提高金属保温杯焊缝光滑度的方法及其自动焊接设备技术

本发明专利技术公开了一种提高金属保温杯焊缝光滑度的方法及其自动焊接设备，所述方法包括以下步骤：焊缝数据采集步骤；筛选焊缝数据步骤；局部多项式拟合步骤；控制焊接步骤。所述使用所述方法的自动焊接设备，包括数据测量装置，自动焊接设备，所述自动焊接设备为激光焊接装置，和用于运送和定位待焊接金属保温杯的四动力独立传送单向循环装置，所述四动力独立传送单向循环装置包括底座200，传送导轨201，传送导轨的下面设有单向驱动机构，在相邻的传送导轨201的衔接部设有滑动座的转轨机构。本发明专利技术能够提升金属保温杯端口的焊接质量和焊接速度，减轻劳动强度，具有广泛的应用市场和巨大的经济效益。

The method of improving the smoothness of the weld seam of metal insulating cup and its automatic welding equipment

The invention discloses a method for improving the weld smoothness of metal thermal insulation cups and an automatic welding device. The method comprises the following steps: data acquisition steps of welding seam, screening welding data steps, local polynomial fitting steps, and controlling welding steps. The automatic welding equipment using the method, including the data measuring device, automatic welding equipment, the automatic welding equipment for laser welding device, and used for transporting and positioning for welding power transmission four independent metal insulation Cup one-way circulation device, the four independent power transmission one-way circulation device comprises a base 200, transfer the transfer guide rail 201, a one-way driving mechanism, a transition mechanism of the sliding seat in the adjacent track 201 junction. The invention can improve the welding quality and welding speed of the metal thermal cup port, reduce labor intensity, and has wide application market and huge economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
提高金属保温杯焊缝光滑度的方法及其自动焊接设备
本专利技术涉及一种提高金属保温杯焊缝光滑度的方法，以及使用该方法的自动焊接设备。
技术介绍
金属保温杯(如不锈钢保温杯、钛保温杯等)为薄壁圆筒形，其内胆和外壳分别经滚压、水涨成型后，两者在端口处需要焊接在一起。所述内胆和外壳之间在端口处的缝隙我们称之为待焊接的缝隙(也称焊缝)。目前，金属保温杯端口焊缝的焊接，都还停留在手工操作的水平，加工者用手转动待焊接的金属保温杯，使端口焊缝在激光焊接设备或氩弧焊接设备的焊枪下转动，焊枪不动焊缝动，完成焊缝的焊接。手工操作焊接的保温杯端口，焊接质量因人而异，不易控制，且劳动强度大，效率低下。人们尝试利用焊接机器人对金属保温杯端口焊缝进行焊接，但由于所述焊缝为空间不规则曲线，焊接的焊缝光滑度不够理想，甚至出现锯齿状。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高金属保温杯焊缝光滑度的方法及其自动焊接设备，能够提升金属保温杯端口的焊接质量和焊接速度，减轻劳动强度，具有广泛的应用市场和巨大的经济效益。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种提高金属保温杯焊缝光滑度的方法，包括以下步骤：步骤一：焊缝数据采集利用3D相机对位于其下方的待焊接金属保温杯的端口缝隙进行扫描，然后将扫描的焊缝数据传输给控制装置；步骤二：筛选焊缝数据所述控制装置将3D相机采集的焊缝数据与金属保温杯端口的理论圆周曲线进行比较，采集的焊缝数据的空间分布若落入所述理论圆周曲线的，给予保留，偏离所述理论圆周曲线的给予剔除，得到焊缝数据点集{P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2),...,Pn(xn,yn,zn)}；步骤三：局部多项式拟合由步骤二得到的焊缝数据{P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2),...,Pn(xn,yn,zn)}，设其对应的空间参数曲线为，其中k为自然数，u为中间变量，公式1-2中的参数X、Y、Z采用最小二乘法估计得到，通过拟合得到焊缝数据的空间k次曲线，使得焊接轨迹空间分布均匀、平滑；步骤四：控制焊接所述控制装置将步骤三得到的焊缝数据的空间k次曲线作为自动焊接设备的焊接路径，将存储的焊缝数据的空间k次曲线的第一个点作为自动焊接设备的初始焊接位置，控制自动焊接设备进行焊接。