一种用于柱钉辊堆焊的方法及其焊接装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及柱钉辊焊接技术领域，尤其是一种用于柱钉辊堆焊的方法及其焊接装置。焊接机器人位于门式框架的一侧，门式框架从上往下依次安装有相机、柱钉辊以及清洁组件，清洁组件的一侧设有安装在门式框架上的印刷组件，柱钉辊通过传送组件与驱动组件连接，焊接机器人的焊接枪位于柱钉辊的上方。利用颜色涂料对柱钉辊表面进行印刷，加大柱钉辊轨迹的对比度，提高焊接的精准度；相机将获取的三维位置信息通过软件转化为点云数据，工控机分析位置信息，将信息转化为点对点示教编程，通过焊接机器人控制台自动完成焊接程序编程，确定焊接机器人运动路径，焊接机器人执行焊接编程；大大提升了生产效率，质量稳定性提高；提升生产效率，降低人工成本。低人工成本。低人工成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于柱钉辊堆焊的方法及其焊接装置


[0001]本专利技术涉及柱钉辊焊接
，尤其是一种用于柱钉辊堆焊的方法及其焊接装置。

技术介绍

[0002]辊压装置是一种高效粉磨设备，在矿石、水泥、金属等加工中起到关键作用，柱钉辊是在辊面上镶嵌一层柱钉，当物料进入柱钉辊时会在柱钉间形成物料垫，使得物料在辊压过程中与柱钉接触较多，从而降低对辊体的磨损，通过硬度、强度及耐磨性均强于辊体的柱钉，延长柱钉辊的寿命，目前柱钉辊表面堆焊方法为手工焊和半自动焊相结合的方法，焊接工艺流程为：半自动焊第一层边环焊道；半自动焊第一层横向长焊道；手工焊第一层纵向短焊道；半自动焊第二层横向长焊道。
[0003]但是柱钉辊堆焊的焊道不规则、数量较多，存在纵横交错的不同种类的焊道，无法通过传统的示教方法完成轨迹示教与定位，横向长焊道通过半自动焊完成，大量纵向短焊道需要手工堆焊，效率低，人工成本高，且堆焊质量易受操作者的水平、情绪等的因素影响，质量稳定性差。
[0004]中国专利公开号为CN201410614176.6公开了一种高压辊磨机柱钉辊面修复方法，在凹坑底部堆焊一层3mm厚的连接层，制备套有不锈钢套的硬质合金柱钉，在各个不锈钢套之间的连接焊层上再覆盖一层耐磨焊层，一系列的工序设计，确保硬质合金柱钉与辊面结合的更牢固，使用寿命长，但该方法需要多种不同焊接方式和焊接机器进行焊接，焊接过程繁杂，工序复杂，操作不易，成本高。
[0005]中国专利公开号为CN201110351224.3一种高耐磨辊压机挤压辊及其制造工艺，在槽内镶嵌硬质合金圆柱，硬质合金圆柱高于辊面2mm，然后通过钎焊的方法将硬质合金圆柱和辊面连接，加强耐磨性，但在钎焊焊接过程中容易形成缺陷，易造成柱钉脱落，增加了辊压机的制造成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是：针对现有的柱钉辊堆焊中存在的质量稳定性差，人工成本高，工作效率低，传统示教方法无法完成轨迹示教与定位的问题，提供一种改进的用于柱钉辊堆焊的方法及其焊接装置。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种柱钉辊焊接装置，包括焊接机器人和门式框架，所述焊接机器人位于门式框架的一侧，所述门式框架从上往下依次安装有相机、柱钉辊以及清洁组件，清洁组件的一侧设有安装在门式框架上的印刷组件，柱钉辊通过传送组件与驱动组件连接，焊接机器人的焊接枪位于柱钉辊的上方。
[0008]进一步的，清洁组件为可调清洁组件，清洁组件上具有对柱钉辊表面进行清洁干燥的清洁头。
[0009]一种柱钉辊堆焊的方法，包括一种柱钉辊焊接装置，具有如下步骤：
[0010]步骤1：清洁干燥作业，人工用清洁组件对柱钉辊表面进行清洁干燥；
[0011]步骤2：印刷标定，驱动组件带动柱钉辊转动的过程中，人工用印刷组件对柱钉辊表面进行印刷；
