CN112276300A - 一种波纹板的焊缝扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种波纹板的焊缝扫描方法，波纹板位于底座上，波纹板与底座间形成焊缝，包括如下步骤:在波纹板的板面上进行扫描，得到多个位置点；将扫描得到的多个位置点绘制成焊缝轨迹图；将焊缝轨迹图中一个位置点的前N个位置点拟合为第一直线，后N个位置点拟合为第二直线，得出第一直线与第二直线的夹角，记为该位置点的第一拐角度，N大于等于1；重复上述步骤，得出所有位置点的第一拐角度；将各位置点的第一拐角度与预设角度进行比较，得到多个拐点；在底座上靠近焊缝做一扫描轨迹，根据扫描轨迹拟合成一焊接平面；根据拐点和焊接平面计算得到焊缝位置。只进行了两次扫描即可确定焊缝位置，提升了焊缝计算效率，降低了焊缝扫描成本。

Description

一种波纹板的焊缝扫描方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种波纹板的焊缝扫描方法。

背景技术

波纹板焊接广泛见于工业生产中，而自动焊缝寻位是极大提高生产效率、降低劳动和时间成本的关键技术。目前工业生产中常见的自动寻位技术都基于线激光或者面激光寻位，主要原理是通过线激光或面激光传感器重构焊缝结构识别出焊缝位置。这种传感器可以实时寻位，适用各种焊缝类型，但同时价格昂贵操作空间有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种波纹板的焊缝扫描方法，可以降低扫描成本，提升焊缝计算效率。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种波纹板的焊缝扫描方法，所述波纹板位于底座上，所述波纹板与所述底座之间形成焊缝，包括如下步骤:

在所述波纹板的板面上进行扫描，得到多个位置点；

将扫描得到的多个位置点绘制成焊缝轨迹图；

将所述焊缝轨迹图中一个位置点的前N个位置点拟合为第一直线，后N个位置点拟合为第二直线，得出所述第一直线与所述第二直线的夹角，记为该位置点的第一拐角度，所述N大于等于1；

重复上述步骤，得出所有位置点的第一拐角度；

将各所述位置点的第一拐角度与预设角度进行比较，得到多个拐点；

在所述底座上靠近所述焊缝做一扫描轨迹，根据所述扫描轨迹拟合成一焊接平面；

根据所述拐点和所述焊接平面计算得到焊缝位置。

本发明实施方式相对于现有技术而言，只需在波纹板上进行一次扫描，通过计算可以得出焊缝中各个拐点的位置，再在底座进行第二次扫描可以得到焊接平面位置，通过焊接平面和拐点的位置即可计算出实际焊缝的位置，本方法中只进行了两次扫描，无需实施扫描焊缝位置，大大减小了扫描成本和扫描时间，提升了焊缝计算效率，降低了焊缝扫描成本。

另外，在步骤：在所述波纹板的板面上进行扫描，得到多个位置点中，扫描的宽度大于所述波纹板的宽度。

另外，在步骤：将各所述位置点的第一拐角度与预设角度进行比较，得到多个拐点中，具体包括如下步骤：

对所有位置点进行非极值滤波，得到多个极值点；

将各所述极值点的第一拐角度与预设角度进行比较，大于所述预设角度的极值点记为拐点。

另外，在步骤：将各所述极值点的第一拐角度与预设角度进行比较，大于所述预设角度的极值点记为拐点之后，还包括如下步骤：

选定一拐点，将该拐点与前一个拐点之间的所有位置点拟合成第三直线，将该拐点与后一个拐点之间的所有位置点拟合成第四直线，得出所述第三直线与所述第四直线的夹角，记为该拐点的第二拐角度；

重复上述步骤，计算所有拐点的第二拐角度；

将各所述拐点的第二拐角度与所述预设角度对比，保留所有第二拐角度大于所述预设角度的拐点。

另外，在步骤：在所述底座上靠近所述焊缝做一扫描轨迹，根据所述扫描轨迹拟合成一焊接平面中，所述扫描轨迹为弧形轨迹或L型轨迹。

另外，在步骤：根据所述焊接轨迹和所述焊接平面计算得到焊缝位置中，具体包括如下步骤：

将各所述拐点向所述焊接平面做垂线，在所述焊接平面上形成多个焊接点，将所述焊接点连接，得到焊缝位置。

另外，在步骤：在所述波纹板的板面上进行扫描，得到多个位置点之前，还包括如下步骤:

