[发明专利]一种管板定位焊接方法

说明书

本发明公开了一种管板定位焊接方法，包括确定管板圆孔与十字激光相交的边界点，采用二维圆拟合算法，得到管孔在工业相机坐标系下的位置，移动焊枪到达管孔的焊接位置，调整焊枪焊接姿态，记录焊枪的实时位置完成标定，根据该旋转角度将CAD图纸的圆心坐标转换为实际工件坐标系，将偏差量信息补偿到焊接位置后进行焊接。本发明可以对每个管孔进行精确的定位，大大提高了生产效率和焊接质量，可以在不转动工件的前提下将CAD模型根据坐标变换，增加了设备的便捷性，焊枪与十字激光三维定位传感器相对位置标定方法简洁有效，结合基于弧压信号的焊枪实时调整以及一种多区间的工艺参数调整方法，提高了焊接质量。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其涉及一种管板定位焊接方法。

背景技术

我国目前现有的管板焊接手段主要有以下三种方式：

第一种：按照管孔的排列顺序，通过人工手动的方式依次将管子焊接到管板上，此种方式生产效率低下而且对操作人员工艺控制水平要求极高，焊接质量其极不稳定。

第二种：按照管孔的排列顺序，通过人工手动操作半自动化的管板焊接专机逐个的将管子焊接到管板上，此种方式靠半自动管板专机的定位芯轴进行定位，磨损后严重影响焊接效率。而且此种方式对人工的焊接工艺水平要求较高，其效率相对于人工纯手动的方式有所提高，但是完全依靠人工操作，不能实现全自动化，生产效率较低。

第三种：此种方式是目前较为先进的全自动化生产方式，此类系统通过纯二维视觉传感器来定位每个圆孔的二维坐标，并结合激光位移传感器测量的管板两端的深度来推算每个管孔的深度变化（认为管板是一个标准平面）。这种方式在一定程度上可以实现自动化焊接，但是由于焊接过程中管孔会氧化变色以及整个板面在打底焊接后会出现桶形变形或者枕形变形，所以由于此种方式不能准确的识别每个管孔的深度信息，在焊接的过程中会导致焊枪到位不足的情况，此种情况焊接的管孔会出现焊接不合格的情况。需要操作人员及时调整给进量，会降低焊接效率。

现有的全自动管板焊接系统一般采用机器人或者三维直线运动执行机构作为动作执行主体，焊枪所在运动轴具备旋转轴带动焊枪按照固定半径和焊接角度进行完整的单个管孔焊接。其测量系统包含二维视觉测量传感器和激光测距传感器。整个系统的工作步骤如下：

1. 在新的管板工件摆放到焊接工位后，需要对焊接工件的摆放角度进行调整，使得工件的管板平面完全与管板X方向的行走轴平行，如果倾斜角度偏差过大，钨极就会脱离焊缝而焊到管壁。

2. 由于采用点激光测距，无法对每个管孔都进行深度测量，只能测量管板最左侧与最右侧的两个端点的深度，从而计算整个管板面相对于焊接系统X轴的倾斜角度。

3. 根据上一步计算得到的管板面相对于焊接系统X轴的倾斜角度，模拟计算每个管孔在此倾斜斜率影响下的深度变化量。并根据模拟的深度变化量来到达拍照位置。

4. 到达拍照位置后，相机进行拍照，得到当前管孔的左右和上下偏差，深度偏差由模拟值给出。控制系统根据这个偏差量进行到位焊接。

后两个步骤中，其深度信息是虚拟的，而不是每个圆孔进行单独计算深度。

发明内容

针对现有技术不能对管孔圆心精确定位、不能准确的识别每个管孔的深度信息、焊接精度差、焊接效率低、便捷性差的问题，本发明提供了一种管板定位焊接方法。

本发明是这样实现的，一种管板定位焊接方法包括：

步骤一、调整十字激光到达待标定管孔的中心位置，根据标定好的十字激光截面与工业相机成像面的几何关系，采用激光三角测量原理计算十字激光上每个像素点在工业相机坐标系下的三维坐标，根据深度变化信息，得到P_left，P_right，P_up，P_down这四个管板圆孔与十字激光相交的边界点；