[0012]步骤3：开启相机，相机对步骤1中的完成清洁干燥作业柱钉辊表面或步骤2中的完成印刷标定柱钉辊表面或原始柱钉辊表面进行拍照，获取焊接机器人的焊接枪的初始位置、获取需焊接的柱钉辊的起始焊接点以及焊缝的长度以及计算该初始位置与该起始焊接点之间的位移量，根据焊接机器人的焊接枪运动的速度以及焊缝的长度，规划焊接枪运动的路径；
[0013]步骤4：清洁干燥作业，人工用清洁组件对柱钉辊表面进行清洁干燥；
[0014]步骤5：焊接路径获取，相机将获取的三维位置信息转化为点对点示教编程，通过焊接机器人控制系统将编程传输至焊接机器人，确定焊接机器人运动路径；
[0015]步骤6：焊接作业，焊接机器人通过焊接机器人控制系统接收传输信号，并根据编程对柱钉辊进行焊接。
[0016]进一步的，步骤5具体包括如下步骤：
[0017]步骤5.1：图像采集：利用深度相机采集柱钉辊焊件图像，并用点云数据进行表征；
[0018]步骤5.2：焊件特征提取，对步骤5.1采集到的柱钉辊焊件进行分割提取陶瓷柱；
[0019]步骤5.2.1：对采集到的图像进行降噪处理，采用直通滤波与高斯滤波结合的组合降噪方式进行，具体为：通过直通滤波滤除距离柱钉辊焊件较远外的噪声，再通过高斯滤波滤除柱钉辊焊件表面的离群点；
[0020]步骤5.2.2：对于降噪过后的点云图像采用深度学习的方法进行分割提取陶瓷柱；
[0021]步骤5.3：堆焊路径规划，具体为：堆焊路径通过两次辅助投影至柱钉辊圆柱中心轴线上完成陶瓷柱质心的行列顺序，同一列上相邻两个陶瓷柱的上下边缘分别为分段焊接路径的终点与起点，依次按序连接各小段焊接路径最终形成自动焊接轨迹；
[0022]步骤5.3.1：将陶瓷柱质心投影至柱钉辊圆柱中心轴线上，则位于同一列的质心会聚集成一簇，对中心轴线上的投影进行聚类，类别总数即为列数，比较各类中质心投影的坐标即可获得列排序；
[0023]步骤5.3.2：将陶瓷柱质心投影至垂直于柱钉辊圆柱中心轴线的平面上，则位于同一行的质心会聚集成一簇，对投影进行聚类，类别总数即为行数，对聚类好的结果进行排序，亦可获得行排序；
[0024]步骤5.3.3：各列按排好序的行便可进行分段路径的规划。
[0025]进一步的，步骤5.3中拟合柱钉辊圆柱中心轴线的方法，具体包括如下步骤：
[0026]步骤5.3.1.1：同一行上相邻两点质心坐标间隔为ΔY，对质心坐标以Y值为依据，与阈值进行聚类，完成对陶瓷柱的粗分列；
[0027]步骤5.3.1.2：对每一列上各点拟合空间三维圆；
[0028]步骤5.3.1.3：对各列分别拟合空间三维圆；
[0029]步骤5.3.1.4：利用步骤5.3.1.3拟合出来的圆的半径与实际半径进行比较，对于误差较大的圆进行剔除，将剩余圆心进行拟合直线，所得直线便是柱钉辊圆柱的中心轴线。
[0030]进一步的，步骤5.2具体包括如下步骤；
[0031]步骤5.2.1：对滤波后的点云文件利用CloudCompare软件进行数据标注，框选陶瓷
柱并打上标签；
[0032]步骤5.2.2：采用PointNet++模型对其进行训练分割，具体为：在pointnet++模型的基础上设计了一套适用于陶瓷柱分割的训练策略以及数据增强手段，通过计算点云中每个点的z轴坐标与点云最低点z轴坐标的差值进行拼接作为新的一列特征；
[0033]进一步的，步骤5.3.1.2具体包括如下步骤：
[0034]步骤5.3.1.2.1：利用最小二乘法拟合每列所在的平面，计算出该平面的法向量，具体为：假设圆心坐标为C，任取两点为P1、P2，记P1和P2连线的向量vector1，圆心与P1、P2连线的中点坐标所构成的向量为vector2，则满足平面方程vector1
·
vector2＝0，求解vector1
·
vector2的最小值；
[0035]步骤5.3.1.2.2：通过条件极值求解方法便可求解出圆心坐标；
