一种用于锅炉内壁相贯线焊缝的识别方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108280456A(43)申请公布日2018.07.13(21)申请号201810047856.2(22)申请日2018.01.17(71)申请人湘潭大学地址411105湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘27号湘潭大学(72)发明人李湘文吴宏宝洪波张贤锌芦川(51)Int.Cl.G06K9/60(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种用于锅炉内壁相贯线焊缝的识别方法(57)摘要一种用于锅炉内壁相贯线焊缝的识别方法，应用于锅炉内壁与对流管的相贯线焊接。通过环状激光视觉传感器采集图像，经图像分割，识别对流管的偏转度、截面中心并计算出倾角。调整伺服转盘使定位杆的翻转面与对流管正投影面平行,调整翻转机构使定位杆与对流管平行，移动定位杆使其位于对流管正上方，伸缩机构将定位杆伸长并与对流管对中。环状视觉传感器对焊缝坡口进行扫描，对扫描信号进行拟合及平滑处理，得出相贯线焊缝。此方法算法简单，能快速准确识别对流管倾角及焊缝位置，焊枪定位杆倾角调节步骤少，焊接误差小、效率高。CN108280456ACN108280456A权利要求书1/1页1.一种用于锅炉内壁相贯线焊缝的识别方法，其特征在于，通过环状激光视觉传感器识别对流管姿态，调整焊枪定位杆倾角，最后利用环状视觉传感器扫描并识别相贯线焊缝。2.根据权利要求1所述的识别对流管姿态，其特征在于:通过环状激光视觉传感器采集图像，经图像分割得到对流管柱体边缘与截面图像，柱体边缘中线即为对流管轴心线垂直向下的投影，并以中线上任一点为坐标原点建立二维坐标系即可得到对流管的偏转度；对流管截面图像为标准椭圆，将长轴与短轴连接得到的交点即为截面中心，利用短轴与长轴的比值即可计算出对流管的倾角。3.根据权利要求1所述的调整焊枪定位杆倾角，其特征在于:结合权利要求2得到的对流管偏转度、截面中心及倾角，调整伺服转盘使定位杆的翻转面与对流管正投影面平行,调整翻转机构使定位杆与对流管平行，移动定位杆使其位于对流管正上方，伸缩机构将定位杆伸长并与对流管对中。4.根据权利要求1所述的利用环状视觉传感器扫描并识别相贯线焊缝，其特征在于:结合权利要求2、3，环状视觉传感器与相贯线焊缝正对，环状视觉传感器对焊缝坡口进行扫描，对扫描信号进行拟合及平滑处理，得出相贯线焊缝。2CN108280456A说明书1/4页一种用于锅炉内壁相贯线焊缝的识别方法技术领域[0001]本发明主要涉及焊接自动化领域，尤其涉及一种用于锅炉内壁相贯线焊缝的识别方法。背景技术[0002]目前，在机械装配、海工装备、轨道车辆、大型压力容器行业等机械制造行业中，手工焊接已逐渐退出生产线，自动化焊接机器人、自动化焊接专机以及智能化焊接技术已经成为焊接技术发展的主要趋势。[0003]在上述工程中，存在大量管管焊接的情况，尤以斜交居多，特别是在锅炉行业，对流管与锅炉筒壁的装配通常存在角度误差，致使对流管与锅炉筒壁斜交，由于锅炉内径较小，对流管数量多，人工焊接难度较大，焊接环境差，焊接过程费时费力，故焊接机器人自动焊接将逐步取代人工焊接。[0004]针对斜交的管管焊接，传统方法通常为在主管与直管圆柱表面的数学模型基础上，利用空间几何数学方法推导出空间相贯线的数学模型，并将此相贯线作为焊缝坡口，再将数学模型输入到焊接机器人的控制机构实现自动焊接。此方法过程复杂，计算规模庞大，且计算得出的相贯线焊缝与实际焊缝坡口偏差往往较大，因此焊接误差较大，而对流管与锅炉筒壁的装配焊接精度要求较高，故噬待一种算法简单、精度高的斜交管管焊接方法。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种用于锅炉内壁相贯线焊缝的识别方法，应用于锅炉内壁与对流管的相贯线焊接。该方法算法简单，能快速准确识别对流管倾角及焊缝位置，焊枪定位杆倾角调节步骤少，保证焊接质量可靠性并且精度高。[0006]为达到此目的，本发明采用以下技术方案：[0007]通过环状激光视觉传感器采集图像，经图像分割，识别对流管的偏转度、截面中心并计算出倾角。调整伺服转盘使定位杆的翻转面与对流管正投影面平行,调整翻转机构使定位杆与对流管平行，移动定位杆使其位于对流管正上方，伸缩机构将定位杆伸长并与对流管对中。环状视觉传感器对焊缝坡口进行扫描，对扫描信号进行拟合及平滑处理，得出相贯线焊缝。[0008]其中图像分割可采用边缘检测法、聚类分析法、数学形态法、遗传算法等。图像分割后得到对流管柱体边缘与截面图像，边缘中线即为对流管轴心线垂直向下的投影，并以中线上任一点为坐标原点建立二维坐标系即可得到对流管的偏转度；对流管截面图像为标准椭圆，将长轴与短轴连接得到的交点即为截面中心，利用短轴与长轴的比值即可求出对流管的倾角。[0009]经伸缩机构将定位杆与