一种管道内焊缝磨削机器人控制方法技术

本发明专利技术公开了一种管道内焊缝磨削机器人控制方法，该方法包括：根据三维激光扫描仪获取的第一坐标数据和双目摄像头获取的第二坐标数据，构建目标焊缝三维模型；根据目标焊缝三维模型确定对刀点，并控制磨削组件运动至对刀点时，按照第一磨削方案对目标焊缝进行磨削处理。在磨削处理完成后，双目摄像头360

【技术实现步骤摘要】
一种管道内焊缝磨削机器人控制方法


[0001]本专利技术涉及管道机器人
，尤其涉及一种管道内焊缝磨削机器人控制方法。

技术介绍

[0002]在石油管道铺设，海水淡化等大型工程领域，管道是用一段段的钢管焊接而成。石油或者海水等液体具有强腐蚀性，为了提高管道的使用寿命，必须对管道内部和外部进行防腐处理。每根钢管在焊接前都用一种防腐涂料涂在管道内壁进行内涂层反腐处理，只在钢管两端预留一段没有涂层。将两根钢管焊接在一起后，再在施工现场将焊缝处进行内涂层补口技术将整个管道内部都全部涂上防腐涂料。焊接必须在钢管外部进行，由人工或者机械焊接，要求管道内的焊缝必须整齐匀称，对焊缝高度很严格，不能超过标准。基于上述情况专利CN202011333733.9提出了一种适用于管道内焊缝磨削的机器人。
[0003]但在实际作业情况下，由于专利CN202011333733.9中的管道内焊缝磨削的机器人需深处管道内部作业，手动控制往往行动比较迟缓，作业效率比较低，而自动控制方法的精准性往往不够，不能满足高精准性的作业要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种管道内焊缝磨削机器人控制方法，以解决管道内焊缝磨削的机器人磨削控制精准性不够的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例是这样实现的：
[0006]本专利技术实施例提供了一种管道内焊缝磨削机器人控制方法，应用于四轴自走式管道内焊缝磨削机器人，管道内焊缝磨削机器人包括：移动平台、旋转组件、伸缩组件、磨削组件、三维激光扫描仪、双目摄像头组件、距离传感器、压力传感器、电源及微处理器；磨削组件、三维激光扫描仪、压力传感器及双目摄像头组件设置在伸缩组件上，磨削组件设置在伸缩组件的最外缘，三维激光扫描仪的测量端头正对管道内壁，双目摄像头组件毗邻三维激光扫描仪设置，且其双目摄像端头互成角度正对管道内壁；伸缩组件设置在旋转组件上，旋转组件固定在移动平台上；磨削组件上设置有用于磨削焊缝的打磨叶片。该方法包括：根据三维激光扫描仪获取的第一坐标数据和双目摄像头获取的第二坐标数据，构建目标焊缝三维模型。根据目标焊缝三维模型确定对刀点，并当微处理器控制磨削组件运动至对刀点时，按照第一磨削方案对目标焊缝进行磨削处理。在磨削处理完成后，双目摄像头360
°
采集目标焊缝图像进行检测。若检测结果满足预设磨削标准，则磨削合格；若检测结果不满足预设磨削标准，则根据检测结果生成第二磨削方案，按照第二磨削方案对目标焊缝再次进行磨削处理，直至磨削合格。其中，第一坐标数据为三维激光扫描仪360
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扫描得到的目标焊缝的位置数据；第二坐标数据为微处理器通过双目摄像头采集目标焊缝图像后，通过空间定位得到的目标焊缝的位置数据；第一磨削方案包括：进给量0.1mm至0.5mm，最大行程等于目标焊缝的最大宽度值，行程轨迹呈“弓”字形；第二磨削方案为根据检测结果针对不满足预设
磨削标准的具体项目和具体焊缝区域确定的磨削方案。
[0007]可选的，三维激光扫描仪360
°
扫描目标焊缝获取第一坐标数据，并根据第一坐标数据，构建目标焊缝初始三维模型；双目摄像头360
°
采集目标焊缝图像，并经过微处理器处理得到第二坐标数据；微处理器使用第二坐标数据对目标焊缝初始三维模型进行修正，得到目标焊缝三维模型。
[0008]可选的，根据目标焊缝三维模型确定对刀点之前，该方法还包括：根据目标焊缝三维模型，将目标焊缝三维模型的最高点确定为对刀点，并获取对刀点的坐标信息；根据对刀点的坐标信息，计算管道内焊缝磨削机器人与对刀点的相对位置；根据相对位置，微处理器控制磨削组件运动至对刀点，且当压力传感器检测结果大于或等于第一压力阈值，小于第二压力阈值时，完成对刀；其中，第一压力阈值和第二压力阈值均为预设值，且第一压力阈值大于零且不低于压力传感器测量精度的2倍。
[0009]可选的，按照第一磨削方案对目标焊缝进行磨削处理之前，该方法还包括：根据压力传感器的反馈数据和目标焊缝初始三维模型确定第一磨削方案的磨削参数。
[0010]可选的，根据压力传感器的反馈数据和目标焊缝初始三维模型确定第一磨削方案的磨削参数，具体包括：根据目标焊缝初始三维模型计算目标焊缝的最大宽度值，并将目标焊缝的最大宽度值确定为第一磨削方案的最大行程；根据压力传感器的反馈数据，将压力传感器的反馈数据所在的区间对应的进给量确定为第一磨削方案的进给量；第一磨削方案的行程轨迹呈“弓”字形；其中，压力传感器的反馈数据所在的区间有五个，分别对应进给量0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm。
[0011]可选的，根据检测结果生成第二磨削方案，具体包括：确定检测结果不满足预设磨削标准的具体项目；双目摄像头360
°
