使用3D視覺頭盔進行焊接可視化

多年來，焊工(gōng)在工(gōng)作過程中(zhōng)使用焊接頭盔保護眼睛，但是傳統的焊接頭盔使用簡單的遮光濾鏡，可見度低，阻礙了生(shēng)産率的提高及對未來專業人員(yuán)的培訓優化。 非營利研究中(zhōng)心SRI 宣布與 KTI川田集團合作開(kāi)發了XDR項目。XDR（Xtreme Dynamic Range ）是一(yī)種焊接可視化技術，該技術引入了圖像處理功能，可将焊接細節安全地呈現給焊工(gōng)。   這項技術已應用于新一(yī)代3D焊接智能頭盔，該頭盔使用攝像頭收集數據并實時使用。3D焊接智能頭盔的相機部分(fēn)，選擇的是XIMEA小(xiǎo)型USB3工(gōng)業相機。 川田集團專業的焊接經驗，SRI解決問題的能力與XIMEA的機器視覺專業知(zhī)識相結合，有助于促進焊接領域的發展。在日本建築業勞動力短缺的情況下(xià)，3D焊接智能頭盔的産生(shēng)，可使焊工(gōng)節省完善自己工(gōng)藝的時間。   

XDR技術的目的  

電弧焊過程産生(shēng)的紫外(wài)線，可見光和紅外(wài)光非常明亮，可導緻角膜發炎或視網膜灼傷。 傳統的焊接頭盔鏡片中(zhōng)的濾光片會使這些光的光線變暗，以便焊工(gōng)直接觀察，但同時也會使場景的其他部分(fēn)變暗。因此在焊接過程中(zhōng)，焊工(gōng)必須暫停工(gōng)作并取下(xià)防護闆，以便檢查焊接質量。這種方法危險性很大(dà)，并且降低了工(gōng)作時效。 

SRI的視覺系統高級技術總監Mike Piacentino說：“KTI的需求是縮短培訓新的焊接技術人員(yuán)所需的時間，同時繼續以有效的方式向新焊工(gōng)傳授焊接知(zhī)識。” SRI開(kāi)發的實時焊接可視化技術提供了更高的動态範圍，使人類和機器人焊工(gōng)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(zhī)焊工(gōng)質量低劣或可能不合格的焊縫，這是優于常規焊縫的重要優勢，在常規焊縫中(zhōng)，精密焊縫對于諸如建築和橋梁工(gōng)程等基礎設施的結構完整性和公共安全至關重要。 

左側爲XDR視圖，右側爲傳統焊接頭盔視圖

XDR技術的目的是通過增強焊接現場的可見性（包括焊嘴、焊縫、焊接現場的工(gōng)作環境等），使焊工(gōng)技術人員(yuán)數量增加，同時提高他們的焊接技術水平。此外(wài)，除了增強焊接現場的可見性，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明了XDR焊接可視化技術，該技術使用XIMEA小(xiǎo)型USB3相機和圖像融合技術以3D形式顯示合成圖像。 XIMEA小(xiǎo)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，并執行實時XDR Fusion。圖像融合技術通過可穿戴式電池供電的GPU實現的，該GPU将幀合成爲動态範圍爲150 dB的3D立體(tǐ)視覺流。

具有此動态範圍的圖像以最小(xiǎo)延遲在頭盔内部的頭戴式顯示器（HMD）上顯示爲立體(tǐ)圖像。爲了減少動作和畫面之間的脫節，最大(dà)限度地減少操作員(yuán)的迷失方向，顯示器刷新率設置爲30 fps，圖像延遲在2-3幀以下(xià)。 顯示器的功能之一(yī)是可以記錄與焊接有關的各種狀态參數，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，确保高質量的焊接，并加快學習過程。 

XIMEA的USB3工(gōng)業相機：xiC系列的MC031型号 

該頭盔采用XIMEA的工(gōng)業相機，這些相機具有 Sony CMOS Pregius™ 傳感器和低分(fēn)辨率，輻射式長波紅外(wài)成像儀。傳統的商(shāng)用相機通常不适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生(shēng)故障。 

XIMEA專業從事緊湊型高性能相機，嵌入式和多相機系統的開(kāi)發，是創新項目的理想選擇。XDR從XIMEA産品組合中(zhōng)選擇的型号是 xiC 相機系列的MC031，其3.1 Mpix的圖像速率爲122 fps，功耗低，尺寸小(xiǎo)，重量輕。 

焊工(gōng)在3D焊接頭盔中(zhōng)操作

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