一种管管焊接焊枪旋转轴倾角自适应调节系统.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CN107813085A(43)申请公布日2018.03.20(21)申请号201711053244.6(22)申请日2017.10.31(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)发明人洪波汪雷李湘文张贤锌吴宏宝(51)Int.Cl.B23K37/02(2006.01)G06T7/12(2017.01)G06T7/13(2017.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种管管焊接焊枪旋转轴倾角自适应调节系统(57)摘要本发明公开了一种管管焊接焊枪旋转轴倾角自适应调节系统，用于锅炉制造过程中锅筒与对流管焊接存在偏差时，自适应调节焊枪旋转轴倾角以满足管管焊接的技术要求。该系统首先利用基于ELSA传感器进行对流管位置及轮廓识别，运用ELSA算法对对流管的横截面图像信息进行图像边缘检测，得到ELSA传感器采集的管管焊接中对流管的横截面图像的中心点O；运动控制器利用获取的O点坐标控制焊接小车和滑架的伸出长度；焊枪旋转轴倾角自适应调节机构利用弹簧增加机构调节的自由度，使焊枪旋转轴与对流管的中心轴重合；导电螺线管的通电与断电、滑架的伸长与收缩控制整个焊接过程中焊枪旋转轴倾角的自适应调节精度。CN107813085ACN107813085A权利要求书1/1页1.本发明公开了一种管管焊接焊枪旋转轴倾角自适应调节系统，它主要解决现有的焊枪旋转轴倾角调节系统控制复杂，自由度数量不够，功能单一等问题；其特征是：一种管管焊接焊枪旋转轴倾角自适应调节系统包括ELSA传感器、焊枪旋转轴倾角自适应调节机构及运动控制器；该管管焊接焊枪旋转轴倾角自适应调节系统利用ELSA传感器采集管管焊接中对流管的横截面并得到截面图像的中心点O；运动控制器通过读取对流管的横截面图像的中心点信息确定对流管位置并通过焊枪旋转轴倾角自适应调节机构末端定位杆调节焊枪旋转轴的倾角。2.根据权利要求1所述的一种管管焊接焊枪旋转轴倾角自适应调节系统，发明了一种ELSA传感器，其特征是：该ELSA传感器主要基于视觉传感器与ELSA算法；视觉传感器用于采集管管焊接中对流管的横截面图像，ELSA算法对对流管的横截面图像信息进行图像边缘检测，将截面形状长轴与短轴的交点作为对流管横截面的中心点。3.根据权利要求2所述的一种ELSA传感器，发明了一种ELSA算法，其特征是：该算法利用图像梯度性质，在ELSA传感器采集管管焊接中对流管的横截面图像的（x,y）位置处寻找边缘的强度和方向，建立梯度向量，分别在横向位置和纵向位置检测梯度向量变化率最大的（x，y）坐标值，分别连接横向位置和纵向位置两个梯度向量变化率最大的两个点，连线交点O的坐标为ELSA传感器采集管管焊接中对流管的横截面图像的中心位置坐标。4.根据权利要求1所述的一种管管焊接焊枪旋转轴倾角自适应调节系统，发明了一种焊枪旋转轴倾角自适应调节机构，其特征是：该焊枪旋转轴倾角自适应调节机构包括转轴、滑架、导电螺线管、支撑工件、定位杆、弹簧等部件；转轴、滑架分别用来调整焊枪旋转轴倾角自适应调节机构的旋转角度和伸出的长度；通过控制导电螺线管是否通电以及电流大小来调节导电螺线管的磁性大小；支撑工件用来提供焊接焊枪旋转轴自适应调节机构旋转过程中所需的刚度；定位杆用来确定焊枪旋转轴的倾角；弹簧用来提供焊枪旋转轴倾角自适应调节过程中所需的自由度。2CN107813085A说明书1/3页一种管管焊接焊枪旋转轴倾角自适应调节系统技术领域[0001]本发明主要涉及自动化焊接领域，具体涉及一种管管焊接焊枪旋转轴倾角自适应调节系统。背景技术[0002]目前，在工程机械、海工装备、轨道车辆、锅炉行业等大型机械制造行业中，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已经成为焊接技术的发展趋势。而在锅炉行业焊接生产过程中，仍存在大量的手工焊接现象，主要是因为锅筒直径比较小，锅炉中对流管、换热管等管道很多，在目前的工装条件下，管道的装配精度还不够高，对流管装配过程中无法沿锅筒的半径进行准确装配，一般会出现5°以内的安装误差，因此锅炉的焊接生产过程中对自动化焊接专机的体积和灵活性提出了很高的要求。[0003]为了在焊接过程中能够让焊接专机识别锅炉中对流管、换热管等管道的位置并能够判断出管道的中心，多传感器技术得到了发展和应用。在锅炉行业的焊接生产过程中，主要是采用视觉传感器识别管道的形状，再利用复杂的图像处理算法进行管道中心位置的判断，传感器技术与复杂算法的融合使得机械设备更加智能化，同时也使得焊接专机的体积更小；辅以更加柔性化的焊枪旋转轴倾角自适应调节系统，使得焊接专机更加灵活。发明内容[0004]为了解决现有的焊枪旋转轴倾