[發明專利]基于雙線激光測量系統的焊縫測量方法

有效

• 申請號: 201510496490.3
• 申請日: 2015-08-13
• 公開（公告）號: CN105081627B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 馬宏波;黃杰;郭敬;林濤;朱振友
• 申請（專利權）人: 江蘇北人機器人系統股份有限公司
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K33/00;G01B11/14
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產權代理事務所(普通合伙)32235
• 代理人: 楊林潔

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，尤其涉及一種基于雙線激光測量系統的焊縫測量方法，可以測量熔池前半部分邊緣一定前置量的焊縫間隙大小和間隙變化趨勢。

背景技術

在自動化焊接過程中，不論是焊接專機還是焊接機器人，都面臨焊接工件加工、裝配、變形的不一致問題，如焊縫的間隙的不一致和不受控變化，從而導致焊接質量不穩定，因此通過實時檢測焊縫間隙控制焊接工藝是保證焊縫質量的必要手段。

目前主要采用單線激光視覺傳感器檢測焊縫間隙，但由于強烈的電弧弧光干擾，單線激光視覺傳感器測量位置相對于熔池位置有一定的前置量，將熔池前半部分邊緣一定前置量（熔池前端）的間隙大小反饋控制熔池前端的焊縫成形工藝可能導致成形不穩定；另一方面，單線激光視覺傳感器只能獲得某一位置的間隙大小，無法預測間隙的變化趨勢，也無法計算由于間隙導致的焊料填充量的變化，從而無法保證均勻一致的焊縫成形。因此，提出一種能夠檢測熔池前端間隙及間隙變化趨勢的測量方法對于提高焊接質量有著重要的意義。

有鑒于此，有必要提供一種新的基于雙線激光測量系統的焊縫測量方法以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于雙線激光測量系統的焊縫測量方法，以測量熔池前端焊縫間隙大小和間隙變化趨勢。

為實現上述發明目的，本發明提供了一種基于雙線激光測量系統的焊縫測量方法，包括如下步驟：S1：對設于焊槍前側的雙線激光傳感器進行參數標定，獲得焊槍與雙線激光傳感器的對應關系；S2：通過雙線激光傳感器的第一激光器和第二激光器同時向工件表面投射激光，在焊縫處形成相互平行的第一激光條紋、第二激光條紋；第一激光條紋位于熔池中心與第二激光條紋之間；S3：兩條激光條紋在工件表面反射、折射后進入攝像機成像；S4：通過圖像處理獲得兩條激光條紋分別在焊縫處的兩組焊縫特征點；S5：以熔池中心點為原點O，焊接方向為X軸，焊縫寬度方向為Y軸建立焊接坐標系，通過坐標變換獲得焊縫特征點在焊接坐標系下的焊縫特征點坐標；S6：以原點O和兩組焊縫特征點坐標擬合形成焊縫的兩個邊緣的變化曲線；S7：根據兩條變化曲線計算焊縫間隙大小和/或焊縫間隙變化趨勢。

作為本發明的進一步改進，S1中焊槍與雙線激光傳感器的對應關系包括位置關系和角度關系。

作為本發明的進一步改進，所述焊縫測量方法還包括S8：根據焊縫的間隙變化趨勢計算焊料填充量的變化。

作為本發明的進一步改進，所述變化曲線是采用二次多項式對原點O和兩組焊縫特征點坐標進行最小二乘擬合形成：

作為本發明的進一步改進，所述焊縫的間隙變化趨勢的判斷方法為：兩條擬合曲線y₁與y₂之間的差值即為焊縫的間隙，所述焊縫在第一激光條紋、第二激光條紋處的焊縫間隙分別為g₁、g₂；如果g₂大于（g₁+△），則焊縫的間隙越來越大；如果g₂小于（g₁-△），則焊縫的間隙越來越小；如果g₂-g₁在之間，則焊縫的間隙未變化；其中△為設定的閾值。

作為本發明的進一步改進，所述焊縫測量方法還包括熔池前半部分邊緣位置的判斷：熔池前半部分邊緣距熔池中心點的距離為焊縫的平均寬度的一半。

作為本發明的進一步改進，所述焊縫測量方法還包括焊縫填充量變化的計算方法：設定熔池前半部分邊緣在X軸上坐標為a₅，焊接速度為V，焊接時間T后，焊槍沿X軸方向位移為x_T，x_T按擬合曲線y₁和y₂的中心線通過公式進行反向計算獲得；設定焊接工件的板厚為t，則焊縫填充量變化公式計算為：。

作為本發明的進一步改進，所述變化曲線是對原點O和兩組焊縫特征點坐標采用直線擬合的方式形成的。

作為本發明的進一步改進，熔池前半部分邊緣、第一激光條紋、第二激光條紋距離熔池中心的距離分別為d₁、d₂、d₃；所述焊縫在所述熔池前半部分邊緣、第一激光條紋、第二激光條紋處的焊縫間隙分別為g₃、g₄、g₅；g₃的計算公式如下：。