CN115178870A - 一种石油压裂液容器生产装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接设备技术领域，公开了一种石油压裂液容器生产装置及方法，包括补焊模块与定位模块，所述补焊模块包括导轨，所述导轨上设置有齿条，所述导轨上滑动连接有滑动块，所述滑动块上固定安装有第一电机，所述第一电机的输出端与第一旋转轴的一端配合连接，且所述第一旋转轴的另一端贯穿所述滑动块的底部伸入至所述导轨内，所述第一旋转轴的另一端配合连接有齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合传动，通过工业摄像机能够自动识别出压裂液容器是否存在目标缺陷以及缺陷的位置信息，然后再通过联动机械手带动激光焊接头自动的完成对各个缺陷进行补焊修复，实现自动化识别、自动化补焊的功能。

Description

一种石油压裂液容器生产装置及方法

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，特别是一种石油压裂液容器生产装置及方法。

背景技术

随着页岩气、致密砂岩气等非常规油气资源的开发，特别是水平井开发方式的大力推广，客观上需要大规模的水力压裂来提高单井的产量。在施工时需要将配好的压裂液装入压裂液容器中以便使用，而为了避免压裂液发生泄漏等安全事件，对压裂液容器的密封性能以及抗压性能有着较高的要求。压裂液容器一般是采用铸造工艺制得，而压裂液容器在铸造的过程中极易出现各种类型的缺陷，如裂纹、气孔、凹坑等，因此在铸造完毕后，需要对这些缺陷进行补焊修复，进而确保压裂液容器的密封性能以及抗压性能，目前的补焊过程一般由有资质的工作人员通过云台摄像机显示屏进行目视检查，确认容器是否存在缺陷，对于存在裂纹、气孔、凹坑等缺陷的位置，再通过工作人员现场手动补焊，该方式存在一定的弊端，其一是受人为因素影响较大，在检查过程中难免会出现遗漏缺陷的情况；其二是对补焊人工的技术要求较高，补焊完成后焊缝的质量参差不齐，并且在补焊过程中极易出现焊穿容器内壁的情况，产品报废率较高。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种石油压裂液容器生产装置及方法。

为达到上述目的本发明采用的技术方案为：

本发明第一方面公开了一种石油压裂液容器生产装置，包括补焊模块与定位模块；

所述补焊模块包括导轨，所述导轨上设置有齿条，所述导轨上滑动连接有滑动块，所述滑动块上固定安装有第一电机，所述第一电机的输出端与第一旋转轴的一端配合连接，且所述第一旋转轴的另一端贯穿所述滑动块的底部伸入至所述导轨内，所述第一旋转轴的另一端配合连接有齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合传动；

所述滑动块上固定安装有第一支撑座，所述第一支撑座的顶部配合连接有联动机械手，所述联动机械手包括第一调节关节，所述第一调节关节上通过第一转动电机转动连接有第二调节关节，所述第二调节关节上通过第二转动电机转动连接有第三调节关节，所述第三调节关节上通过第三转动电机转动连接有第四调节关节，所述第四调节关节上通过第四转动电机转动连接有第五调节关节，所述第五调节关节上配合连接有激光焊接头与工业摄像机；

所述定位模块包括安装底板，所述安装底板的左右两侧设置有定位机构，所述定位机构包括第二支撑座，所述第二支撑座的顶部固定安装有安装箱，所述安装箱的内部固定安装有第二电机，所述第二电机的输出端与第二旋转轴的一端配合连接，且所述第二旋转轴的另一端伸出至所述安装箱外部，所述第二旋转轴的另一端配合连接有旋转台，所述旋转台上配合连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的末端配合连接有夹紧机构。

优选的，本发明的一个较佳实施例中，所述夹紧机构包括固定板，所述固定板的一侧与所述电动伸缩杆的末端固定连接，所述固定板的另一侧与隔磁罩的一端配合连接，所述隔磁罩的另一端配合连接有第一铰接板，所述隔磁罩内设置有电磁线圈。

