【技术实现步骤摘要】
一种矿用链轮链窝表面自动堆焊方法
本专利技术涉及增材制造领域，具体涉及一种矿用链轮链窝表面自动堆焊方法。
技术介绍
矿用链轮作为刮板输送机中重要的部件，在采煤工作中与链条啮合进行动力的传递。由于链轮与链条之间的摩擦以及矿石颗粒的影响，导致链窝部位经常发生严重的磨损，因此要求其具备足够的耐磨性。目前常用的方法是链轮整体采用高强中碳钢材料(42CrMo等)，一方面材料成本较高，造成资源浪费，另一方面采用高强钢经过调制淬火处理后，表面硬度和耐磨性并没有得到足够的改善，链轮的使用寿命提高有限。若在链窝处堆焊耐磨材料，而基体部分选择能够满足承载要求的常规材料，这样既能增强表面耐磨损性能，提高链轮寿命，又能降低成本。由于链轮上链窝较多，在28～32个之间，并且形状复杂，采用机器人进行堆焊才能既提高工作效率，又保证成形精度要求。虽然加工得到的链窝形状基本一致，但堆焊不同链窝时，转动过程中会发生一定的偏移或旋转，因此需要对链窝设定特征点和用户坐标系并进行标定，以确定链窝相对机器人位置。若采用手工示教标定会使得机器人焊接过程中断，严重
【技术保护点】
1.一种矿用链轮链窝表面自动堆焊方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：/n步骤一：规划焊枪行走路径：/n首先得到曲面信息；然后链窝表面进行多层多道堆敷；针对某一层堆焊时，在该堆焊曲面上规划出焊枪立向填充行走路线，得到离散点；对离散点进行处理，得到最终整体曲面上焊道路径点信息；确定机器人在堆焊过程中焊枪姿态信息；将得到的路径点和姿态信息转化为机器人执行程序文件；/n步骤二：利用线结构光传感器确定用户坐标系：/n通过像素坐标系S和摄像机坐标系C之间变换关系，综合摄像机坐标系C相对工具坐标系T之间和工具坐标系T相对于基座标系B之间的关系，得到最终像素坐标系S与基座标系B之间转换...
【技术特征摘要】
1.一种矿用链轮链窝表面自动堆焊方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤一：规划焊枪行走路径：
首先得到曲面信息；然后链窝表面进行多层多道堆敷；针对某一层堆焊时，在该堆焊曲面上规划出焊枪立向填充行走路线，得到离散点；对离散点进行处理，得到最终整体曲面上焊道路径点信息；确定机器人在堆焊过程中焊枪姿态信息；将得到的路径点和姿态信息转化为机器人执行程序文件；
步骤二：利用线结构光传感器确定用户坐标系：
通过像素坐标系S和摄像机坐标系C之间变换关系，综合摄像机坐标系C相对工具坐标系T之间和工具坐标系T相对于基座标系B之间的关系，得到最终像素坐标系S与基座标系B之间转换关系，实现用户坐标系U相对于基座标系B的变换；
步骤三：坐标变换生成最终堆焊程序。
2.根据权利要求1所述一种矿用链轮链窝表面自动堆焊方法，其特征在于：所述步骤一中得到曲面信息的过程包括：在设计堆焊路径之前，首先分析链轮的形貌特征，链轮整体是由多对均匀分布、链窝相对的轮齿和中空轮毂组成，链窝形状由曲面和平面相交构成，为表征每个链窝曲面的三维信息，设定特征点O和用户坐标系U(x,y,z)，O选择链窝平面部分两条边界线交点位置，沿两条边界分别延伸为X轴和Y轴，根据右手定律确定Z轴，得到用户坐标系U(x,y,z)，从而得到两个对称设置的链窝曲面一(1)和链窝曲面二(2)相对于U(x,y,z)的曲面信息。
3.根据权利要求2所述一种矿用链轮链窝表面自动堆焊方法，其特征在于：所述步骤一中链窝表面进行多层多道堆敷的过程包括：利用软件首先对未堆焊的链窝表面进行等距曲面处理，将链窝曲面上点沿各点法相矢量方向偏移特定距离，然后对得到新的偏移离散点进行筛选、拟合，即可得到相距初始链窝曲面特定偏移距离的曲面利用需要堆焊的轮廓面对曲面层进行裁剪，去除超出边缘的部分，得到最终需要堆焊的曲面
4.根据权利要求3所述一种矿用链轮链窝表面自动堆焊方法，其特征在于：所述步骤一中针对某一层堆焊时，在该堆焊曲面上规划出焊枪立向填充行走路线，得到离散点的过程包括：得到各层曲面后，首先将得到的曲面转化为STL格式文件，使得曲面近似转化一系列小的三角面片相互连接而成，然后利用平面分层切片的原理，将相互平行且平行于用户坐标系U的XY平面的一组平面层，沿用户坐标系U的Z方向进行切片，得到一系列不同Z值的离散点信息，将相同Z值的离散点信息称为同一层离散点信息。
5.根据权利要求4所述一种矿用链轮链窝表面自动堆焊方法，其特征在于：所述步骤一中对离散点进行处理，得到最终整体曲面上焊道路径点信息的过程包括：对平面切片后得到的各层离散点进行处理：将得到的任意一层离散点信息，以YZ平面起始，沿X正向截取相同直线距离的点，保证相邻两个点之间的距离等于多道搭接时的焊道偏移量，得到这一层上不同搭接焊道的路径点集合，对链窝曲面上各层离散点均采用以上相同的处理方案，得到最终整体曲面上焊道路径点信息；底面区域为平面，规定底面焊枪行走方向为垂直于底层离散点中起始点与终止点连线的垂线方向，直至与轮廓边缘相交，确定底面路径点；焊接时先进行内部填充，然后绕轮廓边缘进行扫描去除起熄弧的影响。
6.根据权利要求5所述一种矿用链轮链窝表面自动堆焊方法，其特征在于：所述焊接时先进行内部填充，然后绕轮廓边缘进行扫描去除起熄弧的影响：具体地，首先设定焊枪扫描路线相对于曲面轮廓边缘的偏置距离s，然后分别提取出各层边缘离散点和Z值最大层的离散点信息，得到链窝曲面轮廓的一系列边缘点，然后采用曲线拟合方式得到曲面边缘轮廓曲线lout，最后计算之前切片得到的内部各层离散点到曲线lout的距离，提取出距离为s的点，得到轮廓偏置扫描路径，综合得到的曲面、底面和轮廓路径点，得到最终焊枪路径点信息。
7.根据权利要求6所述一种矿用链轮链窝表面自动堆焊方法，其特征在于：所述步骤一中确定机器人在堆焊过程中焊枪姿态信息的过程包括：在得到路径点基础上，焊枪姿态由机器人的工具坐标系确定，设定工具坐标系为T(x,y,z)，X为焊丝延伸方向，Z为机器人第五轴正方向，Y轴由右手定则确定，堆焊时以曲面上路径点的法相矢量作为工具坐标系X轴方向，以焊道上一个路径点或者下一个路径点作为Z方向，求得该位置焊枪姿态信息，表示成相对于用户...
【专利技术属性】
技术研发人员：董曼淑，朱晗，白凯，高洪明，刘成，刘龙，
申请(专利权)人：宁夏天地奔牛实业集团有限公司，宁夏天地重型装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64
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