判断所述波纹板是否垂直于所述底座；

若结果为是，则执行步骤：在所述波纹板的板面上进行扫描，得到多个位置点；

若结果为否，则执行步骤：

在所述波纹板的板面上的两个高度上进行扫描，得到两组位置点；

将扫描得到的两组位置点绘制成两组焊缝轨迹图；

将其中一组焊缝轨迹图中一个位置点的前N个位置点拟合为第一直线，后N个位置点拟合为第二直线，得出所述第一直线与所述第二直线的夹角，记为该位置点的第一拐角度，所述N大于等于1；

重复上述步骤，得出两组位置点的第一拐角度；

将两组位置点的第一拐角度分别与预设角度进行比较，得到两组拐点，两组拐点中的各个拐点一一相对；

将相对的两个拐点连接，两个拐点连线与所述底座的交点为实际拐点；

将各所述实际拐点连接，得到焊缝位置。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是波纹板垂直于底座时的结构示意图；

图2是各位置点的坐标示意图；

图3是图2的局部放大图；

图4是个位置点的第一拐角度统计图；

图5是图4进行非极值滤波处理后的统计图；

图6是各拐点连接后形成焊接轨迹后的位置点坐标示意图；

图7是波纹板垂不直于底座时的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本发明的实施方式提供了一种波纹板的焊缝扫描方法，由图1所示，所述波纹板位于底座上，所述波纹板与所述底座之间形成焊缝，焊缝包括多条依次连接的直线，相邻的两个之间通过拐点连接，包括如下步骤:

110、在所述波纹板的板面上进行扫描，得到多个位置点；使用激光在波纹板的板面上进行扫描，扫描路径水平，扫描轨迹不能偏出波纹板，波纹板具有多个拐点，激光对波纹板进行扫描后，会得到扫描路径上的所有位置点。

120、将扫描得到的多个位置点绘制成焊缝轨迹图；焊缝轨迹图如图2所示，焊缝轨迹图路径形状与波纹板的板面形状大体相同，其中激光扫描具有一定误差，图3为图2的局部放大图，由图3可知，焊缝轨迹图上的路径无法精准显示波纹板的表面形状。

130、将所述焊缝轨迹图中一个位置点的前N个位置点拟合为第一直线，后N个位置点拟合为第二直线，得出所述第一直线与所述第二直线的夹角，记为该位置点的第一拐角度，所述N大于等于1；上述计算方法可以设定为一函数，通过函数对每一个位置点进行计算，求出每一个位置点的第一拐角度。系统内置函数，将位置点前后的N个位置点拟合成第一直线和第二直线，拟合后的第一直线和第二直线的夹角的作为位置点的第一拐角度，第一拐角度在0°至180°之间的数值，若拟合直线时，有位置点与其他位置点拟合的直线偏差较大，则舍弃该位置点，其中扫描的宽度大于波纹板的宽度，即排列在第一的位置点和最后的位置点不在波纹板上，可以舍弃计算。第一拐角度可以反映该位置点的拐角程度，判断位置点是否为拐点，确定好焊缝的拐点位置即可确定焊缝的形状。

140、重复上述步骤，得出所有位置点的第一拐角度；将每一个位置点的第一拐角度全部计算一遍，以便求出拐点。

150、将各所述位置点的第一拐角度与预设角度进行比较，得到多个拐点；预设角度为系统内预先存储的数值，本实施方式中为20°，当然在其他实施例中也可以为其他数值，本实施方式中仅以20°为例做说明，不做具体限定。当一位置点的第一拐角度大于预设角度时，表明焊缝轨迹在该位置点具有一定转折，该位置点不是焊缝中直线轨迹上的点，即为拐点，将各个拐点连接即可得到焊缝轨迹。

160、在所述底座上靠近所述焊缝做一扫描轨迹，根据所述扫描轨迹拟合成一焊接平面；焊缝位于波纹板与底座之间，实际焊接位置位于底座上，在底座上拟合焊接平面可以确定焊缝所在的平面。