[0036]步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柱钉辊焊接装置，其特征在于：包括焊接机器人(6)和门式框架(7)，所述焊接机器人(6)位于门式框架(7)的一侧，所述门式框架(7)从上往下依次安装有相机(4)、柱钉辊(2)以及清洁组件(5)，清洁组件(5)的一侧设有安装在门式框架(7)上的印刷组件(3)，柱钉辊(2)通过传送组件与驱动组件(1)连接，焊接机器人(6)的焊接枪位于柱钉辊(2)的上方。2.根据权利要求1所述的一种柱钉辊焊接装置，其特征在于：所述的清洁组件(5)为可调清洁组件，清洁组件(5)上具有对柱钉辊(2)表面进行清洁干燥的清洁头(51)。3.一种柱钉辊堆焊的方法，包括如权利要求1～2所述的一种柱钉辊焊接装置，其特征在于：具有如下步骤：步骤1：清洁干燥作业，人工用清洁组件(5)对柱钉辊(2)表面进行清洁干燥；步骤2：印刷标定，驱动组件(1)带动柱钉辊(2)转动的过程中，人工用印刷组件(3)对柱钉辊(2)表面进行印刷；步骤3：开启相机，相机(4)对步骤1中的完成清洁干燥作业柱钉辊(2)表面或步骤2中的完成印刷标定柱钉辊(2)表面或原始柱钉辊(2)表面进行拍照，获取焊接机器人(6)的焊接枪的初始位置、获取需焊接的柱钉辊(2)的起始焊接点以及焊缝的长度以及计算该初始位置与该起始焊接点之间的位移量，根据焊接机器人(6)的焊接枪运动的速度以及焊缝的长度，规划焊接枪运动的路径；步骤4：清洁干燥作业，人工用清洁组件(5)对柱钉辊(2)表面进行清洁干燥；步骤5：焊接路径获取，相机(4)将获取的三维位置信息转化为点对点示教编程，通过焊接机器人控制系统将编程传输至焊接机器人(6)，确定焊接机器人运动路径；步骤6：焊接作业，焊接机器人(6)通过焊接机器人控制系统接收传输信号，并根据编程对柱钉辊(2)进行焊接。4.根据权利要求3所述的一种柱钉辊堆焊的方法，其特征在于：所述的步骤5具体包括如下步骤：步骤5.1：图像采集：利用深度相机采集柱钉辊焊件图像，并用点云数据进行表征；步骤5.2：焊件特征提取，对步骤5.1采集到的柱钉辊焊件进行分割提取陶瓷柱；步骤5.2.1：对采集到的图像进行降噪处理，采用直通滤波与高斯滤波结合的组合降噪方式进行，具体为：通过直通滤波滤除距离柱钉辊焊件较远外的噪声，再通过高斯滤波滤除柱钉辊焊件表面的离群点；步骤5.2.2：对于降噪过后的点云图像采用深度学习的方法进行分割提取陶瓷柱；步骤5.3：堆焊路径规划，具体为：堆焊路径通过两次辅助投影至柱钉辊圆柱中心轴线上完成陶瓷柱质心的行列顺序，同一列上相邻两个陶瓷柱的上下边缘分别为分段焊接路径的终点与起点，依次按序连接各小段焊接路径最终形成自动焊接轨迹；步骤5.3.1：将陶瓷柱质心投影至柱钉辊圆柱中心轴线上，则位于同一列的质心会聚集成一簇，对中心轴线上的投影进行聚类，类别总数即为列数，比较各类中质心投影的坐标即可获得列排序；步骤5.3.2：将陶瓷柱质心投影至垂直于柱钉辊圆柱中心轴线的平面上，则位于同一行的质心会聚集成一簇，对投影进行聚类，类别总数即为行数，对聚类好的结果进行排序，亦可获得行排序；步骤5.3.3：各列按排好序的行便可进行分段路径的规划。
5.根据权利要求4所述的一种柱钉辊堆焊的方法，其特征在于：所述的步骤5.3中拟合柱钉辊圆柱中心轴线的方法，具体包括如下步骤：步骤5.3.1.1：同一行上相邻两点质心坐标间隔为ΔY，对质心坐标以Y值为依据，与阈值进行聚类，完成对陶瓷柱的粗分列；步骤5.3.1.2：对每一列上各点拟合空间三维圆；步骤5.3.1.3：对各列分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘西洋，王文辉，杨淼森，张旺，
申请(专利权)人：江苏伍德精工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：