CN112122775A - 基于激光焊缝跟踪的变压器油箱焊缝及散热片识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于激光焊缝跟踪的变压器油箱焊缝及散热片识别方法，包括焊缝识别方法以及散热片焊接缝识别方法，通过激光条纹在图像传感器内呈像的不同来判断当前位置是焊缝还是散热片焊接缝，若当前位置是散热片焊接缝，则进行往复施焊。本方法采用机器视觉算法，三维成像原理，图像传感器实时获取焊缝及散热片位置数据，标识散热片或焊缝位置数据并实时传送给焊接机器人。本发明不仅能识别焊缝的位置，而且能识别散热片的位置，并对散热片焊接缝进行往复施焊，从而使得变压器油箱在焊接后达到了很好的密封性能。

Description

基于激光焊缝跟踪的变压器油箱焊缝及散热片识别方法
技术领域
本发明涉及焊缝识别技术领域，尤其涉及基于激光焊缝跟踪的变压器油箱焊缝及散热片识别方法。
背景技术
变压器油箱散热器用于变电站变压器散热，散热器的散热片内部常常充满变压器散热油，为了防止变压油泄漏，对变压器油箱有密封要求。
传统的变压器油箱焊接常采用手工焊接方式，焊接效率低，劳动强度高；市面上的激光焊缝跟踪识别变压器油箱焊缝的方式，只能识别焊缝位置，而不能识别散热片位置，这样焊接机器人不能针对变压器散热片作特殊处理，导致散热片位置焊接不严实或出现气孔，达不到密封要求。
发明内容
本发明提供了基于激光焊缝跟踪的变压器油箱焊缝及散热片识别方法，以解决现有技术中的激光焊缝跟踪识别变压器油箱焊缝的方式，只能识别焊缝位置，而不能识别散热片位置，这样焊接机器人不能针对变压器散热片作特殊处理，导致散热片位置焊接不严实或出现气孔，达不到密封要求的问题。
本发明采用的技术方案是：基于激光焊缝跟踪的变压器油箱焊缝及散热片识别方法，在焊接过程中，散热器置于变压器上，所述散热器包括底板以及垂直于底板的多个散热片，所述散热片的横截面为梭子状；所述方法包括焊缝识别方法以及散热片焊接缝识别方法；
所述焊缝识别方法包括以下步骤：
步骤1、激光焊缝跟踪仪安装于焊接机器人前端,且位于散热器的上方，其发出的激光照射在变压器的底板上形成激光条纹；
步骤2、位于激光焊缝跟踪仪内的图像传感器采集激光条纹，此时所述激光条纹在图像传感器中所呈现的像为闪电形状，包括第一线条和第二线条，第一线条位于底板上，第二线条位于变压器上，第一线条与第二线条平行；
步骤3、分别计算第一线条和第二线条的长度及角度，求出第一线条靠近第二线条的端点，求通过该端点且垂直于第二线条的直线，直线与第二线条的交点即为焊点；
步骤4、图像传感器将焊点的三维数据传给焊接机器人，焊接机器人对焊点进行施焊；
步骤6、激光焊缝跟踪仪移动过程中，图像传感器实时将采集到的激光条纹三维数据传给焊接机器人，焊接机器人不断在焊缝处施焊；
所述散热片焊接缝识别方法包括以下步骤：
步骤Ⅰ、当激光条纹在图像传感器内呈像显示第一线条和第二线条明显不平行时，初步判断为接近散热片；
步骤Ⅱ、当激光条纹在图像传感器内呈像夹角越来越小，确认为：在靠近散热片；
步骤Ⅲ、当激光条纹在图像传感器内呈像夹角在阈值内，则判断为散热片；
步骤Ⅳ、当焊接机器人行走到散热片位置时，焊接机器人向激光焊缝跟踪仪发送暂停跟踪命令，同时焊接机器人根据已接收到的散热片三维位置数据对散热片进行往复焊接；
