本發(fā)明涉及自動焊接，特別是一種鍋爐膜式壁的自動焊接方法。

背景技術：

1、在現(xiàn)有技術中，隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化步伐的加快，焊接技術與焊接水平得到了高速發(fā)展和迅猛提高，視覺識別跟蹤焊接技術已深入到工業(yè)生產(chǎn)的各行各業(yè)和各個環(huán)節(jié)，焊縫跟蹤視覺傳感器憑借著非接觸、穩(wěn)定性高和圖像清晰直觀等特點在眾多傳感器中脫穎而出，已成為目前在焊接領域應用最廣泛的傳感器之一。而鍋爐膜式壁是一種常見的鍋爐壁結構，它是由一系列平行排列的垂直金屬管組成的壁面結構，這些金屬管形成了一個膜式墻面。鍋爐內(nèi)燃燒過程中的高溫煙氣通過這些管道，傳遞熱量給其中的水或蒸汽。

2、但是，在實際生產(chǎn)過程中，一個視覺識別設備同時只能跟蹤一條焊縫，機同一時間只能實現(xiàn)一條焊縫的焊接操作，如果想實現(xiàn)對如鍋爐膜式壁具有多條焊縫的工件進行多焊縫同時焊接，只能通過增設視覺識別設備來實現(xiàn)，這無疑會顯著增加設備的成本。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種通過一個激光視覺傳感器檢測一個位置，實現(xiàn)對四條焊縫的自動焊接，有效提高焊接效率，降低生產(chǎn)成本的鍋爐膜式壁的自動焊接方法。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明設計的鍋爐膜式壁的自動焊接方法，包括激光視覺傳感器和焊接裝置，所述激光視覺傳感器包括用于向待焊接工件發(fā)射線形激光的激光發(fā)射器、用于獲取激光線與工件焊縫相交圖像的相機和用于對相機獲取的激光線與工件焊縫相交圖像進行處理得到焊點位置的圖像處理模塊，所述焊接裝置包括與工件四條焊縫對應設置的第一焊槍、第二焊槍、第三焊槍和第四焊槍，焊接時按以下步驟進行焊接：

3、s1.激光發(fā)射器、相機和圖像處理模塊安裝在工件移動的路徑上并保持靜止，同時保證相機能獲取一處激光線與鍋爐膜式壁焊縫相交圖像；

4、s2.第一焊槍和第二焊槍安裝在工件移動的路徑上并位于激光視覺傳感器前方，第三焊槍和第四焊槍安裝在工件移動的路徑上并位于第一焊槍和第二焊槍，且第一焊槍、第二焊槍、第三焊槍和第四焊槍被設置為能根據(jù)圖像處理模塊計算的焊點位置移動并對準焊縫；

5、s3.根據(jù)已知工件信息，以及圖像處理模塊計算的焊點位置計算得到其余三個焊點的位置；

6、s4.第一焊槍、第二焊槍、第三焊槍和第四焊槍根據(jù)步驟s3中計算得到的焊點位置對應移動，使得工件焊縫上所有的點移動到焊槍下，完成焊接。

7、進一步的方案是，步驟s2中，第一焊槍和第二焊槍相互平行設置并位于工件上方，第三工件和第四工件相互平行設置并位于工件下方，所述激光視覺傳感器位于第三工件和第四工件同側。

8、進一步的方案是，步驟s3中，根據(jù)已知工件信息，以及圖像處理模塊計算的焊點位置通過以下步驟計算其余三個焊點的位置：

9、a.根據(jù)已知工件信息建立工件截面數(shù)學模型得到a圖，其中：扁鋼長度為l、高度為h、管件半徑為r；管件與扁鋼表面觸點為p；a1、a2、a3和a4為扁鋼截面的四個角的位置；b1和b2分別是a1和a2沿扁鋼上表面在管件表面的投影位置；b3和b4分別是a3和a4沿扁鋼下表面在管件表面的投影位置；

