【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及埋弧焊焊缝跟踪领域，是一种基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法。
技术介绍
0、技术背景
1、深窄空间埋弧焊多层多道焊作为一种厚板焊接方法，广泛用于大型起重装备、航空航天、核电建设等领域。在深窄空间埋弧焊多层多道焊焊接过程中，焊缝的跟踪对焊缝质量的有着至关重要的影响，但不同类型的焊缝坡口有着不同的焊缝跟踪模式。目前尚没有一种能够依据焊缝坡口类型自适应选择焊缝跟踪模式的方法，针对这个难题，本专利技术公开了一种基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法，能够依据不同焊缝坡口类型，选择相应的焊缝偏差识别模式，从而实现焊缝跟踪。
技术实现思路
1、基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法，用于跟踪埋弧焊焊接深窄空间多层多道焊缝，其流程图如图2所示，其特征在于：所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法是由基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪系统实现的；所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪系统是由埋弧焊电源、焊接机器人、扫描点激光系统、电弧信号采集系统、埋弧焊行走小车组成的；所述的埋弧焊电源用于提供焊接所需能量；所述的焊接机器人包括三个自由度，用于控制焊枪沿左右、上下移动以及在垂直于焊接方向上摆动；所述的扫描点激光系统用于扫描焊缝坡口，通过识别坡口位置与焊道宽度从而确定起焊点位置并规划焊缝道数和电弧摆动幅度；所述的电弧信号采集系统用于采集焊接电压；所述的埋弧焊行走小车用于带动焊接机器人沿焊接方向行走。>
2、所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法，其特征在于：利用基于扫描点激光的电弧摆动幅度规划方法规划电弧摆动幅度w，利用扫描点激光系统扫描焊缝坡口，获取焊缝坡口表面高度信息，从而规划电弧摆动幅度w；所述的基于扫描点激光的电弧摆动幅度规划方法包括打底焊与填充焊电弧摆动幅度规划方法；所述的打底焊电弧摆动幅度规划方法是在进行第一层焊缝(即打底焊)焊接时，选择所预设的最大电弧摆动幅度wmax进行焊接；所述的填充焊电弧摆动幅度规划方法是在进行第二层及以上焊缝(即填充焊)焊接时，将焊道宽度wh与预设的最大电弧摆动幅度wmax进行比较，令wh/wmax＝n+x，其中n为整数部分，x为小数点以后部分，当0≤x≤0.5时，令该层焊道的焊缝道数为n+1，电弧摆动幅度为w＝wh/(n+1)，当0.5<x<1时，令该层焊道焊缝道数为n+2，电弧摆动幅度为w＝wh/(n+1)；所述的焊道宽度wh为焊道表面与两边坡口的交点之间的距离，利用基于斜率分析的焊道表面识别方法进行提取；所述的基于斜率分析的焊道表面识别方法是通过计算相邻两个扫描点斜率k并进行比较分析实现的，当0<k≤kset时，此时认为该两点属于焊道表面，当k>kset时，认为该两点属于焊缝坡口右边，当k<-kset时，认为该两点属于焊缝坡口左边，其中kset为所设定的斜率阈值。利用扫描点激光系统获得到的焊缝坡口表面高度信息示意图如图3所示。
3、所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法，其特征在于：利用基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道焊缝偏差识别方法实现深窄空间焊缝埋弧焊多层多道焊缝偏差识别；所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道焊缝偏差识别方法包括焊缝右边坡口偏差识别模式、焊缝左边坡口偏差识别模式以及焊缝对中坡口识别模式；所述的焊缝右边坡口偏差识别模式是通过计算摆动周期中前半个电弧信号积分值irp与后半个周期电弧信号积分值irl之差，并与预设的左右偏差阈值进行比较分析实现的，当irp-irl>δirset1时，认为焊枪右偏，当irp-irl<δirset2时，认为焊枪左偏，否则认为不存在偏差，其中δirset1与δirset2为在焊接焊缝右边坡口时焊枪右偏差与左偏差阈值；所述的摆动周期指摆动电弧从摆动中心开始向左摆动至一定幅度后再向右摆动最后回到摆动中心所需要的时间，其中电弧以摆动中心为基准向左与向右的摆动幅度相等，均为w/2；所述的焊缝左边坡口偏差识别模式是通过计算摆动周期中后半个周期电弧信号积分值ill与前半个电弧信号积分值ilp之差，并与左右偏差阈值进行比较分析实现的，当ill-ilp>δilest1，认为焊枪左偏，当ilp-ill<δilest2时，认为焊枪右偏，否则认为不存在偏差，其中δilset1与δilset2为在焊接焊缝左边坡口时焊枪左偏差与右偏差阈值；所述的焊缝对中坡口偏差识别模式是通过计算摆动周期中前后半个周期电弧信号积分值之差icp-icl并进行比较分析实现的，当icp-icl>0时，焊枪右偏，当icp-icl<0时，焊枪左偏，否则认为不存在偏差。不同焊缝坡口示意图如图4所示
