[发明专利]焊接偏差测定方法、装置和自动焊接系统

说明书

本发明公开一种焊接偏差测定方法、装置和自动焊接系统，所述方法包括：获取第一熔池图像和第二熔池图像，其中，所述第一熔池图像为基准熔池图像；分别提取所述第一熔池图像和所述第二熔池图像的焊枪位置信息和焊缝位置信息；根据所述第一熔池图像和所述第二熔池图像的焊枪位置信息和焊缝位置信息，计算获得焊接偏差值。在获得焊接偏差值之后，根据现有的焊缝跟踪技术的实际经验，判断该偏差是否能满足焊缝跟踪的偏差要求，如果满足，则表明可根据焊枪与焊缝之间的位置偏差进行基于焊缝跟踪的自动焊接，本发明具有实时监测熔池和观测焊缝位置的优势，不存在超前监测误差，同时只需要普通CCD摄像机拍照即可，节省了自动焊接设备成本。

技术领域

本发明涉及智能焊接技术领域，特别涉及一种焊接偏差测定方法、装置和自动焊接系统。

背景技术

在石油化工现场施工中，管道自动焊接一直是研究的热点。管道自动焊接的核心问题在于如何实现管道焊缝的精准跟踪引导，进而实时控制焊接机器人的焊枪运行轨迹，以满足焊接质量的要求。

早期研究焊缝跟踪的方法主要基于探针接触式传感、电磁传感、超声波传感、电弧传感和红外传感等，近年来由于视觉传感具有应用范围广、无接触、跟踪精度高等优势，焊缝视觉跟踪已成为智能化焊接行业研究的热点。焊缝视觉跟踪技术一般可分为主动视觉传感和被动视觉传感两大类。主动视觉传感主要采用相机结合光源和相机结合结构光的方法，该方法采用超前监测的方式，即视觉监测位置与焊接位置存在着一定的前视距离。超前监测的优势在于采集焊缝的图像能够有效的避免焊接过程中电弧光和焊渣飞溅的干扰，焊缝图像的质量得到明显提高，缺点是无法实时观测到熔池形貌变化和焊缝的位置，且给焊缝视觉跟踪系统引入了超前误差，导致焊缝视觉跟踪精度不够理想。被动视觉传感是利用焊接过程中熔池的高亮状态或是对电弧光的反射来获得焊缝图像，该方法具有实时监测熔池和观测焊缝位置的优势，并且不存在超前监测误差，但焊接过程中电弧光和焊渣飞溅非常强烈，以至于被动视觉传感方式获取的图像受干扰严重，准确定位焊丝尖端位置困难。

实时焊缝跟踪技术的关键点在于能够同时获取焊缝和焊丝尖端的位置信息，根据焊缝和焊丝尖端的相对位置即可测定出偏差量。普通CCD摄像机抗弧光能力较弱，无法同时获取两者的清晰图像，而专业焊接摄像机价格昂贵，导致自动焊接设备成本增加，不利于自动焊接设备的推广应用。经研究分析大量的由普通CCD摄像机采集的熔池图像后发现，熔池图像中焊枪轮廓较为清晰，更容易辨别，因此针对焊枪轮廓这一特征提出焊接偏差测定方法，并对该方法进行可行性分析，是有必要的，该焊接偏差测定方法对实时快速测定焊接偏差，降低设备成本，实现智能化焊接具有重大意义。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种焊接偏差测定方法、装置和自动焊接系统，旨在解决根据焊缝和焊丝尖端的相对位置测定出偏差量难以准确实现的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种焊接偏差测定方法，包括如下步骤：

获取第一熔池图像和第二熔池图像，其中，所述第一熔池图像为基准熔池图像；

分别提取所述第一熔池图像和所述第二熔池图像的焊枪位置信息和焊缝位置信息；

根据所述第一熔池图像和所述第二熔池图像的焊枪位置信息和焊缝位置信息，计算获得焊接偏差值。

可选地，所述第一熔池图像和所述第二熔池图像为焊枪处在摆动极限位置拍摄的熔池图像。

可选地，所述焊枪位置信息为焊枪轮廓信息，所述焊缝位置信息为焊缝轮廓信息；

所述分别提取所述第一熔池图像和所述第二熔池图像的焊枪位置信息和焊缝位置信息的步骤，包括：

分别提取所述第一熔池图像和所述第二熔池图像的焊枪轮廓信息和焊缝轮廓信息。

可选地，根据所述第一熔池图像和所述第二熔池图像的焊枪位置信息和焊缝位置信息，计算获得焊接偏差值的步骤，包括：