10、b.根據(jù)a圖結合已知圖像處理模塊計算的焊點位置a1，得到：

11、a1＝(0,ya1,za1)，

12、b1＝(0,yb1,zb1)，

13、p＝(0,yp,zp)，

14、

15、c.根據(jù)以下公式求a2b2,a3b3,a4b4：

16、

17、θ＝asin(r/(za2-zp))，

18、則b2＝(0,yp-r(1-cosθ),zp-r*sinθ)，

19、同理可求得b3和b4的位置；

20、d.根據(jù)a1b1,a2b2,a3b3,a4b4得到四處焊接位置為：

21、

22、進一步的方案是，步驟s4中，第一焊槍、第二焊槍、第三焊槍和第四焊槍根據(jù)步驟s3中計算得到的焊點位置并按以下步驟移動：

23、a.開始焊接前，先將第一焊槍和第二焊槍分別對準工件上側兩條焊縫位置，第一焊槍和第二焊槍位置清零；

24、b.設第一焊槍和第二焊槍在i時刻的焊接位置為：

25、

26、c.i＝0時開始計算，當i＝n時，共計算出了n組w數(shù)據(jù)，此時對n組數(shù)據(jù)進行均值濾波：并將該結果記為wb：

27、

28、其中n＝9；

29、d.開始焊接，工件開始移動，i時刻，第一焊槍和第二焊槍應移動的位置為：

30、

31、e.當工件移動到第三焊槍和第四焊槍工作區(qū)域時，將第三焊槍和第四焊槍分別對準工件下側兩條焊縫位置，第三焊槍和第四焊槍位置清零；

32、f.此時第一焊槍、第二焊槍、第三焊槍和第四焊槍同時工作進行焊接，第一焊槍、第二焊槍、第三焊槍和第四焊槍的位置分別為：

33、

34、其中，t為工件從第一焊槍和第二焊槍移動到第三焊槍和第四焊槍處的耗時。

35、本發(fā)明所設計的鍋爐膜式壁的自動焊接方法，通過一個激光視覺傳感器檢測一個焊縫焊點的位置，經(jīng)過處理計算可獲得其余三條焊縫的信息，無需額外的視覺識別設備，并通過移動焊槍實現(xiàn)準確對準焊縫，即可實現(xiàn)對四條焊縫的自動焊接，有效提高焊接效率，降低生產(chǎn)成本。

技術特征：

1.一種鍋爐膜式壁的自動焊接方法，包括激光視覺傳感器和焊接裝置，其特征是，所述激光視覺傳感器包括用于向待焊接工件發(fā)射線形激光的激光發(fā)射器、用于獲取激光線與工件焊縫相交圖像的相機和用于對相機獲取的激光線與工件焊縫相交圖像進行處理得到焊點位置的圖像處理模塊，所述焊接裝置包括與工件四條焊縫對應設置的第一焊槍、第二焊槍、第三焊槍和第四焊槍，焊接時按以下步驟進行焊接：

2.根據(jù)權利要求1所述的鍋爐膜式壁的自動焊接方法，其特征是，步驟s2中，第一焊槍和第二焊槍相互平行設置并位于工件上方，第三工件和第四工件相互平行設置并位于工件下方，所述激光視覺傳感器位于第三工件和第四工件同側。

3.根據(jù)權利要求1所述的鍋爐膜式壁的自動焊接方法，其特征是，步驟s3中，根據(jù)已知工件信息，以及圖像處理模塊計算的焊點位置通過以下步驟計算其余三個焊點的位置：

4.根據(jù)權利要求3所述的鍋爐膜式壁的自動焊接方法，其特征是，步驟s4中，第一焊槍、第二焊槍、第三焊槍和第四焊槍根據(jù)步驟s3中計算得到的焊點位置并按以下步驟移動：

技術總結
本發(fā)明涉及一種鍋爐膜式壁的自動焊接方法，包括激光視覺傳感器和焊接裝置，該方法通過一個激光視覺傳感器檢測一個焊縫焊點的位置，經(jīng)過處理計算可獲得其余三條焊縫的信息，無需額外的視覺識別設備，并通過移動焊槍實現(xiàn)準確對準焊縫，即可實現(xiàn)對四條焊縫的自動焊接，有效提高焊接效率，降低生產(chǎn)成本。

技術研發(fā)人員：王一剛,程榮源,金軍挺,徐亞男
受保護的技術使用者：寧波易焊智能科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/26