[發明專利]一種大型鋼筋骨架焊接的自動校準方法和系統

有效

• 申請號: 202110166677.2
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112958957B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 唐正宗;柏曉春;李磊剛
• 申請（專利權）人: 新拓三維技術（深圳）有限公司
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K31/12
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

本發明公開了一種大型鋼筋骨架焊接的自動校準方法和系統。該方法包括：使用全站儀、攝影測量獲取全局控制點坐標；而后兩個位置的雙目動態測量單元對兩個焊接部件的光坐標定位器進行采集，計算兩組定位器位置。系統包括：計算機、反饋調節單元、雙目動態測量單元、全局控制點、光坐標定位器。本發明中數據實時反饋給調整系統進行實時調整，直至符合標準。最后發出焊接信號由焊接機器人完成焊接作業。實現焊接前中后全過程監測控制，提高了大型鋼筋框架焊接的精度水平。

技術領域

本發明涉及焊接定位方法領域，具體是一種大型鋼筋骨架焊接的自動校準方法和系統。

背景技術

焊接技術是船舶建造工程的關鍵工藝技術。目前，世界各主要造船企業在20世紀90年代中期已普遍完成了一輪現代化改造。同時，在此基礎上又陸續啟動了新一輪現代化改造計劃。投資目標大多集中于高新技術，投資力度進一步加大，大量采用全新的造船焊接工藝流程，高度柔性的自動化焊接生產系統和先進的焊接機器人技術，以保證這些造船強國在國際競爭中具有獨特的技術優勢。

當前在船舶建造過程中的大型鋼筋骨架焊接已經普遍采用焊接機器人、用于待焊接件調節的自動調整平臺等自動化設備，以提高生產效率。但是，焊接過程的監控、反饋、校準調整等一系列對甲板焊接拼裝精度影響至關重要的環節自動化程度較低，這是制約焊接精度提示的關鍵所在。

發明內容

本發明的目的是提供一種大型鋼筋骨架焊接的自動校準方法和系統，以解決現有技術船舶建造過程中大型鋼筋骨架焊接時監控、反饋、校準調整自動化程度低的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種大型鋼筋骨架焊接的自動校準方法，包括以下步驟：

S1、獲取每個全局控制點在世界坐標系下的三維坐標；

S2、接收多個雙目動態測量單元分別采集的至少三個全局控制點的圖像，結合所采集的全局控制點在世界坐標系下的三維坐標，得到每個雙目動態測量單元相對全局控制點的外參數矩陣；

S3、接收多個雙目動態測量單元分別實時采集的各自測量區域中待焊接工件上所有光坐標定位器的圖像；

S4、結合每個雙目動態測量單元的內參數和步驟S2得到的相對全局控制點的外參數矩陣，對每個雙目動態測量單元采集的圖像進行處理，得到每個光坐標定位器在世界坐標系下的三維坐標；然后基于預設的每個待焊接工件在世界坐標系下的三維坐標以及計算得到的每個待焊接工件上光坐標定位器的三維坐標，得到每個待焊接工件的校正量，以便基于所述校正量對待焊接工件進行調整完成焊接作業。

本發明所述的一種大型鋼筋骨架焊接的自動校準方法步驟S1中，使用全站儀配合攝影測量系統測量得到每個全局控制點在世界坐標系下的三維坐標，其過程如下：

通過全站儀采集一條對角線的距離，得到作為攝影測量的比例尺；

通過攝影測量系統采集每個全局控制點上編碼點的多個圖像，并對圖像進行處理得到編碼點中心在世界坐標系下的三維坐標。

本發明步驟S1中，對每個標志點編碼點和非編碼點中心的圖像坐標進行定向和三維重建，再加入所述比例尺約束，得到每個全局控制點在世界坐標系下的三維坐標。

本發明所述的一種大型鋼筋骨架焊接的自動校準方法，在使雙目動態測量單元按步驟S2采集全局控制點的圖像前，首先對雙目動態測量單元進行標定，得到雙目動態測量單元的內參數和相對外參數，然后再設置該雙目動態測量單元采集全局控制點的圖像。

本發明所述的一種大型鋼筋骨架焊接的自動校準方法步驟S3中，多個雙目動態測量單元呈陣列分布布局，每個雙目動態測量單元的測量范圍覆蓋至少一個光坐標定位器，并且各個雙目動態測量單元的總測量區域完全覆蓋所有光坐標定位器。