[发明专利]一种基于激光视觉的航空发动机前支架相贯线焊缝识别方法

说明书

一种基于激光视觉的航空发动机前支架相贯线焊缝识别方法，应用于前支架筒壁与连接管的相贯线焊接。通过环状激光视觉传感器采集图像，经图像分割，识别管的偏转度、截面中心并计算出倾角。调整伺服转盘使定位杆的翻转面与连接管正投影面平行,调整翻转机构使定位杆与连接管平行，移动定位杆使其位于连接管正上方，伸缩机构将定位杆伸长并与连接管对中。环状视觉传感器对焊缝坡口进行扫描，对扫描信号进行拟合及平滑处理，得出相贯线焊缝。此方法算法简单，能快速准确识别连接管倾角及焊缝位置，焊枪定位杆倾角调节步骤少，焊接误差小、效率高。

技术领域

本发明主要涉及焊接自动化领域，尤其涉及一种基于激光视觉的航空发动机前支架相贯线焊缝识别方法。

背景技术

目前，在机械装配、海工装备、轨道车辆、大型压力容器行业等机械制造行业中，手工焊接已逐渐退出生产线，自动化焊接机器人、自动化焊接专机以及智能化焊接技术已经成为焊接技术发展的主要趋势。

在上述工程中，存在大量管管焊接的情况，尤以斜交居多，连接管与前支架的装配通常存在角度误差，致使连接管与前支架斜交，人工焊接难度较大，焊接环境差，焊接过程费时费力，故焊接机器人自动焊接将逐步取代人工焊接。

针对斜交的管管焊接，传统方法通常为在主管与直管圆柱表面的数学模型基础上，利用空间几何数学方法推导出空间相贯线的数学模型，并将此相贯线作为焊缝坡口，再将数学模型输入到焊接机器人的控制机构实现自动焊接。此方法过程复杂，计算规模庞大，且计算得出的相贯线焊缝与实际焊缝坡口偏差往往较大，因此焊接误差较大，而连接管与前支架的装配焊接精度要求较高，故噬待一种算法简单、精度高的斜交管管焊接方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于激光视觉的航空发动机前支架相贯线焊缝识别方法，应用于前支架与连接管的相贯线焊接。该方法算法简单，能快速准确识别连接管倾角及焊缝位置，焊枪定位杆倾角调节步骤少，保证焊接质量可靠性并且精度高。

为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

通过环状激光视觉传感器采集图像，经图像分割，识别连接管的偏转度、截面中心并计算出倾角。调整伺服转盘使定位杆的翻转面与连接管正投影面平行,调整翻转机构使定位杆与连接管平行，移动定位杆使其位于连接管正上方，伸缩机构将定位杆伸长并与连接管对中。环状视觉传感器对焊缝坡口进行扫描，对扫描信号进行拟合及平滑处理，得出相贯线焊缝。

其中图像分割可采用边缘检测法、聚类分析法、数学形态法、遗传算法等。图像分割后得到连接管柱体边缘与截面图像，边缘中线即为连接管轴心线垂直向下的投影，并以中线上任一点为坐标原点建立二维坐标系即可得到连接管的偏转度；连接管截面图像为标准椭圆，将长轴与短轴得到的交点即为截面中心，利用短轴与长轴的比值即可求出连接管的倾角。

经伸缩机构将定位杆与连接管对中后，环状视觉传感器与焊缝坡口正对，环状视觉传感器对焊缝坡口进行扫描，采用粒子群-最小二乘法的混合算法对扫描信号进行分段直线拟合，并将拟合出的环形折线图进行平滑处理，平滑处理可采用Kernel法、Ngram法等，得出的平滑环形曲线即为焊缝。

本发明相比现有方法有益效果为：该方法算法简单，能快速准确识别连接管倾角及焊缝位置，避免了复杂数学模型计算，缩短焊接机器人反应时间，焊枪定位杆倾角调节步骤少，保证焊接质量可靠性并且精度高，提高了焊接效率。适用性强，对于管管焊接，包括焊接内、外侧焊缝，只要连接管的截面为圆形，即可识别连接管倾角及焊缝位置。

附图说明：

图1是本发明具体实施方式提供的前支架与连接管的相贯线焊缝识别的流程图；

图2是本发明具体实施方式提供的焊枪定位杆倾角自适应调节系统的部分机械结构图；