊接缺陷的对应焊接参数、焊接缺陷的缺陷类型和存在焊接缺陷的结果确定性百分比的标记信号；控制系统启动激光器和激光头，激光头在焊接缺陷所在位置进行激光标记。本发明根据标记信号，在焊接缺陷所在位置进行精确打标，有效提升了焊接质量在线检测系统在实际生产中的适用性以及焊接检验环节的精准度和工作效率。效率。效率。
技术研发人员：纪昂 张立平 彭根琛
受保护的技术使用者：江苏徐工工程机械研究院有限公司
技术研发日：2022.07.26
技术公布日：2022/11/1
