[发明专利]一种基于磁控电弧与激光视觉传感的焊缝自动跟踪控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接控制方法及系统，特别是一种用于自动焊的控制方法及系统。

背景技术

自动焊时，为实时补偿因工件的加工与装配误差，以及因焊接热变形所引起的焊缝位置和尺寸的变化，必须采用适当的焊缝跟踪方法。

在常用的焊缝跟踪传感器中，电弧传感器实时性最好，其中磁控电弧传感器因无机械震动与磨损且体积小而性能突出；激光视觉传感器获取信息量大，焊缝跟踪效果好。但单一的传感器难以克服焊接过程中各种不确定因素对焊缝偏差信息提取的影响，焊缝跟踪失败的可能性较大。将多种不同的传感器有机结合，是解决复杂环境下焊缝跟踪的有效途径，也是焊接自动化发展的必然趋势。

目前，多传感信息融合技术在军事运用方面取得了较大的发展，但在自动化焊接系统的焊缝跟踪中研究较少。针对基于磁控电弧与视觉传感器的数据融合进行研究，建立以磁控电弧传感器为主体，激光视觉传感器进行偏差的预测的融合准则，在采用双传感预估检验校准的融合方法的基础上实现焊缝自动跟踪，为多传感信息融合技术在焊接机器人焊缝跟踪中的应用提供理论参考。

发明内容

本发明的目的是提供一种响应速度快、稳定性好、容错性高、跟踪精度高、实用性强的基于磁控电弧与激光视觉传感的焊缝自动跟踪控制方法及系统。提出了一种基于磁控电弧与激光视觉传感的焊缝偏差识别方法，针对基于磁控电弧与视觉传感器的数据融合进行研究，建立以磁控电弧传感器为主体，激光视觉传感器进行偏差的预测的融合准则，在采用分段插值数据预处理、预估值有效性检验、焊缝轨迹预测、自适应加权融合等方法的基础上，形成有效的数据融合方案，实现了空间复杂轨迹焊缝的自动跟踪。该方法能有效避免单一传感器的局限性，提高焊缝跟踪精度与系统容错性，算法简单且易实现，为多传感信息融合技术在焊接机器人实现复杂焊缝轨迹自动跟踪中应用提供理论依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供了一种基于磁控电弧与激光视觉传感的焊缝自动跟踪控制方法，在焊接过程中，磁控电弧传感器10控制焊接电弧扫描坡口，霍尔传感器7将检测到的焊接电流信号经过滤波电路信号处理，将干扰信号滤除并将有效信号提取和放大之后进行软件处理和运算，求得焊枪1偏离焊缝中心位置的偏差信息；激光视觉传感器11将激光倾斜投射在接缝坡口上，由图像采集装置6采集包含焊缝特征的激光条纹图像，经自适应阈值分割与中值滤波、细化与计算斜率等步骤，获取焊枪1对焊缝中心的偏差量。这二种焊缝偏差信息一并输入至跟踪系统中央控制器8，采用双传感预估检验校准的融合方法进行信息处理，将融合后的偏差信息作为执行机构的焊缝偏差调节量，由执行机构执行焊缝偏差调节，实现焊缝自动跟踪，完成自动化焊接。

本发明采用双传感预估检验校准的融合方法对多传感器数据融合。

本发明结合磁控电弧传感器与激光视觉传感器实现焊缝自动跟踪。

本发明采用基于焊缝轨迹预测的焊缝偏差实时检测方法，可以提高焊缝跟踪精度。

本发明还提供了一种基于磁控电弧与激光视觉传感的焊缝自动跟踪控制系统，它包括焊枪1、焊接电源2、送丝机3、执行机构、图像采集装置6、霍尔传感器7、控制器8、驱动器9、磁控电弧传感器10和激光视觉传感器11，焊接电源2两极分别连接送丝机3和霍尔传感器7，霍尔传感器7与控制器8连接，送丝机3与设置在执行机构上的焊枪1连接，在焊枪1上设置磁控电弧传感器10，在磁控电弧传感器10上设置激光视觉传感器11，激光视觉传感器11通过图像采集装置6与控制器8连接，控制器8通过驱动器9 连接执行机构。

所述执行机构包括焊接小车4、十字滑架5以及十字滑架5上的步进电机；十字滑架5包括高低调节滑架13和安装在高低调节滑架13上的左右调节滑架12，焊枪1 设置在左右调节滑架12上。

所述执行机构包括焊接机器人14以及焊接机器人14上的各电机，焊枪1安装在焊接机器人14上，具体安装在焊接机器人14手臂的末端。

所述执行机构包括焊接专机15以及焊接专机15上的各电机；焊接专机15包括X轴水平调节滑架16和Y轴高低调节滑块17，Y轴高低调节滑块17安装在X轴水平调节滑架16上；焊枪1安装在焊接专机15上，具体安装在Y轴高低调节滑块17上。