[发明专利]一种激光扫描焊缝设备的3D扫描焊缝的方法

说明书

一种激光扫描焊缝设备的3D扫描焊缝的方法，将工件放置到变位机上，调整设定好焊接的起弧位置和收弧位置，选择不同的焊缝路径，包括矩形、圆形和复杂形状，机械手装置移动激光扫描焊缝装置来找寻焊缝上的特征点，计算出其他焊缝的位置，得到完整的焊缝位置。

技术领域

本发明设计焊接领域，具体涉及一种激光扫描焊缝设备的3D扫描焊缝的方法。

背景技术

焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程，是制造业中应用非常广泛的一种加工方法。焊接设备通常由焊接机头、机械装置、供电装置和控制装置组成，而自动焊接设备根据工作需要的不同，由电气控制系统，配备送丝机、焊接摆动器、焊缝跟踪器、各种回转驱动装置、工装夹具、滚轮架、焊接电源等组成的一套自动化焊接设备，还包括焊接机器手、环纵缝自动焊机、变位机、焊接中心、龙门焊机等。早年的焊接设备的不具备对焊缝扫描和跟踪的功能，通过人工执行，存在焊接成品率低问题。随着科学技术的不断进步，机械化、自动化、智能化在工业领域的应用逐渐普遍，出现了电弧跟踪和机械跟踪等焊缝跟踪方法，然而，电弧跟踪和机械跟踪在如工件形状要求、角焊缝形式、对接焊缝、焊接方式等方面存在各类局限性，此外，还有精确度不高和速度偏低的问题。近些年，普遍使用的CCD相机以图像处理的方法从视觉图像中识别焊缝，存在易受光干扰、成本高、零部件易损的情况。

激光追踪的技术的出现，克服了CCD相机的不足，基于激光位移传感器的自动焊接控制方法具有非接触、高精度、结构简单等优点，逐步进入工业应用。如，申请号为201610165141.8，申请日为2016年03月22日的中国发明专利公布文件公开了一种自适应焊缝激光扫描装置及控制方法，其扫描装置的位置敏感探测器连接控制器的距离电信号输入端，控制器控制旋转电机的旋转，控制器控制焊接机器人和激光发射装置，激光发射装置、位置敏感探测器、振镜和旋转电机均固定在焊接机器人的焊枪支架上。其控制方法包括接收步骤、激光控制步骤、焊缝定位步骤、焊缝预测步骤、初始扫描控制步骤和工作扫描控制步骤，实现了自适应分精度扫描。然而该方案的操作步骤比较复杂，焊接成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以扫描工件不同的位置、扫描效率高的激光扫描焊缝设备的3D扫描焊缝的方法。

为了解决上述技术问题，本发明包括以下步骤：

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；