优选的，本发明的一个较佳实施例中，所述隔磁罩内滑动连接有滑移块，且所述滑移块的外径与所述隔磁罩的内径相等，所述滑移块与拉杆的一端固定连接，且所述拉杆的另一端贯穿所述第一铰接板伸出至隔磁罩外部，且所述拉杆的另一端与第二铰接板固定连接，所述隔磁罩内还设置有弹力弹簧，所述弹力弹簧套设在所述拉杆上，且所述弹力弹簧的一端与所述滑移块固定连接，另一端与所述第一铰接板固定连接。

优选的，本发明的一个较佳实施例中，所述第一铰接板沿周向间隔设置有若干个第一铰接座，所述第一铰接座上铰接有L型夹紧杆，所述第二铰接板沿周向间隔设置有若干个第二铰接座，所述第二铰接座与铰接块的一端相铰接，且所铰接块的另一端与所述L型夹紧杆相铰接。

优选的，本发明的一个较佳实施例中，所述L型夹紧杆固定连接有固定块，所述固定块上焊接有夹紧块。

优选的，本发明的一个较佳实施例中，所述滑移块上设置有位置传感器，所述位置传感器用于检测所述滑移块的位置信息。

优选的，本发明的一个较佳实施例中，所述导轨的两侧设置有限位开关，所述限位开关与所述第一电机通讯连接。

本发明另一方面公开了一种石油压裂液容器生产装置的控制方法，应用于任一项所述的一种石油压裂液容器生产装置，包括如下步骤：

获取待补焊工件图像信息，建立缺陷识别模型并对所述图像信息进行识别，从而判断所述待补焊工件中是否存在目标缺陷，若存在，则获取所述目标缺陷的特征信息；

基于所述特征信息计算出目标缺陷的第一焊缝熔融率，并判断所述第一焊缝熔融率是否位于预设范围内；

若位于，则按照初始补焊参数对该目标缺陷进行补焊；

若不位于，则基于所述第一焊缝熔融率对初始补焊参数进行调整，并计算调整初始补焊参数后的目标缺陷的第二焊缝熔融率；

判断所述第二焊缝熔融率是否位于预设范围内；

若不位于，则继续对初始补焊参数进行调整，并继续计算调整初始补焊参数后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，直至第二焊缝熔融率位于预设范围内；

若位于，则将该调整后的初始补焊参数作为修正补焊参数对该目标缺陷进行补焊；

基于所述特征信息、初始补焊参数以及修正补焊参数生成最优补焊路径，并将所述最优补焊传送至控制终端，从而对待补焊工件进行补焊。

优选的，本发明的一个较佳实施例中，建立缺陷识别模型并对所述图像信息进行识别，从而判断所述待补焊工件中是否存在目标缺陷，具体为：

建立缺陷识别模型，并将预先训练好的预设目标缺陷图像信息导入所述缺陷识别模型中进行训练，得到训练好的缺陷识别模型；

将所述待补焊工件图像信息导入所述训练好的缺陷识别模型中进行识别，从而得到缺陷类型；

判断所述缺陷类型是否为目标缺陷类型。

优选的，本发明的一个较佳实施例中，基于所述第一焊缝熔融率对初始补焊参数进行调整，具体为：

判断所述第一焊缝熔融率是大于所述预设范围的最大值还是小于所述预设范围的最小值；

若为大于所述预设范围的最大值，则将离焦量逐步调大，并不断计算调整离焦量后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，当所述第二焊缝熔融率位于预设范围内后，将该调整后的离焦量传送至控制终端上；

若为小于所述预设范围的最小值，则判断该目标缺陷的深度是否大于预设阈值；

若小于，则将离焦量逐步调小，并不断计算调整离焦量后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，当所述第二焊缝熔融率位于预设范围内后，将该调整后的离焦量传送至控制终端上；

若大于，则将送丝速度逐步调小，并不断计算调整送丝速度后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，当所述第二焊缝熔融率位于预设范围内后，将该调整后的送丝速度传送至控制终端上。

本发明解决了背景技术中存在的技术缺陷，本发明具备以下有益效果：通过工业摄像机能够自动识别出压裂液容器是否存在目标缺陷以及缺陷的位置信息，然后再通过联动机械手带动激光焊接头自动的完成对各个缺陷进行补焊修复，实现自动化识别、自动化补焊的功能，并且能够自动的确定各目标缺陷的补焊参数，补焊完成后的焊缝质量较好，补焊效率高。并且夹紧机构响应速度更快，结构更简单，控制原理简单，造成本低，更加适用于大范围的自动化生产车间中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为本装置在焊接工作时结构示意图；