步骤Ⅴ、焊接机器人对散热片焊接缝进行往复施焊完毕后，焊接机器人向激光焊缝跟踪仪发送继续跟踪命令；
步骤Ⅵ、当激光条纹在图像传感器内呈像夹角越来越大，确认为：在远离散热片；
步骤Ⅶ、当第一线条与第二线条平行时，且第一线条长度达到一定阈值时，表示当前散热片结束，激光已照射到正常焊缝位置；
步骤Ⅷ、重复焊缝识别方法以及散热片焊接缝识别方法，直至焊接结束。
本发明的有益效果是：本发明不仅能识别焊缝的位置，而且能识别散热片的位置，并对散热片焊接缝进行往复施焊，从而使得变压器油箱在焊接后达到了很好的密封性能。
附图说明
图1为本发明公开的散热器和变压器的结构示意图；
图2为本发明公开的焊接机器人及激光焊缝跟踪仪结构示意图；
图3为本发明公开的散热器A-A截面图；
图4为本发明公开的激光照射在底板上时激光条纹在图像传感器中所呈现的像的示意图；
图5为本发明公开的激光照射在散热器时激光条纹在图像传感器中所呈现的像的示意图；
图6为本发明公开激光远离散热器时激光条纹在图像传感器中所呈现的像的示意图。
附图标记：1、变压器；2、底板；3、散热片；4、激光条纹；5、焊缝；6、散热片焊接缝；7、焊接机器人；8、激光焊缝跟踪仪。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
参见图2，本方法采用机器视觉算法，三维成像原理，将激光焊缝跟踪仪8安装于焊接机器人7前端，激光焊缝跟踪仪8内部安装有图像传感器，图像传感器实时获取焊缝5及散热片3位置数据，标识位置数据(散热片3或焊缝5)并实时传送给焊接机器人7。
参见图1，散热器包括底板2以及散热片3，散热片3是中空的，工作时内部充满变压器散热油。散热器焊接在变压器1上，底板2与变压器1接触的缝隙为焊缝5，散热片3与变压器1接触的缝隙为散热片焊接缝6，如果散热片焊接缝6焊接不严实或出现气孔，会导致漏油的现象发生。激光焊缝跟踪仪8位于散热器的上方，其发出的激光照射在变压器上形成激光条纹4。
基于激光焊缝跟踪的变压器油箱焊缝及散热片识别方法，包括焊缝识别方法以及散热片焊接缝识别方法。
焊缝5识别方法包括以下步骤：
步骤1、激光焊缝跟踪仪8安装于焊接机器人7前端,且激光焊缝跟踪仪8位于散热器的斜上方，其发出的激光照射在变压器的底板2上形成激光条纹4；
步骤2、图像传感器采集激光条纹4；
由于激光照射在底板2上，所以激光条纹4在图像传感器中所呈现的像如图4所示，类似闪电形状，左右两边线条平行；左边线条位于底板2上，右边线条位于变压器1上。
步骤3、分别计算左边线条和右边线条的长度及角度，求出左边线条的右端点a，求通过端点a且垂直于右边线条的直线L，直线L与右边线条的交点即为焊点b；
由于图像传感器和激光发射口之间具有一定的夹角，所以图像传感器采集到的激光条纹4的图像呈现图4中的形状，而不是一条直线；
步骤4、图像传感器将焊点b三维数据传给焊接机器人7，焊接机器人7对焊点b进行施焊；
步骤6、激光焊缝跟踪仪8从左向右移动，在此过程中，图像传感器实时将采集到的激光条纹三维数据传给焊接机器人，焊接机器人7不断在焊缝5处施焊。
散热片焊接缝6识别方法包括以下步骤：
步骤Ⅰ、当激光条纹4在图像传感器内的像左右两边线条明显不平行时，初步判断为接近散热片3；
步骤Ⅱ、当激光条纹4在图像传感器内呈像夹角越来越小，确认为：在靠近散热片3；