4、所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法，其特征在于：利用焊缝偏差识别模式自适应选择方法自适应选择焊缝偏差识别模式；所述的焊缝偏差识别模式自适应选择方法是利用基于扫描点激光的起焊点位置规划方法实现的；所述的基于扫描点激光的起焊点位置规划方法是利用焊缝类型规划方法实现的；所述的焊缝类型规划方法是通过将扫描点数据中最低高度值hmin与预设的高度阈值hset进行比较分析实现的，当hmin≤hset时，进行打底焊焊接，其起焊点位置为高度最低扫描点所对应的位置，选择焊缝对中坡口偏差识别模式跟踪焊缝，当hmin>hset时，进行填充焊焊接，其起焊点位置为焊道表面与两边坡口交点其中之一，当选择左侧交点作为起焊点时，若此时焊缝道数为n+1，选择焊缝左边坡口偏差识别模式跟踪前n条焊缝，选择焊缝右边坡口偏差识别模式跟踪最后一条焊缝，若此时焊缝道数为n+2，选择焊缝左边坡口偏差识别模式跟踪前n+1条焊缝，选择焊缝对中坡口偏差识别模式跟踪最后一条焊缝，当选择右侧交点作为起焊点时，若此时焊缝道数为n+1，选择焊缝右边坡口偏差识别模式跟踪前n条焊缝，选择焊缝左边坡口偏差识别模式跟踪最后一条焊缝，若此时焊缝道数为n+2，选择焊缝右边坡口偏差识别模式跟踪前n+1条焊缝，选择焊缝对中坡口偏差识别模式跟踪最后一条焊缝。不同焊缝类型示意图如图5所示。
5、专利技术的有益效果
6、本专利技术涉及深窄空间埋弧焊焊缝跟踪领域，是一种基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法。针对在深窄空间埋弧焊多层多道焊过程中焊缝位置难以跟踪的难题，提出了一种基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法；利用基于扫描点激光的电弧摆动幅度规划方法规划电弧摆动幅度；利用基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道焊缝偏差识别方法识别焊缝左边坡口偏差、焊缝右边坡口偏差以及焊缝对中坡口偏差；利用焊缝偏差识别模式自适应选择方法来选择相应的焊缝偏差识别模式。
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1.基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法，用于跟踪埋弧焊焊接深窄空间多层多道焊缝，其特征在于：所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法是由基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪系统实现的；所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪系统是由埋弧焊电源、焊接机器人、扫描点激光系统、电弧信号采集系统、埋弧焊行走小车组成的；所述的埋弧焊电源用于提供焊接所需能量；所述的焊接机器人包括三个自由度，用于控制焊枪沿左右、上下移动以及在垂直于焊接方向上摆动；所述的扫描点激光系统用于扫描焊缝坡口，通过识别坡口位置与焊道宽度从而确定起焊点位置并规划焊缝道数和电弧摆动幅度；所述的电弧信号采集系统用于采集焊接电压；所述的埋弧焊行走小车用于带动焊接机器人沿焊接方向行走。
2.根据权利要求1所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法，其特征在于：利用基于扫描点激光的电弧摆动幅度规划方法规划电弧摆动幅度W，利用扫描点激光系统扫描焊缝坡口，获取焊缝坡口表面高度信息，从而规划电弧摆动幅度W；所述的基于扫描点激光的电弧摆动幅度规划方法包括打底焊与填充焊电
3.根据权利要求1所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法，其特征在于：利用基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道焊缝偏差识别方法实现深窄空间焊缝埋弧焊多层多道焊缝偏差识别；所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道焊缝偏差识别方法包括焊缝右边坡口偏差识别模式、焊缝左边坡口偏差识别模式以及焊缝对中坡口识别模式；所述的焊缝右边坡口偏差识别模式是通过计算摆动周期中前半个电弧信号积分值Irp与后半个周期电弧信号积分值Irl之差，并与预设的左右偏差阈值进行比较分析实现的，当Irp-Irl>ΔIrset1时，认为焊枪右偏，当Irp-Irl<ΔIrset2时，认为焊枪左偏，否则认为不存在偏差，其中ΔIrset1与ΔIrset2为在焊接焊缝右边坡口时焊枪右偏差与左偏差阈值；所述的摆动周期指摆动电弧从