图2为本装置的立体结构示意图；

图3为补焊模块的结构示意图；

图4为齿轮与齿条结构示意图；

图5为联动机械手结构示意图；

图6为定位模块的结构示意图；

图7为夹紧机构第一视角结构示意图；

图8为夹紧机构第二视角结构示意图；

图9为夹紧机构中电磁线圈通电时的隔磁罩内部结构示意图；

图10为夹紧机构中电磁线圈断电时的隔磁罩内部结构示意图；

图11为焊缝结构示意简图；

附图标记说明如下：101、导轨；102、齿条；103、滑动块；104、第一电机；105、第一旋转轴；106、齿轮；107、第一支撑座；108、第一调节关节；109、第一转动电机；201、第二调节关节；202、第二转动电机；203、第三调节关节；204、第三转动电机；205、联动机械手；206、第四调节关节；207、第四转动电机；208、第五调节关节；209、激光焊接头；301、工业摄像机；302、安装底板；303、第二支撑座；304、安装箱；305、第二电机；306、第二旋转轴；307、旋转台；308、电动伸缩杆；309、夹紧机构；401、固定板；402、隔磁罩；403、第一铰接板；404、电磁线圈；405、滑移块；406、拉杆；407、第二铰接板；408、弹力弹簧；409、第一铰接座；501、L型夹紧杆；502、第二铰接座；503、铰接块；504、固定块；505、夹紧块；506、限位开关；507、待补焊容器。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

如图1、2所示，本发明第一方面公开了一种石油压裂液容器生产装置，包括补焊模块与定位模块。

如图3、4所示，所述补焊模块包括导轨101，所述导轨101上设置有齿条102，所述导轨101上滑动连接有滑动块103，所述滑动块103上固定安装有第一电机104，所述第一电机104的输出端与第一旋转轴105的一端配合连接，且所述第一旋转轴105的另一端贯穿所述滑动块103的底部伸入至所述导轨101内，所述第一旋转轴105的另一端配合连接有齿轮106，所述齿轮106与所述齿条102啮合传动。

需要说明的是，通过驱动第一电机104，使得第一电机104带动第一旋转轴105转动，从而带动齿轮106转动，从而使得齿轮106能够沿齿条102上移动，从而带动滑动块103沿导轨101上来回滑动，从而使得激光焊接头209能够沿待补焊容器507的长度方向移动，进而提高激光焊接头209的工作范围，在对容器的各个位置缺陷进行补焊时不需要调整容器的位置，只需要控制第一电机104带动激光焊接头209按照预设补焊路径移动即可，省去了在移动待补焊容器后需要重新识别、定位缺陷的过程，从而提高了补焊效率。

如图5所示，所述滑动块103上固定安装有第一支撑座107，所述第一支撑座107的顶部配合连接有联动机械手205，所述联动机械手205包括第一调节关节108，所述第一调节关节108上通过第一转动电机109转动连接有第二调节关节201，所述第二调节关节201上通过第二转动电机202转动连接有第三调节关节203，所述第三调节关节203上通过第三转动电机204转动连接有第四调节关节206，所述第四调节关节206上通过第四转动电机207转动连接有第五调节关节208，所述第五调节关节208上配合连接有激光焊接头209与工业摄像机301。

需要说明的是，所述联动机械手205为五轴联动机械手205，通过所述联动机械手205能够带动激光焊接头209移动至待补焊容器的侧部、底部、顶部等各个区域位置上，从而使得激光焊接头209能够对容器各个区域位置上的缺陷进行补焊，并且在对容器的各个位置缺陷进行补焊时不需要调整容器的位置，只需要控制联动机械手205带动激光焊接头209按照预设补焊路径移动即可，省去了在移动待补焊容器后需要重新识别、定位缺陷的过程，从而提高了补焊效率。需要注意的是，联动机械手205为焊接领域常见的设备，在此对其控制原理与控制过程不多做说明。

