[发明专利]基于3D视觉的高铁枕梁工艺孔自动焊接方法

权利要求书

1.基于3D视觉的高铁枕梁工艺孔自动焊接方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤1、人工吊装枕梁到移栽工作站，将枕梁定位夹紧在固定座上，并通过多个下压板压合住枕梁；

步骤2、枕梁装夹完毕后，移栽工作站启动，移栽轨道将定位固定好的枕梁传输至工作区域；

步骤3、设定好当前的工件坐标，驱动3D相机至枕梁上方；

步骤4、3D相机启动视觉扫描零件，分析轮廓数据并对缺陷进行补偿修正，接着逆向重构模型，接着由计算机进行切片参数设置并生成机器人轨迹路径，同时设定好打印焊接工艺参数；

步骤5、工业机器人驱动3D相机返回机器人工具快换装置处，重复步骤3的内容将3D相机放置回固定部上，并切换为焊枪头，继续返回枕梁上方；

步骤6、启动激光焊接，焊接完成后重复步骤3的内容将焊枪头放置回固定部上，并切换为激光清洗头，继续返回枕梁上方进行层间激光清洗；

步骤7、焊接完成后的工件人工吊装工件出工作站进行热处理，同时重复步骤1至步骤6完成其余工业的加工。

2.根据权利要求1所述的自动焊接方法，其特征在于：步骤3进一步包括：

步骤3-1、工业机器人首先驱动至机器人工具快换装置处，到位后再精确驱动至3D相机处；

步骤3-2、当工业机器人的机械臂位于3D相机正上方时，继续缓慢下降直至两个快换锁头接合，接合完毕后旋转气缸带动转动部转动脱离活动部；

步骤3-3、工业机器人继续启动，使得3D相机脱离其固定部，并继续驱动至枕梁上方。

3.根据权利要求1所述的自动焊接方法，其特征在于：步骤6中激光焊接以焊机作为热源、金属丝材作为成形材料，规划出连续螺旋上升切片路径进行熔覆打印。

4.根据权利要求1所述的自动焊接方法，其特征在于：步骤4中由计算机进行切片参数设置并生成连续螺旋上升切片路径，过程如下：

步骤4-1、对打印工件的模型进行切片处理，将模型沿Z轴方向分成若干平面；

步骤4-2、寻找相邻层，利用相对位置高的层减去相对位置低的层，得到层高；然后在首层切片上随机取一点作为起始点，求出相邻两点之间Z方向的偏移高度；

步骤4-3、寻找下一层的起始点，要求该点与上一层末端点的距离最近，将上一层末端点与该层起始点连接起来；

步骤4-4、依次重复步骤4-1至步骤4-3，直至连接整个工件的所有路径点，生成连续的螺旋上升路径。

5.根据权利要求4所述的自动焊接方法，其特征在于：步骤4-1进一步包括：

步骤4-1a、将模型沿Z轴方向分成若干三角面片，得到三维模型在Z轴方向上的最大值和最小值，考虑预留加工余量，计算出总层数：

式中，表示三维模型在Z轴方向上的最大值，表示三维模型在Z轴方向上的最小值，表示分层高度，为调节系数，为在预设的分层高度的基础之上加上调节系数以保证加工余量；

步骤4-1b、将n层中每一层的每一块三角面片存储在动态数组中，查询每一块三角面片的值，若，则将当前的三角面片存储在动态数组的第j个分组中；若，则将当前的三角面片存储在动态数组的第j-1个分组中；若，则将当前的三角面片存储在动态数组的第j+1个分组中；

其中，表示第j个分组的高度，表示第j+1个分组高度，该高度由三维模型在Z轴方向上的最小值和最大值取中间值之后加上分层高度与分组数的乘积得出：

式中，表示三维模型在Z轴方向上的最小值，表示三维模型在Z轴方向上的最大值，表示分层高度，表示分组数。

6.根据权利要求1所述的自动焊接方法，其特征在于：

在焊接工作开始前计算避让面：通过增加预定个数的避让面进行避让，以外围轮廓进行划分，虚拟面通过软件进行控制；

检测焊枪碰撞半径，参照为枪头中心线，虚拟面创建完成，在不同位置设置避让角度进行避让，根据靠工件外部边缘的远近来自动规避角度。