一种膜式水冷壁堆焊路径生成方法
专利汇可以提供一种膜式水冷壁堆焊路径生成方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种膜式 水 冷壁堆焊路径生成方法，该方法采用工业3D相机配合 机器人 进行拍摄，拍摄后点 云 按照 算法 进行路径规划，同时计算 焊枪 姿态 ，得到与 焊接 工艺参数匹配的算法和工作流程，整个过程自动完成，生产效率大大提高；焊接过程通过3D视觉修正由于装夹、 变形 、零件本身尺寸 精度 等因素引起的误差，计算出合理的堆焊路径和焊接参数，本发明方法计算精度高、误差小。，下面是一种膜式水冷壁堆焊路径生成方法专利的具体信息内容。
1.一种膜式水冷壁堆焊路径生成方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
(1)使用机器人新建一个工件坐标系，记作Wobj1，从左到右钢管分别记作P1，P2…Pn，该坐标系原点距离膜式壁下方边沿约100mm，位于膜式壁最左侧两根钢管之间，坐标系Y正方向为延膜式壁钢管轴线向上方向，坐标系x方向为延膜式壁表面水平向右方向；
(2)通过控制系统软件生成膜式壁拍摄点路径，控制机器人抓取3D相机，升降台从下往上运动，机器人运动到指定拍摄点C1、C2、C3…Cm，设备静止后进行拍摄，软件记录拍摄点坐标和拍摄点云信息，完成P1、P2管区域的所有点云信息采集；
(3)通过软件计算分析出每张照片中膜式壁管-板尺寸和位置信息，使用RANSAC算法从点云中提取出圆柱面的点，并计算出圆柱半径和轴线，同时计算出扁钢平面的参数方程；轴线使用点法式表示，x，y，z，Nx，Ny，Nz即轴线经过空间点x，y，z，方向为Nx，Ny，Nz；
(4)通过圆柱参数和扁钢平面参数，新建一个坐标系，记作Wobj_std；Wobj_std坐标系原点与Wobj1坐标原点重合，Y轴正方向为圆柱轴线向上的方向，Z轴正方向为扁钢法线方向；
(5)将步骤(2)中的点云信息坐标转换为Wobj_std，即完成膜式壁特征识别和位置参数识别；
(6)根据识别出的模型参数，对每张照片中的工件进行焊缝路径规划，计算出该路径下的焊枪姿态和工艺参数，最后将路径从上到下进行拼接处理，生成若干条完整的从上到下的堆焊路径。
(7)将步骤(6)中的堆焊路径对应的机器人代码上传到机器人设备中，控制机器人完成膜式壁P1区域的堆焊工作。
(8)将拍摄区域X方向向右平移1根管的间距，重复第(2)步到第(4)步，拍摄出P1和P2区域，对P1已经堆焊区域进行焊缝表面特征识别，找出异常区域；
(9)重复步骤(2)到步骤(8)，即可完成P2，P3…Pn所有区域的堆焊生成工作。
2.根据权利要求1所述的膜式水冷壁堆焊路径生成方法，其特征在于：步骤(6)中，生成若干条完整的从上到下的堆焊路径的方法包括如下步骤，
首先计算圆柱面与平面交线，采用如下方法，
在Wobj_std坐标系下，假设圆柱轴线经过点(x0，y0，z0)，法线方向为(nx，ny，nz)，圆柱半径为R，则平面方程参数经过简化为[0，0，1，-d]，即z＝d；
y＝y0 式1
(x-x0)*(x-x0)+(z-z0)*(z-z0)＝R*R 式2
z＝d 式3
联立式1，2，3，即可求解出圆柱面与扁钢平面的两根交线为(x1，y1，z1，nx，ny，nz)和(x2，y1，z1，nx，ny，nz)；
然后计算圆柱面表面填充路径，方法如下，
根据预先设置的焊缝宽度w，圆柱半径R，以及圆柱面与扁钢交点、角焊缝焊接倾斜角度，可以计算出圆柱面需要几道焊缝填充，以及圆柱面表面填充点坐标；根据圆的几何知识，可以得到每个焊点之间的角度差为θ＝w/2R，焊缝道数n＝∠BQG/θ，采用四舍五入取整数；然后计算调整后的焊缝宽度w＝∠BQG/n*2R；根据每道焊缝的角度θ可以计算出圆柱面表面填充的坐标；
然后计算扁钢填充路径采用如下方法：
根据预先设置焊缝宽度w，圆柱半径R以及扁钢和圆柱交点坐标，可以计算出扁钢需要几道焊缝填充以及修正后的焊缝宽度wp；扁钢焊缝道数m＝D/w，其中D为扁钢填充路径开始和结束点，该点由圆柱填充路径计算时获取；使用四舍五入取整；然后计算调整后的焊缝宽度wd＝D/m；最后计算出每道焊缝边界点坐标；
然后，调整每道焊缝的焊枪姿态如下，
对于圆柱焊接时的姿态，选中圆柱上焊接的两点，焊枪是垂直于两点之间的线段，同时指向圆柱剖面的圆心点，这样计算出圆柱面上每道焊缝姿态；扁钢焊缝姿态调整时考虑焊枪喷嘴是否会与工件发生碰撞，当焊缝位置与圆心距离大于喷嘴半径时，焊枪可以垂直于扁钢平面；然后，预先设置角焊缝、圆柱面焊缝、平面焊缝参数，软件计算出路径后，根据路径类型自动匹配合适的焊接工艺；
最后，从上到下，计算出膜式壁一根钢管最上端位置到最下端位置的焊缝路径，然后将这些焊缝路径拼接为一条完整路径。结合焊枪姿态、焊接工艺参数，即可生成机器人执行代码。
一种膜式水冷壁堆焊路径生成方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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