参见图3，现有的散热片3的横截面多为梭子状，所以激光条纹4从左往右进行移动的过程中夹角会发生变化；此步骤的激光条纹4在图像传感器内呈像示意图如图5所示。
步骤Ⅲ、当激光条纹4在图像传感器内呈像夹角在阈值内，则判断为散热片3；
步骤Ⅳ、当焊接机器人行走到散热片位置时，焊接机器人7向激光焊缝跟踪仪8发送暂停跟踪命令，同时焊接机器人根据已接收到的散热片三维位置数据对散热片进行往复焊接；
步骤Ⅴ、焊接机器人对散热片焊接缝进行往复施焊完毕后，焊接机器人7向激光焊缝跟踪仪8发送继续跟踪命令；
步骤Ⅵ、当激光条纹4在图像传感器内呈像夹角越来越大，确认为：在远离散热片3；
步骤Ⅶ、当左边线条与右边线条平行时，且左边线条长度达到一定阈值时，表示当前散热片结束，激光已照射到正常焊缝5位置；
步骤Ⅷ、重复焊缝识别方法以及散热片焊接缝识别方法，直至焊接结束。
当激光逐步离开散热片3时，左右两边线条会逐步趋于平行，但散热片3会部份遮挡激光条纹4在图像传感器里的呈像，左侧激光条纹4在图像传感器内呈像不完整，此时激光焊缝跟踪仪8仍把当前位置视为散热片3；此步骤的激光条纹4在图像传感器内呈像示意图如图6所示。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.基于激光焊缝跟踪的变压器油箱焊缝及散热片识别方法，在焊接过程中，散热器置于变压器上，所述散热器包括底板以及垂直于底板的多个散热片，所述散热片的横截面为梭子状；其特征在于包括焊缝识别方法以及散热片焊接缝识别方法；
所述焊缝识别方法包括以下步骤：
步骤1、激光焊缝跟踪仪安装于焊接机器人前端,且位于散热器的上方，其发出的激光照射在变压器的底板上形成激光条纹；
步骤2、位于激光焊缝跟踪仪内的图像传感器采集激光条纹，此时所述激光条纹在图像传感器中所呈现的像为闪电形状，包括第一线条和第二线条，第一线条位于底板上，第二线条位于变压器上，第一线条与第二线条平行；
步骤3、分别计算第一线条和第二线条的长度及角度，求出第一线条靠近第二线条的端点，求通过该端点且垂直于第二线条的直线，直线与第二线条的交点即为焊点；
步骤4、图像传感器将焊点的三维数据传给焊接机器人，焊接机器人对焊点进行施焊；
步骤6、激光焊缝跟踪仪移动过程中，图像传感器实时将采集到的激光条纹三维数据传给焊接机器人，焊接机器人不断在焊缝处施焊；
所述散热片焊接缝识别方法包括以下步骤：
步骤Ⅰ、当激光条纹在图像传感器内呈像显示第一线条和第二线条明显不平行时，初步判断为接近散热片；
步骤Ⅱ、当激光条纹在图像传感器内呈像夹角越来越小，确认为：在靠近散热片；
步骤Ⅲ、当激光条纹在图像传感器内呈像夹角在阈值内，则判断为散热片；
步骤Ⅳ、当焊接机器人行走到散热片位置时，焊接机器人向激光焊缝跟踪仪发送暂停跟踪命令，同时焊接机器人根据已接收到的散热片三维位置数据对散热片进行往复焊接；
步骤Ⅴ、焊接机器人对散热片焊接缝进行往复施焊完毕后，焊接机器人向激光焊缝跟踪仪发送继续跟踪命令；
步骤Ⅵ、当激光条纹在图像传感器内呈像夹角越来越大，确认为：在远离散热片；
步骤Ⅶ、当第一线条与第二线条平行时，且第一线条长度达到一定阈值时，表示当前散热片结束，激光已照射到正常焊缝位置；
步骤Ⅷ、重复焊缝识别方法以及散热片焊接缝识别方法，直至焊接结束。
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