[发明专利]一种可视化焊接工艺系统的控制方法

权利要求书

1.一种可视化焊接工艺系统的控制方法，其特征在于：包括视觉引导的焊缝寻位技术、冗余激光定位检测技术、焊缝跟踪和激光纠偏技术、机器人自主运动规划技术、自主适应焊接技术和焊缝的缺陷识别技术；

视觉引导的焊缝寻位技术，包括视觉图像采集及预处理、焊缝识别、关键点位置坐标计算、焊缝示教信息和机器人自动路径规划，通过对待焊工件的焊缝图像进行图像处理、计算焊缝起始、终点位置坐标，形成焊缝示教信息；

冗余激光定位检测技术，通过建立基于深度学习模型(深度信念网络(DBN)、卷积神经网络(CNN)和递归神经网络多层感知机(RNN))的视觉识别与定位算法，结合边界像素检测算法，并采用双相机视觉系统实现焊接工件、焊缝轨迹的检测、识别与精准定位；

焊缝跟踪和激光纠偏技术，在机器人焊接系统中集成视觉传感器和激光传感器，实现中厚板多层多道焊过程中的焊缝跟踪和激光纠偏，通过视觉传感进行焊缝跟踪实现实时调整焊接末端运动状态，通过激光传感器实现焊缝纠偏，提高焊接过程中机器人对作业条件变化的适应性，改善焊接过程的运动精度和焊接质量；

机器人自主运动规划技术，在视觉辅助示教信息、人机交互信息及焊接工艺信息的基础上，进行机器人上位机快速路径规划，形成完整的机器人焊接规划信息，建立焊接工作指令库；

自主适应焊接技术，可以适应板材油污，间隙大等缺陷，保证焊接质量；

焊缝的缺陷识别技术，采集焊接后焊缝的图像，基于深度学习的语义分割功能开发气孔及凹坑焊缝缺陷识别定位算法，采集工件图像后，通过深度学习目标检测方法完成焊缝质量检测；

云平台的焊接机器人远程运维技术，通过机器人产品+云平台服务+客户参与的模式，实现机器人应用现场、机器人产品监测中心、云网服务中心的多维分层工业数据监测，以及云平台协同服务方案设计、运营机制共建，云服务平台整体框架。

2.根据权利要求1所述的一种可视化焊接工艺系统的控制方法，其特征在于：所述视觉引导的焊缝寻位技术通过上位机将关键点位空间位置坐标处理为机器人示教信息，引导机器人焊枪末端运动到待焊位置，使焊接机器人具备待焊工件空间位置自适应能力，实现焊接机器人机器视觉智能焊缝寻位。

3.根据权利要求1所述的一种可视化焊接工艺系统的控制方法，其特征在于：所述冗余激光定位检测技术，基于轮廓特征的点集配准方法ICP算法，实现三维要素的轮廓特征或点集的准确匹配及快速识别，利用迭代一步步地算出正确对应关系，多视角配准，实现机器人焊接工件的轮廓测量与识别。

4.根据权利要求1所述的一种可视化焊接工艺系统的控制方法，其特征在于：所述焊缝跟踪和激光纠偏技术，集成视觉传感器和激光传感器配合具体为，控制机器人以5mm/s的速度扫描焊缝并获取结构光焊缝图像，结合每次拍摄图像时机器人工具点坐标与结构光焊缝图像的处理结果，计算焊缝的实际位置，对10组随机焊缝跟踪情况的数据进行分析，系统在对于X轴、Y轴方向的跟踪精度较高，总体平均误差在0.5mm以内，而在Z轴方向的跟踪误差较大，总体平均误差为0.95mm，能够满足中厚板V型角接焊缝跟踪的精度要求。

5.根据权利要求1所述的一种可视化焊接工艺系统的控制方法，其特征在于：所述机器人自主运动规划技术，机器人自主运动规划建立焊接工作指令库，基于自主运动规划结果，通过调用指令库中的相应指令，自动生成完整的机器人运动控制指令和作业执行指令，实现机器人快速路径规划、示教和作业执行。

6.根据权利要求1所述的一种可视化焊接工艺系统的控制方法，其特征在于：所述自主适应焊接技术，使得焊接飞溅率削减10％，焊点品质提升15％，同时能耗也比恒电流降低20％。

7.根据权利要求1所述的一种可视化焊接工艺系统的控制方法，其特征在于：所述焊缝的缺陷识别技术，将焊瘤、存在严重不合格缺陷的焊缝进行定位识别出来。

8.根据权利要求1所述的一种可视化焊接工艺系统的控制方法，其特征在于：所述云平台的焊接机器人远程运维技术，通过云服务平台，采集和监测工业机器人工况、故障和任务信息，可提高设备安全运行率，为预测性故障诊断提供数据支持，从而避免非计划停机带来的人力、财力的浪费，采集和监测机器人的运行状态，实时掌握设备开机率、运行率、利用率、故障率以及OEE的统计信息，以便更加合理地调整车间机器人利用率，从而提高产能和资产回报率，实现机器人的固件远程自动更新升级，实现服务人员远程网络化协同服务，实现本地化人员调度，降低技术服务运营成本。