自從1980年代引入機(jī)器人焊接以來，操作員需要監(jiān)視自動化焊接過程以確保其正常運(yùn)行。監(jiān)視焊接過程，意味著操作員需要直接盯著焊接進(jìn)程。過去操作員一般需要依靠焊接頭盔和防護(hù)屏，避免自己直接接觸焊接電弧產(chǎn)生的有害輻射下。隨著科技的進(jìn)步發(fā)展，如今監(jiān)視焊接過程，已經(jīng)可以依靠焊接熔池監(jiān)控相機(jī)解決。
市場上已經(jīng)為焊接熔池監(jiān)控相機(jī)提供了多種選擇，但由于曝光過度或曝光不足，大多數(shù)熔池焊接相機(jī)無法真正提供清晰的監(jiān)測圖像。大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)只能捕獲圖像中約1000:1的亮度范圍。考慮到明弧焊附近的亮度范圍超過10000000:1，急需能實(shí)現(xiàn)高動態(tài)范圍圖像的熔池焊接相機(jī)。
首次捕獲高動態(tài)范圍（HDR）圖像的嘗試是使用配備了不可移動的深色濾鏡的相機(jī)進(jìn)行的。盡管可見焊接電弧，但操作員無法監(jiān)控背景。為了解決這個問題，研究人員實(shí)施了暗點(diǎn)過濾器以遮蓋焊縫的最亮部分，以提供更好的可見性。盡管這是一項(xiàng)改進(jìn)，但最終結(jié)果非常依賴點(diǎn)濾光器的對準(zhǔn)精度，以至于潛在的誤差大于收到的結(jié)果。
近年來，焊接熔池監(jiān)控相機(jī)一直在利用一種非光學(xué)技術(shù)來捕獲HDR圖像，該圖像使用色調(diào)映射運(yùn)算符，在不同曝光條件下極其快速地拍攝的多個圖像結(jié)合在一起。快速成像在變化緩慢的場景中效果很好。但對于焊弧的快速變化特性，它還不夠快。為了使其有效工作，必須有一個每秒平滑的視頻速率，以提供足夠的幀以進(jìn)行數(shù)學(xué)組合，這通常會導(dǎo)致高成本的計(jì)算機(jī)和電子硬件。
市面上，還具有一種帶變色光學(xué)元件的焊接熔池相機(jī)提供了全光學(xué)解決方案。這些鏡片的工作方式與過渡眼鏡鏡片相似：在陽光下變暗，然后在黑暗中變清晰。但是，就像眼鏡一樣，相機(jī)鏡頭適應(yīng)光線變化的速度還不夠快。光致變色光學(xué)相機(jī)可以與拐點(diǎn)相機(jī)結(jié)合使用，以生成一些HDR圖像，但是在高像素周圍出現(xiàn)像素模糊和飽和的可能性非常高。
很明顯，以上這些解決方案無法產(chǎn)生始終如一的清晰、全視圖、實(shí)時圖像。但近年來，市場上已出現(xiàn)一種利用CMOS圖像傳感器的熔池焊接相機(jī)。這些傳感器提供自然的對數(shù)響應(yīng)，不會飽和并消除任何泛光效應(yīng)，因?yàn)楫?dāng)暴露于高強(qiáng)度光線時不會有過多的電荷積聚。它具有極高的精度，在HDR成像的最高范圍內(nèi)，提供了大于160 dB的動態(tài)范圍。HDR成像非常適合解決焊接電弧中極亮的光線，同時還解決同一圖像中周圍較暗的區(qū)域。
當(dāng)然，傳感器解決方案并非沒有其細(xì)微差別。背景噪聲可能會使傳感器脫節(jié)，但是特殊的高級背景噪聲補(bǔ)償可以最大程度地減少問題并減少對圖像質(zhì)量的總體影響。該算法使傳感器能夠在正常、黑暗和明亮條件下查看場景，同時無需改變就可以查看明亮的物體。換句話說，該技術(shù)允許操作員查看焊接電弧和熔池以及背景材料。
使用焊接熔池相機(jī)實(shí)時監(jiān)控焊接過程，意味著操作員無需直接在焊接區(qū)域，大大提高了職業(yè)健康和安全性。通過將操作員從焊接環(huán)境中移開，可大大減少操作員電擊、吸入煙氣、焊眼和其他與工作有關(guān)的問題的機(jī)會，從而減少了病假時間，并使操作員更加健康，工作環(huán)境舒適。
焊接熔池相機(jī)，為操作員提供了更好的輸入監(jiān)控，并大大減少了設(shè)置時間。它還減少了操作員在調(diào)整過程中停止的需求，從而增加了起弧時間。使用焊接熔池相機(jī)的公司還可以減少廢品率和增加利潤，可以快速實(shí)時地對問題進(jìn)行實(shí)時故障排除并確定最有可能導(dǎo)致缺陷發(fā)生的原因。通過直接查看焊接電弧，操作員可以立即進(jìn)行調(diào)整。
除了提供實(shí)時監(jiān)控焊接過程外，焊接熔池相機(jī)還能夠記錄焊接操作的實(shí)時視頻。這些記錄視頻可以提供檢查，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。