所述k为3，公式1-2中的参数X0、Y0、Z0、采用最小二乘法估计得到，通过拟合得到焊缝数据的空间三次曲线，使得焊接轨迹空间分布均匀、平滑。一种提高金属保温杯焊缝光滑度的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：焊缝数据采集利用3D相机对位于其下方的待焊接金属保温杯的端口缝隙进行扫描，然后将扫描的焊缝数据传输给控制装置，得到焊缝数据点集{P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2),...,Pn(xn,yn,zn)}；步骤二：使用改进的RANSAC算法对步骤一的焊缝数据进行自适应迭代筛选a.选取步骤一的焊缝数据点集{P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2),...,Pn(xn,yn,zn)}，计算其中任意3点{Pi,Pi+1,Pi+2|1<＝i<＝n-2}构成的圆弧中心点坐标和圆弧半径值,按照顺序无重复地遍历步骤一采集的焊缝数据点集；b.选取(1±20％)r为半径阈值范围，其中r为待焊接金属保温杯端口的半径设计值，将步骤a得到的各个圆弧半径值与所述半径阈值范围进行比较，将不在半径阈值范围内的对应点集剔除，得到局内点点集{NP1,NP2,....,NPm}；c.设置RANSAC算法的迭代次数k为一个较大的数值2n，其中n为焊缝数据点的个数；d.随机抽取一个样本集合，计算该集合对应的中心点坐标和半径；e.再次比较所述样本集合中点所对应的圆弧半径是否在半径阈值范围内，若在则执行下一步，否则执行上一步；f.遍历点集{NP1,NP2,....,NPm}，判断依次从其余点集中加入点后拟合圆弧半径是否在半径阈值范围内，同时记录局内点的数量，当局内点数量大于或等于0.3n，根据RANSAC算法计算下次迭代次数k；g.重复步骤d～e迭代过程，当新计算的圆弧中心点坐标和半径对应的局内点更多时，替换上次计算得到的圆弧中心点坐标和半径，同时保存局内点{NO1(x1,y1,z1),NO2(x2,y2,z2),...,NOm(xn,yn,zn)}；h.重复步骤d～f计算步骤直到所有数据均计算完成；步骤三：局部多项式拟合由步骤二得到的焊缝数据{NO1(x1,y1,z1),NO2(x2,y2,z2),...,NOm(xn,yn,zn)}，设其对应的空间参数曲线为，其中k为自然数，u为中间变量，公式1-2中的参数X、Y、Z采用最小二乘法估计得到，通过拟合得到焊缝数据的空间k次曲线，使得焊接轨迹空间分布均匀、平滑；步骤四：控制焊接所述控制装置将步骤三得到的焊缝数据的空间k次曲线作为自动焊接设备的焊接路径，将存储的焊缝数据的空间k次曲线的第一个点作为自动焊接设备的初始焊接位置，控制自动焊接设备进行焊接。所述k为3，公式1-2中的参数X0、Y0、Z0、采用最小二乘法估计得到，通过拟合得到焊缝数据的空间三次曲线，使得焊接轨迹空间分布均匀、平滑。一种使用上述提高金属保温杯焊缝光滑度的方法的自动焊接设备，包括用于测量所述待焊接金属保温杯端口缝隙空间位置数据的数据测量装置，用于焊接待焊接待焊接金属保温杯端口缝隙的所述自动焊接设备，所述自动焊接设备为激光焊接装置，具有用于运送和定位待焊接金属保温杯的四动力独立传送单向循环装置，所述四动力独立传送单向循环装置，包括底座，通过支撑件设置在所述底座上的传送导轨，所述传送导轨有四条，头尾衔接呈正方形分布，每条传送导轨上均设有多个横截面为正方形的滑动座，各所述滑动座的中部设有用于放置待加工金属保温杯的保温杯固定座，各传送导轨的下面均设有用于推动相应的滑动座的单向驱动机构，所述单向驱动机构包括固接在移动座上的多个止回推块，所述移动座的底部设有直线导轨，所述直线导轨可滑动的支撑于滑块上、并通过连接件与气缸的活塞杆连接，在各相邻的传送导轨的衔接部均设有滑动座的转轨机构。所述传送导轨由两条平行的滑轨构成，所述滑动座底部的四个角处均设有用于在所述滑轨上滚动的滚轮，所述止回推块的顶端低于滑动座的底端，止回推块的顶端设有弹性压舌，通常状态下，所述弹性压舌前端弹起，该弹性压舌的前端高于滑动座的底端，当气缸的活塞杆驱动直线导轨向左运动时，弹性压舌的前端推动左边的滑动座向左移动，当气缸的活塞杆驱动直线导轨向右运动时，弹性压舌的倾斜面被右侧的滑动座下压于该滑动座的端底，随着气缸的活塞杆驱动直线导轨继续向右运动，所述弹性压舌运动至相应的滑动座的右边；所述转轨机构包括设置在固定板上的转向气缸，所述转向气缸通过竖直连杆带动水平拨杆往复移动，当所述滑动座移动至相邻两传送导轨的衔接直角处时，通过相应的水平拨杆沿垂直于该滑动座原移动方向的拦拨，所述滑动座从原来的传送导轨转换至相邻的传送导轨，在所述连接件的左边设有气缸缓冲限位器，在气缸的右端部设有磁性限位器。各所述滑动座的四个侧面的中部均设有V形槽，在每个滑动座的传送导轨的侧部均设有相应的滑动座定位组件，所述滑动座定位组件包括基体、由内部弹簧作用而伸出所述基体的顶杆、设置于所述顶杆伸出端的定位滚轮，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高金属保温杯焊缝光滑度的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：焊缝数据采集利用3D相机(301)对位于其下方的待焊接金属保温杯(1)的端口缝隙进行扫描，然后将扫描的焊缝数据传输给控制装置；步骤二：筛选焊缝数据所述控制装置将3D相机(301)采集的焊缝数据与金属保温杯端口的理论圆周曲线进行比较，采集的焊缝数据的空间分布若落入所述理论圆周曲线的，给予保留，偏离所述理论圆周曲线的给予剔除，得到焊缝数据点集{P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2),...,Pn(xn,yn,zn)}；步骤三：局部多项式拟合由步骤二得到的焊缝数据{P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2),...,Pn(xn,yn,zn)}，设其对应的空间参数曲线为，