170、根据所述拐点和所述焊接平面计算得到焊缝位置。将各个拐点移动至焊接平面上可以得到实际焊接时拐点的位置，将各个拐点依次连接即可得到焊缝位置。

在步骤：110、在所述波纹板的板面上进行扫描，得到多个位置点中，扫描的宽度大于所述波纹板的宽度。扫描的宽度大于波纹板的宽度可以保证波纹板被完全扫描，避免出现波纹板有部分未被扫描，焊缝计算失误的情况发生。

在步骤：150、将各所述位置点的第一拐角度与预设角度进行比较，得到多个拐点中，具体包括如下步骤：

151、对所有位置点的第一拐角度进行非极值滤波，得到多个极值点；由于扫描得到的位置点坐标可能具有一定误差，第一拐角度大于预设角度的位置点的数量可能远远大于实际拐点的数量。但实际拐点的第一拐角度必然是最大的，对各位置点的第一拐角度进行统计，统计图如图4所示，非极值滤波如图5所示，可以将除上下极值外的所有位置点全部滤掉，将剩余的极值位置点提取，极值位置点包括最大极值位置点和最低位置极值点，其中最大极值位置点为拐点。

152、将各所述极值点的第一拐角度与预设角度进行比较，大于所述预设角度的极值点记为拐点。对极值位置点再次进行与预设角度进行对比，将最小极值位置点滤掉，剩余的最大极值位置点记为拐点。

在步骤：152、将各所述极值点的第一拐角度与预设角度进行比较，大于所述预设角度的极值点记为拐点之后，还包括如下步骤：

153、选定一拐点，将该拐点与前一个拐点之间的所有位置点拟合成第三直线，将该拐点与后一个拐点之间的所有位置点拟合成第四直线，得出所述第三直线与所述第四直线的夹角，记为该拐点的第二拐角度；系统内预存的第二个函数，计算各个拐点的第二拐角度，排列在第一拐点将前方所有位置点拟合为第三直线；排列在最后的拐点以后方的所有位置点拟合为第四直线。

154、重复上述步骤，计算所有拐点的第二拐角度；

155、将各所述拐点的第二拐角度与所述预设角度对比，保留所有第二拐角度大于所述预设角度的拐点。对拐点进行第二次筛选，此次得到的拐点为实际拐点。

在步骤：160、在所述底座上靠近所述焊缝做一扫描轨迹，根据所述扫描轨迹拟合成一焊接平面中，所述扫描轨迹为弧形轨迹或L型轨迹。弧形轨迹或L型轨迹在X轴和Y轴上均具有一定位移，可以拟合成一个平面，扫描轨迹不可以为水平轨迹或竖向的直线轨迹，水平轨迹或竖向的直线轨迹无法拟合出焊接平面。

在步骤：170、根据所述焊接轨迹和所述焊接平面计算得到焊缝位置中，具体包括如下步骤：

171、将各所述拐点向所述焊接平面做垂线，在所述焊接平面上形成多个焊接点，将所述焊接点连接，得到焊缝位置。波纹板垂直于底座，如图6所示，拐点在焊接平面上的投影即为焊接点，将连接点连接，即为实际需要焊接的焊缝位置。

在步骤：110、在所述波纹板的板面上进行扫描，得到多个位置点之前，还包括如下步骤:

100、判断所述波纹板是否垂直于所述底座；

若结果为是，则执行步骤：110、在所述波纹板的板面上进行扫描，得到多个位置点；至步骤170。

若结果为否，则执行步骤：

210、在所述波纹板的板面上的两个高度上进行扫描，得到两组位置点；

220、将扫描得到的两组位置点绘制成两组焊缝轨迹图；

230、将其中一组焊缝轨迹图中一个位置点的前N个位置点拟合为第一直线，后N个位置点拟合为第二直线，得出所述第一直线与所述第二直线的夹角，记为该位置点的第一拐角度，所述N大于等于1；

