[发明专利]一种基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接方法，包括根据塔脚建模参数建立塔脚理想模型，由塔脚理想模型进行轨迹规划获得焊缝序列模板数据和运动轨迹序列，由3D视觉传感器依据焊缝序列模板数据和运动轨迹序列进行实际焊缝扫描识别，依据扫描结果生成焊接轨迹序列发送至机器人控制执行模块，机器人控制执行模块通过焊接机器人控制器控制机械臂运动，机械臂携带焊枪完成焊缝焊接。本发明还公开了基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接装置。本发明可自适应非标塔脚，保证焊接质量。

技术领域

本发明涉及一种塔脚焊接方法及装置，特别是涉及一种基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接方法及装置。

背景技术

铁塔是重要的基建，是特高压电网，5G通信的上游重要载体。输电线路铁塔的塔脚为整个输电线路铁塔结构的支撑部件，其结构的稳定性直接决定了输电线路铁塔的结构稳定性和使用寿命。一般铁塔塔脚的焊接由人工完成，因而焊接工人的技术水平、工作态度直接影响着铁塔产品的质量、生产效率和制造成本。目前也有一些自动化焊接系统用于塔脚的焊接，比如公开号为CN108746938A、CN107855703A等中国专利公开的焊接机器人。这些设备可以提升批量标准化的焊接工作效率，但是塔脚作为基建，必须适应所在场所的环境，地理条件，以及供电参数要求，因此其本质是一个非标无固定参数的部件，因此生产商在进行机器人系统应用时总是会遇到机器人系统可能无法适应当前所需要进行加工部件的变化的问题。因此一般这些系统在具体应用时都是需要为每台设备配备一个专职的操作人员通过示教的方式的来适应这一变化，因此这会导致每批次都需要操作人员专业的操作，因此这在本质上带来的问题是并没有减少操作人员的基本需求，而且这还需要大量的专业机器人操作员配合，才能使得系统能够投入到新的加工部件的焊接生产，对于企业来说也是在成本与投入周期中产生了新的问题。

公开号为CN112658520A、CN112589303A的中国专利则公开了以输入塔脚参数计算焊缝再进行焊接的方法，这解决了针对批次塔脚需要不断示教以改变焊接参数适应产品变化的问题。但是塔脚作为大型厚板部件，其前道加工与装配精度较差，因此对于同批次而言，每个工件的焊缝都会存在或多或少的误差，因此上述技术方案中几难以对这些误差进行个性化调整，以保证焊接最终的焊接质量。而且由于塔脚非标的特性，塔脚本身具有不同批次变化结构尺寸差异性大的特点，更使得一些针对误差调整的传感方案在检测可达性方面出现问题导致最终检测方法失败。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接方法，目的解决针对塔脚工件误差变化的自动适应问题，提高焊接质量。本发明的另一目的是提供一种基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接装置。

本发明技术方案如下：一种基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接方法，包括以下步骤：

步骤1、向塔脚建模模块输入塔脚建模参数，由塔脚建模模块根据所述塔脚建模参数构建塔脚理想模型；

步骤2、所述塔脚建模模块将塔脚理想模型发送至塔脚焊缝模块，并由塔脚焊缝模块将所述塔脚理想模型转换数据结构后发送至视觉检测轨迹规划模块，所述视觉检测轨迹规划模块根据转换数据结构后的所述塔脚理想模型完成检测轨迹规划，分别得到焊缝序列模板数据和运动轨迹序列；

步骤3、所述焊缝序列模板数据发送至3D视觉传感器，所述运动轨迹序列发送至机器人控制执行模块，所述机器人控制执行模块根据所述运动轨迹序列通过焊接机器人控制器控制机械臂运动，所述3D视觉传感器连接于所述机械臂并由所述焊缝序列模板数据控制扫描路径；

步骤4、由所述步骤3获取焊缝表面数据发送至焊缝识别与三维重建模块，由所述焊缝识别与三维重建模块计算焊缝特征数据并发送至机器人焊接轨迹规划模块；

步骤5、所述机器人焊接轨迹规划模块根据所述焊缝特征数据生成焊接轨迹序列发送至机器人控制执行模块，所述机器人控制执行模块根据所述焊接轨迹序列通过焊接机器人控制器控制机械臂运动，所述机械臂携带焊枪完成焊缝焊接。