[發明專利]焊接偏差測定方法、裝置和自動焊接系統

有效

• 申請號: 201911103567.0
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110773840B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 王中任;王小剛;劉海生;趙榮麗;柯希林;湯宇
• 申請（專利權）人: 湖北文理學院
• 主分類號: B23K9/12
• 分類號: B23K9/12;B23K9/127;B23K9/32
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 謝閱

本發明公開一種焊接偏差測定方法、裝置和自動焊接系統，所述方法包括：獲取第一熔池圖像和第二熔池圖像，其中，所述第一熔池圖像為基準熔池圖像；分別提取所述第一熔池圖像和所述第二熔池圖像的焊槍位置信息和焊縫位置信息；根據所述第一熔池圖像和所述第二熔池圖像的焊槍位置信息和焊縫位置信息，計算獲得焊接偏差值。在獲得焊接偏差值之后，根據現有的焊縫跟蹤技術的實際經驗，判斷該偏差是否能滿足焊縫跟蹤的偏差要求，如果滿足，則表明可根據焊槍與焊縫之間的位置偏差進行基于焊縫跟蹤的自動焊接，本發明具有實時監測熔池和觀測焊縫位置的優勢，不存在超前監測誤差，同時只需要普通CCD攝像機拍照即可，節省了自動焊接設備成本。

技術領域

本發明涉及智能焊接技術領域，特別涉及一種焊接偏差測定方法、裝置和自動焊接系統。

背景技術

在石油化工現場施工中，管道自動焊接一直是研究的熱點。管道自動焊接的核心問題在于如何實現管道焊縫的精準跟蹤引導，進而實時控制焊接機器人的焊槍運行軌跡，以滿足焊接質量的要求。

早期研究焊縫跟蹤的方法主要基于探針接觸式傳感、電磁傳感、超聲波傳感、電弧傳感和紅外傳感等，近年來由于視覺傳感具有應用范圍廣、無接觸、跟蹤精度高等優勢，焊縫視覺跟蹤已成為智能化焊接行業研究的熱點。焊縫視覺跟蹤技術一般可分為主動視覺傳感和被動視覺傳感兩大類。主動視覺傳感主要采用相機結合光源和相機結合結構光的方法，該方法采用超前監測的方式，即視覺監測位置與焊接位置存在著一定的前視距離。超前監測的優勢在于采集焊縫的圖像能夠有效的避免焊接過程中電弧光和焊渣飛濺的干擾，焊縫圖像的質量得到明顯提高，缺點是無法實時觀測到熔池形貌變化和焊縫的位置，且給焊縫視覺跟蹤系統引入了超前誤差，導致焊縫視覺跟蹤精度不夠理想。被動視覺傳感是利用焊接過程中熔池的高亮狀態或是對電弧光的反射來獲得焊縫圖像，該方法具有實時監測熔池和觀測焊縫位置的優勢，并且不存在超前監測誤差，但焊接過程中電弧光和焊渣飛濺非常強烈，以至于被動視覺傳感方式獲取的圖像受干擾嚴重，準確定位焊絲尖端位置困難。

實時焊縫跟蹤技術的關鍵點在于能夠同時獲取焊縫和焊絲尖端的位置信息，根據焊縫和焊絲尖端的相對位置即可測定出偏差量。普通CCD攝像機抗弧光能力較弱，無法同時獲取兩者的清晰圖像，而專業焊接攝像機價格昂貴，導致自動焊接設備成本增加，不利于自動焊接設備的推廣應用。經研究分析大量的由普通CCD攝像機采集的熔池圖像后發現，熔池圖像中焊槍輪廓較為清晰，更容易辨別，因此針對焊槍輪廓這一特征提出焊接偏差測定方法，并對該方法進行可行性分析，是有必要的，該焊接偏差測定方法對實時快速測定焊接偏差，降低設備成本，實現智能化焊接具有重大意義。

發明內容

本發明的主要目的是提出一種焊接偏差測定方法、裝置和自動焊接系統，旨在解決根據焊縫和焊絲尖端的相對位置測定出偏差量難以準確實現的問題。

為實現上述目的，本發明提出一種焊接偏差測定方法，包括如下步驟：

獲取第一熔池圖像和第二熔池圖像，其中，所述第一熔池圖像為基準熔池圖像；

分別提取所述第一熔池圖像和所述第二熔池圖像的焊槍位置信息和焊縫位置信息；

根據所述第一熔池圖像和所述第二熔池圖像的焊槍位置信息和焊縫位置信息，計算獲得焊接偏差值。

可選地，所述第一熔池圖像和所述第二熔池圖像為焊槍處在擺動極限位置拍攝的熔池圖像。

可選地，所述焊槍位置信息為焊槍輪廓信息，所述焊縫位置信息為焊縫輪廓信息；

所述分別提取所述第一熔池圖像和所述第二熔池圖像的焊槍位置信息和焊縫位置信息的步驟，包括：

分別提取所述第一熔池圖像和所述第二熔池圖像的焊槍輪廓信息和焊縫輪廓信息。

可選地，根據所述第一熔池圖像和所述第二熔池圖像的焊槍位置信息和焊縫位置信息，計算獲得焊接偏差值的步驟，包括：