[发明专利]基于双线激光测量系统的焊缝测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种基于双线激光测量系统的焊缝测量方法，可以测量熔池前半部分边缘一定前置量的焊缝间隙大小和间隙变化趋势。

背景技术

在自动化焊接过程中，不论是焊接专机还是焊接机器人，都面临焊接工件加工、装配、变形的不一致问题，如焊缝的间隙的不一致和不受控变化，从而导致焊接质量不稳定，因此通过实时检测焊缝间隙控制焊接工艺是保证焊缝质量的必要手段。

目前主要采用单线激光视觉传感器检测焊缝间隙，但由于强烈的电弧弧光干扰，单线激光视觉传感器测量位置相对于熔池位置有一定的前置量，将熔池前半部分边缘一定前置量（熔池前端）的间隙大小反馈控制熔池前端的焊缝成形工艺可能导致成形不稳定；另一方面，单线激光视觉传感器只能获得某一位置的间隙大小，无法预测间隙的变化趋势，也无法计算由于间隙导致的焊料填充量的变化，从而无法保证均匀一致的焊缝成形。因此，提出一种能够检测熔池前端间隙及间隙变化趋势的测量方法对于提高焊接质量有着重要的意义。

有鉴于此，有必要提供一种新的基于双线激光测量系统的焊缝测量方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双线激光测量系统的焊缝测量方法，以测量熔池前端焊缝间隙大小和间隙变化趋势。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种基于双线激光测量系统的焊缝测量方法，包括如下步骤：S1：对设于焊枪前侧的双线激光传感器进行参数标定，获得焊枪与双线激光传感器的对应关系；S2：通过双线激光传感器的第一激光器和第二激光器同时向工件表面投射激光，在焊缝处形成相互平行的第一激光条纹、第二激光条纹；第一激光条纹位于熔池中心与第二激光条纹之间；S3：两条激光条纹在工件表面反射、折射后进入摄像机成像；S4：通过图像处理获得两条激光条纹分别在焊缝处的两组焊缝特征点；S5：以熔池中心点为原点O，焊接方向为X轴，焊缝宽度方向为Y轴建立焊接坐标系，通过坐标变换获得焊缝特征点在焊接坐标系下的焊缝特征点坐标；S6：以原点O和两组焊缝特征点坐标拟合形成焊缝的两个边缘的变化曲线；S7：根据两条变化曲线计算焊缝间隙大小和/或焊缝间隙变化趋势。

作为本发明的进一步改进，S1中焊枪与双线激光传感器的对应关系包括位置关系和角度关系。

作为本发明的进一步改进，所述焊缝测量方法还包括S8：根据焊缝的间隙变化趋势计算焊料填充量的变化。

作为本发明的进一步改进，所述变化曲线是采用二次多项式对原点O和两组焊缝特征点坐标进行最小二乘拟合形成：

作为本发明的进一步改进，所述焊缝的间隙变化趋势的判断方法为：两条拟合曲线y₁与y₂之间的差值即为焊缝的间隙，所述焊缝在第一激光条纹、第二激光条纹处的焊缝间隙分别为g₁、g₂；如果g₂大于（g₁+△），则焊缝的间隙越来越大；如果g₂小于（g₁-△），则焊缝的间隙越来越小；如果g₂-g₁在之间，则焊缝的间隙未变化；其中△为设定的阈值。

作为本发明的进一步改进，所述焊缝测量方法还包括熔池前半部分边缘位置的判断：熔池前半部分边缘距熔池中心点的距离为焊缝的平均宽度的一半。

作为本发明的进一步改进，所述焊缝测量方法还包括焊缝填充量变化的计算方法：设定熔池前半部分边缘在X轴上坐标为a₅，焊接速度为V，焊接时间T后，焊枪沿X轴方向位移为x_T，x_T按拟合曲线y₁和y₂的中心线通过公式进行反向计算获得；设定焊接工件的板厚为t，则焊缝填充量变化公式计算为：。

作为本发明的进一步改进，所述变化曲线是对原点O和两组焊缝特征点坐标采用直线拟合的方式形成的。

作为本发明的进一步改进，熔池前半部分边缘、第一激光条纹、第二激光条纹距离熔池中心的距离分别为d₁、d₂、d₃；所述焊缝在所述熔池前半部分边缘、第一激光条纹、第二激光条纹处的焊缝间隙分别为g₃、g₄、g₅；g₃的计算公式如下：。