使用焊接相机提高自动化焊接生产率
背景
在自动化焊接过程中，需要实时监测焊接区域，以确保产品质量。但如何去做呢？在此之前，一直没有很好的解决方案。
两难的困境
由于焊接电弧的高亮特性，操作者无法在观察焊接电弧的同时，还能观察到熔池及周围背景环境，这样许多重要的焊缝质量的信息都无法获取。使用焊帽，虽然能够保护眼睛，观察到电弧，但很难观察到熔池及周边环境。而且操作者离焊接区域过近，姿势受限，健康和安全也难以保证。而且现在劳动力短缺以及焊接环境恶劣的情况，能够招到一个高技术水平的焊工并非易事。
因此，使用焊工来监视焊接过程呈现出两难的困境：如何在保障焊工健康安全的同时，又能让其清晰地观察到焊接区域呢？
使用焊接摄像头来记录焊接过程，并实时将图像传送到控制台上的监视器中，这样操作者实时观察焊接过程，而且相对安全和舒适，远离焊接区域。但过去由于摄像头不给力，无法观察到电弧、熔池及周边环境的细节信息。
因此，当使用传统摄像头时，操作者不得不停止焊接过程，每次调整摄像头的镜头，以便在电弧和周边环境之间取得适当的取舍和平衡。
解决方案
幸运的是，现在对于焊接厂商而言，一个全新的解决方案–高动态范围的摄像技术克服了传统的焊接摄像监视的不足，能够适应高亮电弧的同时，还能观察到熔池及周边焊缝的背景细节。
传统摄像头的对比度只能达到1,000:1信噪比 (50-60 dB)，高动态范围的摄像头其对比度可以达到1,000,000:1 (120 dB)-足以看清楚焊接区域。
采用高动态范围摄像头，并内置辅助光源，操作者可以远程监视焊接区域，生产率得到提升，而且操作者也无需停止焊接过程。现在他们可以观察到电弧、焊丝、钨极、熔池、焊缝、母材、甚至熔池上面的夹渣或者气泡。
生产率提升！
对任何远程焊接监视系统的投资，都需要良好的回报。使用焊接相机，能够获得很好的生产率提升。包括：
1. 降低劳动保护费用
使用焊接相机，将操作者从危险的焊接区域中解放出来的同时，还能保证焊缝质量。从劳动保护角度方面，节约很多成本，例如：
+ 降低劳动保险成本
+ 降低职业病医疗成本
+ 劳动时间得到保障
+ 降低雇佣和培训成本
+ 焊工技能能水平要求降低
+ 降低法律诉讼风险
2. 操作者效率更高
当焊工直接在焊枪旁边观察时，回面临很多风险，例如触电、焊接烟尘吸入、红眼病（焊工眼睛直接观察电弧）、接触到焊接飞溅、以及被移动或者掉落的物体伤害。为了保护自己，操作者必须时刻保持警惕，操作速度低于当其周边无危险倾向时的速度。而且他们必须经常更换防护服和焊帽。
而且从医学角度，焊接区域高热、噪音以及不舒服的姿势，长期工作会产生情绪焦虑以及身体不适。而且效率也会降低。
使用高动态范围的摄像头，制造商将操作者从焊接环境中解脱出来的同时，还能提高焊接过程的可视性。
3. 降低装配时间
由于装配效果直接从屏幕上可以观察，操作者无需往返于控制台和装配平台之间。
4. 提高工作时间
使用焊接摄像头，在焊接过程中燃弧时间增加，操作者不需要频繁停止焊接过程来调整焊接状态，例如重新设定焊丝干伸长、钨极高度、和焊枪的位置。
由于能够观察到焊接过程的细节，操作者就能够关注于焊接质量相关的重要参数：
+ 焊丝和填充金属对准焊缝。
+ 改变焊丝干伸长或者保护气流量
+ 监视熔池表面的夹渣或者气孔
+ 保证熔池为理想形状，优化焊接过程。
5. 降低废品率
由于采用高动态范围的摄像头，操作者能够实时监视焊接过程。这样他们就能够利用他们的经验判断，捕捉与钨极端部(焊丝）、材料流动、熔池、坡口加工、匙孔、焊缝对中、保护气阻塞、咬边等缺陷相关的问题。在造成更大问题之前及时调整。
这就降低了返修成本，例如打磨掉飞溅、清理夹渣、甚至补焊。同时也能够降低废品率。这在大批量生产中尤为重要，因为材料成本在其中占有很大的比例。
同时操作者清晰地观察焊接过程，也能预测到焊接缺陷–例如熔池表面的气泡意味着可能会存在气孔缺陷，如果在焊后涡流探伤或者超声探伤中漏掉的话，将来产品返厂会造成多余的成本，如运输、返修等。
6. 更快的缺陷排查
当操作者监测到缺陷后，可以利用摄像头所具有的录像功能，就能快速定位缺陷的原因并解决。
7. 焊后检测工作量降低
由于焊接摄像头能够让操作者更好地控制缺陷，一方面其数量减少，另一方面也降低了焊后检测的工作量。
即使焊后无损探伤发现缺陷，通过录像功能，也很容易地发现问题所在，并在将来的焊接工作中预防此类缺陷的发生。
8. 持续的改进和培训
通过复审摄像头所记录的焊接过程，制造商能够优化其焊接过程，提高效率和质量。所记录的视频，能够抱住降低甚至消除同类缺陷的再次发生，例如气孔和表面夹渣。
培训人员或者操作者也能够从所记录的视频中不断的学习其成功或者失败的焊接经验。
结论
在自动化焊接过程监测中，面临的挑战是能否克服高亮的电弧影响，清晰的观察到焊接区域的所有细节，例如焊丝、钨极及熔池等。
即使操作者能够近身观察电弧和熔池，但也无法看清细节。远程观察效率更高，也更安全。但传统的焊接摄像头无法提供更多清晰的细节特征。
使用高动态范围的摄像头，例如Xiris XVC-O产品，操作者能够清晰地看到焊接区域，这样制造商能够改善其焊接过程，提高生产率，提高竞争优势，发现并预防缺陷的发生。