摆动中心开始向左摆动至一定幅度后再向右摆动最后回到摆动中心所需要的时间，其中电弧以摆动中心为基准向左与向右的摆动幅度相等，均为W/2；所述的焊缝左边坡口偏差识别模式是通过计算摆动周期中后半个周期电弧信号积分值Ill与前半个电弧信号积分值Ilp之差，并与左右偏差阈值进行比较分析实现的，当Ill-Ilp>ΔIlset1，认为焊枪左偏，当Ilp-Ill<ΔIlset2时，认为焊枪右偏，否则认为不存在偏差，其中ΔIlset1与ΔIlset2为在焊接焊缝左边坡口时焊枪左偏差与右偏差阈值；所述的焊缝对中坡口偏差识别模式是通过计算摆动周期中前后半个周期电弧信号积分值之差Icp-Icl并进行比较分析实现的，当Icp-Icl>0时，焊枪右偏，当Icp-Icl<0时，焊枪左偏，否则认为不存在偏差。
4.根据权利要求1所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法，其特征在于：利用焊缝偏差识别模式自适应选择方法自适应选择焊缝偏差识别模式；所述的焊缝偏差识别模式自适应选择方法是利用基于扫描点激光的起焊点位置规划方法实现的；所述的基于扫描点激光的起焊点位置规划方法是利用焊缝类型规划方法实现的；所述的焊缝类型规划方法是通过将扫描点数据中最低高度值hmin与预设的高度阈值hset进行比较分析实现的，当hmin≤hset时，进行打底焊焊接，其起焊点位置为高度最低扫描点所对应的位置，选择焊缝对中坡口偏差识别模式跟踪焊缝，当hmin>hset时，进行填充焊焊接，其起焊点位置为焊道表面与两边坡口交点其中之一，当选择左侧交点作为起焊点时，若...
【技术特征摘要】
1.基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法，用于跟踪埋弧焊焊接深窄空间多层多道焊缝，其特征在于：所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法是由基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪系统实现的；所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪系统是由埋弧焊电源、焊接机器人、扫描点激光系统、电弧信号采集系统、埋弧焊行走小车组成的；所述的埋弧焊电源用于提供焊接所需能量；所述的焊接机器人包括三个自由度，用于控制焊枪沿左右、上下移动以及在垂直于焊接方向上摆动；所述的扫描点激光系统用于扫描焊缝坡口，通过识别坡口位置与焊道宽度从而确定起焊点位置并规划焊缝道数和电弧摆动幅度；所述的电弧信号采集系统用于采集焊接电压；所述的埋弧焊行走小车用于带动焊接机器人沿焊接方向行走。
2.根据权利要求1所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法，其特征在于：利用基于扫描点激光的电弧摆动幅度规划方法规划电弧摆动幅度w，利用扫描点激光系统扫描焊缝坡口，获取焊缝坡口表面高度信息，从而规划电弧摆动幅度w；所述的基于扫描点激光的电弧摆动幅度规划方法包括打底焊与填充焊电弧摆动幅度规划方法；所述的打底焊电弧摆动幅度规划方法是在进行第一层焊缝(即打底焊)焊接时，选择所预设的最大电弧摆动幅度wmax进行焊接；所述的填充焊电弧摆动幅度规划方法是在进行第二层及以上焊缝(即填充焊)焊接时，将焊道宽度wh与预设的最大电弧摆动幅度wmax进行比较，令wh/wmax＝n+x，其中n为整数部分，x为小数点以后部分，当0≤x≤0.5时，令该层焊道的焊缝道数为n+1，电弧摆动幅度为w＝wh/(n+1)，当0.5<x<1时，令该层焊道焊缝道数为n+2，电弧摆动幅度为w＝wh/(n+1)；所述的焊道宽度wh为焊道表面与两边坡口的交点之间的距离，利用基于斜率分析的焊道表面识别方法进行提取；所述的基于斜率分析的焊道表面识别方法是通过计算相邻两个扫描点斜率k并与预设的斜率阈值kset进行比较分析实现的，当0<k≤kset时，此时认为该两点属于焊道表面，当k>kset时，认为该两点属于焊缝坡口右边，当k<-kset时，认为该两点属于焊缝坡口左边。
3.根据权利要求1所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道跟踪方法，其特征在于：利用基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道焊缝偏差识别方法实现深窄空间焊缝埋弧焊多层多道焊缝偏差识别；所述的基于电弧传感的深窄空间焊缝埋弧焊多层多道焊缝偏差识别方法包括焊缝右边坡口偏差识别模式、焊缝左边坡口偏差识别模式以及焊缝对中坡口识别模式；所述的焊缝右边...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾爱亭，王东前，洪波，马伊健，李湘文，尹力，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
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