[发明专利]一种激光扫描焊缝设备的3D扫描焊缝的方法

权利要求书

1.一种激光扫描焊缝设备的3D扫描焊缝的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将工件放置到变位机上，并调整设定好焊接的起弧位置和收弧位置，激光扫描焊缝设备包括机械手装置和激光扫描焊缝装置；

B、选择焊缝路径：

(1)焊缝路径为矩形：

a、机械手装置将激光扫描焊缝装置移动到工件扫描位置处，激光扫描器发出激光到工件的第一相交面上得到若干个垂直扫描点以及工件的第二相交面上得到若干个水平扫描点，其中一个垂直扫描点的坐标为：

X₁＝L×cos(90°-2θ)，

Y₁＝L×sin(90°-2θ)，

其中L为反射镜装置和激光扫描器发出激光的相交点与其中一个垂直扫描点的直线距离，θ为激光扫描器发出激光与垂直面的夹角；

b、通过线性拟合将若干个垂直扫描点拟合成第一直线，通过线性拟合将若干个水平扫描点拟合成第二直线，并模拟找到第一直线和第二直线的第一相交点；

c、机械手装置移动激光扫描焊缝装置，移动激光扫描焊缝装置重复上述扫描操作，得到第二相交点、第三相交点、第四相交点、第五相交点、第六相交点、第七相交点、第八相交点，通过第一相交点和第二相交点得到第一焊接直线，通过第三相交点和第四相交点得到第二焊接直线，通过第五相交点和第六相交点得到第三焊接直线，通过第七相交点和第八相交点得到第四焊接直线，最后通过第一焊接直线、第二焊接直线、第三焊接直线和第四焊接直线得到矩形焊接路径；

(2)焊缝路径为圆形：

a、机械手装置将激光扫描焊缝装置移动到工件扫描位置处，所述激光扫描焊缝装置包括装置座体和第一转动电机，所述装置座体包括第一座体和第二座体，所述第一座体和第二座体垂直设置，在第一座体内设有第一腔体，在第二座体内设有第二腔体，第一腔体和第二腔体相通且第一腔体处于第二腔体的上方，在第一座体和第二座体的左右连接处分别设有第一扫描口和第二扫描口，第一转动电机与装置座体连接，在第一腔体内设有反射镜装置，反射镜装置的一端与第一转动电机的驱动端连接，在第二腔体内设有激光扫描器，第一转动电机控制反射镜装置转动，激光扫描器发出激光并通过转动的反射镜装置反射到工件的第一相交面上得到若干个垂直扫描点以及工件的第二相交面上得到若干个水平扫描点，其中一个垂直扫描点的坐标为：

X₁＝L×cos(90°-2θ)，

Y₁＝L×sin(90°-2θ)，

其中L为反射镜装置和激光扫描器发出激光的相交点与其中一个垂直扫描点的直线距离，θ为激光扫描器发出激光与垂直面的夹角；

b、通过线性拟合将若干个垂直扫描点拟合成第一直线，通过线性拟合将若干个水平扫描点拟合成第二直线，并模拟找到第一直线和第二直线的第一相交点；

c、机械手装置移动激光扫描焊缝装置，移动激光扫描焊缝装置重复上述扫描操作，得到第二相交点、第三相交点；通过三个相交点得出三个相交点所在圆形的圆心坐标值和半径；

(3)焊缝路径为复杂形状：将焊缝路径分解成直线形和圆弧组合形式，然后由上述矩形焊缝路径和圆形焊缝路径的循迹方式来得出。

2.按权利要求1所述的激光扫描焊缝设备的3D扫描焊缝的方法，其特征在于：在步骤(2)中得出三个相交点所在圆形的圆心坐标值和半径的方法为：令第一相交点的坐标为(x₁，y₁，z₁)，第二相交点的坐标为(x₂，y₂，z₂)，第三相交点的坐标为(x₃，y₃，z₃)；

得出：

A₁x+B₁y+C₁z+D₁＝0； (a)

其中：

A₁＝y₁·z₂-y₁·z₃-z₁·y₂+z₁·y₃+y₂·z₃-y₃·z₂；

B₁＝-x₁·z₂+x₁·z₃+z₁·x₂-z₁·x₃-x₂·z₃+x₃·z₂；

C₁＝x₁·y₂-x₁·y₃-y₁·x₂+y₁·x₃+x₂·y₃-x₃·y₂；

D₁＝-x₁·y₂·z₃+x₁·y₃·z₂+y₁·x₂·z₃-y₁·x₃·z₂-x₂·y₃·z₁+x₃·y₂·z₁；

根据圆心到三点的距离都为半径得出：

R²＝(x₁-x)²+(y₁-y)²+(z₁-z)²； (b)

R²＝(x₂-x)²+(y₂-y)²+(z₂-z)²； (c)

R²＝(x₃-x)²+(y₃-y)²+(z₃-z)²； (d)

由(b)＝(c)得出：

2(x₃-x₁)x+2(y₃-y₁)y+2(z₃-z₁)z+x₁²+y₁²+z₁²-x₃²-y₃²-z₃²＝0； (e)

记为：A₂x+B₂y+C₂z+D₂＝0；

由(b)＝(d)得出：

2(x₃-x₁)x+2(y₃-y₁)y+2(z₃-z₁)z+x₁²+y₁²+z₁²-x₃²-y₃²-z₃²＝0； (f)

记为：A₃x+B₃y+C₃z+D₃＝0；

联合(a)、(e)、(f)得出：

解得圆心坐标为：

半径为：

得到圆形的焊接路径。