240、重复上述步骤，得出两组位置点的第一拐角度；

250、将两组位置点的第一拐角度分别与预设角度进行比较，得到两组拐点，两组拐点中的各个拐点一一相对；

如图7所示，波纹板不垂直于底座时，焊缝的焊接平面不在底座上，为图7中的平面P，平面P无法通过拟合计算形成。

260、将相对的两个拐点连接，两个拐点连线与所述底座的交点为实际拐点；如图6中所示，两个相对的拐点的连线与底座的交点落在平面P上，为焊接时的实际拐点。

270、将各所述实际拐点连接，得到焊缝位置。

本实施方式中的波纹板焊缝扫描方法，只需在波纹板上进行一次扫描，通过计算可以得出焊缝中各个拐点的位置，再在底座进行第二次扫描可以得到焊接平面位置，通过焊接平面和拐点的位置即可计算出实际焊缝的位置，本方法中只进行了两次扫描，无需实时扫描焊缝位置，大大减小了扫描成本和扫描时间，提升了焊缝计算效率，降低了焊缝扫描成本。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种波纹板的焊缝扫描方法，所述波纹板位于底座上，所述波纹板与所述底座之间形成焊缝，其特征在于，包括如下步骤:

在所述波纹板的板面上进行扫描，得到多个位置点；

将扫描得到的多个位置点绘制成焊缝轨迹图；

将所述焊缝轨迹图中一个位置点的前N个位置点拟合为第一直线，后N个位置点拟合为第二直线，得出所述第一直线与所述第二直线的夹角，记为该位置点的第一拐角度，所述N大于等于1；

重复上述步骤，得出所有位置点的第一拐角度；

将各所述位置点的第一拐角度与预设角度进行比较，得到多个拐点；

在所述底座上靠近所述焊缝做一扫描轨迹，根据所述扫描轨迹拟合成一焊接平面；

根据所述拐点和所述焊接平面计算得到焊缝位置。

2.根据权利要求1所述的波纹板的焊缝扫描方法，其特征在于，在步骤：在所述波纹板的板面上进行扫描，得到多个位置点中，扫描的宽度大于所述波纹板的宽度。

3.根据权利要求1所述的波纹板的焊缝扫描方法，其特征在于，在步骤：将各所述位置点的第一拐角度与预设角度进行比较，得到多个拐点中，具体包括如下步骤：

对所有位置点的第一拐角度进行非极值滤波，得到多个极值点；

将各所述极值点的第一拐角度与预设角度进行比较，大于所述预设角度的极值点记为拐点。

4.根据权利要求3所述的波纹板的焊缝扫描方法，其特征在于，在步骤：将各所述极值点的第一拐角度与预设角度进行比较，大于所述预设角度的极值点记为拐点之后，还包括如下步骤：

选定一拐点，将该拐点与前一个拐点之间的所有位置点拟合成第三直线，将该拐点与后一个拐点之间的所有位置点拟合成第四直线，得出所述第三直线与所述第四直线的夹角，记为该拐点的第二拐角度；

重复上述步骤，计算所有拐点的第二拐角度；

将各所述拐点的第二拐角度与所述预设角度对比，保留所有第二拐角度大于所述预设角度的拐点。

5.根据权利要求1所述的波纹板的焊缝扫描方法，其特征在于，在步骤：在所述底座上靠近所述焊缝做一扫描轨迹，根据所述扫描轨迹拟合成一焊接平面中，所述扫描轨迹为弧形轨迹或L型轨迹。

6.根据权利要求1所述的波纹板的焊缝扫描方法，其特征在于，在步骤：根据所述拐点和所述焊接平面计算得到焊缝位置中，具体包括如下步骤：

将各所述拐点向所述焊接平面做垂线，在所述焊接平面上形成多个焊接点，将所述焊接点连接，得到焊缝位置。

7.根据权利要求1所述的波纹板的焊缝扫描方法，其特征在于，在步骤：在所述波纹板的板面上进行扫描，得到多个位置点之前，还包括如下步骤:

判断所述波纹板是否垂直于所述底座；

若结果为是，则执行步骤：在所述波纹板的板面上进行扫描，得到多个位置点；

若结果为否，则执行步骤：

在所述波纹板的板面上的两个高度上进行扫描，得到两组位置点；

将扫描得到的两组位置点绘制成两组焊缝轨迹图；

将其中一组焊缝轨迹图中一个位置点的前N个位置点拟合为第一直线，后N个位置点拟合为第二直线，得出所述第一直线与所述第二直线的夹角，记为该位置点的第一拐角度，所述N大于等于1；

重复上述步骤，得出两组位置点的第一拐角度；

将两组位置点的第一拐角度分别与预设角度进行比较，得到两组拐点，两组拐点中的各个拐点一一相对；

将相对的两个拐点连接，两个拐点连线与所述底座的交点为实际拐点；

将各所述实际拐点连接，得到焊缝位置。

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