【技术特征摘要】
1.一种提高金属保温杯焊缝光滑度的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：焊缝数据采集利用3D相机(301)对位于其下方的待焊接金属保温杯(1)的端口缝隙进行扫描，然后将扫描的焊缝数据传输给控制装置；步骤二：筛选焊缝数据所述控制装置将3D相机(301)采集的焊缝数据与金属保温杯端口的理论圆周曲线进行比较，采集的焊缝数据的空间分布若落入所述理论圆周曲线的，给予保留，偏离所述理论圆周曲线的给予剔除，得到焊缝数据点集{P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2),...,Pn(xn,yn,zn)}；步骤三：局部多项式拟合由步骤二得到的焊缝数据{P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2),...,Pn(xn,yn,zn)}，设其对应的空间参数曲线为，其中k为自然数，u为中间变量，公式1-2中的参数X、Y、Z采用最小二乘法估计得到，通过拟合得到焊缝数据的空间k次曲线，使得焊接轨迹空间分布均匀、平滑；步骤四：控制焊接所述控制装置将步骤三得到的焊缝数据的空间k次曲线作为自动焊接设备的焊接路径，将存储的焊缝数据的空间k次曲线的第一个点作为自动焊接设备的初始焊接位置，控制自动焊接设备进行焊接。2.根据权利要求1所述的提高金属保温杯焊缝光滑度的方法，其特征在于：所述k为3，公式1-2中的参数X0、Y0、Z0、采用最小二乘法估计得到，通过拟合得到焊缝数据的空间三次曲线，使得焊接轨迹空间分布均匀、平滑。3.一种提高金属保温杯焊缝光滑度的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：焊缝数据采集利用3D相机(301)对位于其下方的待焊接金属保温杯(1)的端口缝隙进行扫描，然后将扫描的焊缝数据传输给控制装置，得到焊缝数据点集{P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2),...,Pn(xn,yn,zn)}；步骤二：使用改进的RANSAC算法对步骤一的焊缝数据进行自适应迭代筛选a.选取步骤一的焊缝数据点集{P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2),...,Pn(xn,yn,zn)}，计算其中任意3点{Pi,Pi+1,Pi+2|1<＝i<＝n-2}构成的圆弧中心点坐标和圆弧半径值,按照顺序无重复地遍历步骤一采集的焊缝数据点集；b.选取(1±20％)r为半径阈值范围，其中r为待焊接金属保温杯(1)端口的半径设计值，将步骤a得到的各个圆弧半径值与所述半径阈值范围进行比较，将不在半径阈值范围内的对应点集剔除，得到局内点点集{NP1,NP2,....,NPm}；c.设置RANSAC算法的迭代次数k为一个较大的数值2n，其中n为焊缝数据点的个数；d.随机抽取一个样本集合，计算该集合对应的中心点坐标和半径；e.再次比较所述样本集合中点所对应的圆弧半径是否在半径阈值范围内，若在则执行下一步，否则执行上一步；f.遍历点集{NP1,NP2,....,NPm}，判断依次从其余点集中加入点后拟合圆弧半径是否在半径阈值范围内，同时记录局内点的数量，当局内点数量大于或等于0.3n，根据RANSAC算法计算下次迭代次数k；g.重复步骤d～e迭代过程，当新计算的圆弧中心点坐标和半径对应的局内点更多时，替换上次计算得到的圆弧中心点坐标和半径，同时保存局内点{NO1(x1,y1,z1),NO2(x2,y2,z2),...,NOm(xn,yn,zn)}；h.重复步骤d～f计算步骤直到所有数据均计算完成；步骤三：局部多项式拟合由步骤二得到的焊缝数据{NO1(x1,y1,z1),NO2(x2,y2,z2),...,NOm(xn,yn,zn)}，设其对应的空间参数曲线为，其中k为自然数，u为中间变量，公式1-2中的参数X、Y、Z采用最小二乘法估计得到，通过拟合得到焊缝数据的空间k次曲线，使得焊接轨迹空间分布均匀、平滑；步骤四：控制焊接所述控制装置将步骤三得到的焊缝数据的空间k次曲线作为自动焊接设备的焊接路径，将存储的焊缝数据的空间k次曲线的第一个点作为自动焊接设备的初始焊接位置，控制自动焊接设备进行焊接。4.根据权利要求3所述的提高金属保温杯焊缝光滑度的方法，其特征在于：所述k为3，公式1-2中的参数X0、Y0、Z0、采用最小二乘法估计得到，通过拟合得到焊缝数据的空间三次曲线，使得焊接轨迹空间分布均匀、平滑。5.一种使用权...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁文武，方灶军，欧阳波，张驰，李云森，
申请(专利权)人：浙江哈尔斯真空器皿股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33