采集目标焊缝图像后，获取不满足预设磨削标准的具体焊缝区域的位置信息；将第一磨削方案的进给量增加0.15mm作为第二磨削方案的进给量；将不满足预设磨削标准的具体焊缝区域的最大宽度值作为第二磨削方案的轴向行程，并将不满足预设磨削标准的具体焊缝区域的最大弧长作为第二磨削方案的周向行程；第二磨削方案的行程轨迹呈反“弓”字形。
[0012]可选的，预设磨削标准包括：焊缝余高不大于1.5mm，焊缝锐角不小于45
°
，焊缝错边不大于1.5mm，焊缝宽度不大于5mm，且焊缝表面无裂纹、无气孔、无夹渣。
[0013]可选的，若检测结果满足预设磨削标准，则磨削合格后，该方法还包括：微处理器控制管道内焊缝磨削机器人前往下一处焊缝或退出管道。
[0014]本专利技术的有益效果：
[0015]1.在结构方面，本专利技术相较于现有技术，创新性的使用三维激光扫描仪、双目摄像头组件、压力传感器获取更多的信息方便微处理器进行精准控制，其中新增加的压力传感器安装于磨削组件的后方，能够准确检测磨削组件与目标焊缝之间的压力，不仅能够实现对磨削的精确控制，还能够防止该压力过载导致电机故障。此外，将原来STM32单片机更换为性能更高的微处理器，不仅能使三维激光扫描仪快速建模，还能够根据该建模对磨削进行精准控制。
[0016]2.在方法方面，本专利技术使用三维激光扫描仪的第一坐标数据和双目摄像头获取的第二坐标数据，共同构建目标焊缝的三维模型，为磨削的精准控制奠定基础。并且通过第一磨削方案和补充性的第二磨削方案能够精确控制磨削组件的行程、进给量、行程轨迹等参
数，从而实现对目标焊缝磨削的精准控制。
[0017]综上，本专利技术通过对管道内焊缝磨削的机器人结构进行调整，使得能够获取更多的信息为精准控制奠定数据基础，并通过对目标焊缝的三维模型的构建和具体控制方法的细化进一步提高管道内焊缝磨削的机器人磨削控制精准性，使其更好的满足高精准性的作业要求。
附图说明
[0018]图1为一种管道内焊缝磨削机器人结构示意图；
[0019]图2为一种管道内焊缝磨削机器人控制方法示意图之一；
[0020]图3为一种管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道内焊缝磨削机器人控制方法，其特征在于，应用于四轴自走式管道内焊缝磨削机器人，所述管道内焊缝磨削机器人包括：移动平台(1)、旋转组件(2)、伸缩组件(3)、磨削组件(4)、三维激光扫描仪(5)、双目摄像头组件(6)、距离传感器(7)、压力传感器(8)、电源(9)及微处理器(10)；所述磨削组件(4)、所述三维激光扫描仪(5)、所述压力传感器(8)及所述双目摄像头组件(6)设置在所述伸缩组件(3)上，所述磨削组件(4)设置在所述伸缩组件(3)的最外缘，所述三维激光扫描仪(5)的测量端头正对管道内壁，所述双目摄像头组件(6)毗邻所述三维激光扫描仪(5)设置，且其双目摄像端头互成角度正对管道内壁；所述伸缩组件(3)设置在所述旋转组件(2)上，所述旋转组件(2)固定在所述移动平台(1)上；所述磨削组件(4)上设置有用于磨削焊缝的打磨叶片；所述方法包括：根据所述三维激光扫描仪获取的第一坐标数据和所述双目摄像头获取的第二坐标数据，构建目标焊缝三维模型；根据所述目标焊缝三维模型确定对刀点，并当所述微处理器控制所述磨削组件运动至所述对刀点时，按照第一磨削方案对所述目标焊缝进行磨削处理；在磨削处理完成后，所述双目摄像头360
°
采集所述目标焊缝图像进行检测；若检测结果满足预设磨削标准，则磨削合格；若检测结果不满足预设磨削标准，则根据所述检测结果生成第二磨削方案，按照所述第二磨削方案对所述目标焊缝再次进行磨削处理，直至磨削合格；其中，所述第一坐标数据为所述三维激光扫描仪360
°
扫描得到的所述目标焊缝的位置数据；所述第二坐标数据为所述微处理器通过所述双目摄像头采集所述目标焊缝图像后，通过空间定位得到的所述目标焊缝的位置数据；所述第一磨削方案包括：进给量0.1mm至0.5mm，最大行程等于所述目标焊缝的最大宽度值，行程轨迹呈“弓”字形；所述第二磨削方案为根据所述检测结果针对不满足预设磨削标准的具体项目和具体焊缝区域确定的磨削方案。2.根据权利要求1所述的管道内焊缝磨削机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述三维激光扫描仪获取的第一坐标数据和所述双目摄像头获取的第二坐标数据，构建目标焊缝三维模型，包括：所述三维激光扫描仪360
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扫描所述目标焊缝获取所述第一坐标数据，并根据所述第一坐标数据，构建目标焊缝初始三维模型；所述双目摄像头360
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采集所述目标焊缝图像，并经过所述微处理器处理得到所述第二坐标数据；所述微处理器使用所述第二坐标数据对所述目标焊缝初始三维模型进行修正，得到所述目标焊缝三维模型。3.根据权利要求2所述的管道内焊缝磨削机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何亮，方军锋，
申请(专利权)人：西安环海机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：