需要说明的是，通过所述工业摄像机301获取待补焊容器的图像信息，从而判断所述待补焊容器中是否存在目标缺陷。

如图6所示，所述定位模块包括安装底板302，所述安装底板302的左右两侧设置有定位机构，所述定位机构包括第二支撑座303，所述第二支撑座303的顶部固定安装有安装箱304，所述安装箱304的内部固定安装有第二电机305，所述第二电机305的输出端与第二旋转轴306的一端配合连接，且所述第二旋转轴306的另一端伸出至所述安装箱304外部，所述第二旋转轴306的另一端配合连接有旋转台307，所述旋转台307上配合连接有电动伸缩杆308，所述电动伸缩杆308的末端配合连接有夹紧机构309。

如图7、8、9、10所示，所述夹紧机构309包括固定板401，所述固定板401的一侧与所述电动伸缩杆308的末端固定连接，所述固定板401的另一侧与隔磁罩402的一端配合连接，所述隔磁罩402的另一端配合连接有第一铰接板403，所述隔磁罩402内设置有电磁线圈404。

所述隔磁罩402内滑动连接有滑移块405，且所述滑移块405的外径与所述隔磁罩402的内径相等，所述滑移块405与拉杆406的一端固定连接，且所述拉杆406的另一端贯穿所述第一铰接板403伸出至隔磁罩402外部，且所述拉杆406的另一端与第二铰接板407固定连接，所述隔磁罩402内还设置有弹力弹簧408，所述弹力弹簧408套设在所述拉杆406上，且所述弹力弹簧408的一端与所述滑移块405固定连接，另一端与所述第一铰接板403固定连接。

所述第一铰接板403沿周向间隔设置有若干个第一铰接座409，所述第一铰接座409上铰接有L型夹紧杆501，所述第二铰接板407沿周向间隔设置有若干个第二铰接座502，所述第二铰接座502与铰接块503的一端相铰接，且所铰接块503的另一端与所述L型夹紧杆501相铰接。

所述L型夹紧杆501固定连接有固定块504，所述固定块504上焊接有夹紧块505。

需要说明的是，当需要对待补焊容器进行补焊时，可以通过自动上下料机械手将储存在上料区域的待补焊容器夹持至定位模块中的预设上料位置上，从而通过夹紧机构309对待补焊容器的两端进行夹紧定位。需要注意的是，自动上下料机械手是用于对加工材料进行上料、下料的设备，其为自动化生产车间常见的生产设备，在此对其结构以及原理不多做说明。上料区域为待补焊容器在进行补焊前的集中存放区域。

需要说明的是，在上料前，需要控制电动伸缩杆308收缩，从而带动夹紧机构309往安装底板302左右两侧移动，从而使得夹紧机构309之间的距离变长，从而为自动上下料机械手预留出上料位置，从而避免在上料过程中待补焊容器与夹紧机构309发生碰撞，并且能够保证夹紧机构309能够顺利夹紧待补焊容器。当通过自动上下料机械手把待补焊容器夹持至预设上料位置上后，首先控制电动伸缩杆308伸长，从而使得夹紧机构309往安装底板302的中部收缩，从而使得夹紧机构309移动至预设夹紧位置上，然后再控制电磁线圈404通电，而通电后的电磁线圈404会产生磁力，产生磁力后的电磁线圈404会吸引滑移块405，从而使得滑移块405沿着隔磁罩402滑动至电磁线圈404一端，并且此时弹力弹簧408会处于被拉伸的状态，并且在滑移块405滑动的过程中会拉动向上拉杆406移动，从而拉动第二铰接板407向上移动，而在第二铰接板407向上移动的过程中会拉动铰接块503，从而拉动L型夹紧杆501向第一铰接板403的内侧收缩，从而使得夹紧块505向第一铰接板403的内侧收缩，从而通过夹紧块505对对待补焊容器完成夹紧定位作用。

当通过夹紧机构309对待补焊容器夹紧后，控制第二电机305旋转一周，从而带动第二旋转轴306与旋转台307旋转一周，从而带动被夹紧在夹紧机构309上的待补焊容器旋转一周，在旋转过程中，通过工业摄像机301获取待补焊容器的图像信息，从而快速的获取待补焊容器所有区域的图像信息，然后对图像信息进行识别，从而判断出待补焊容器上是否存在目标缺陷以及目标缺陷的特征信息，然后再根据这些获得的信息确定出各个目标缺陷的补焊参数，以及确定出激光焊接头209的补焊路径，然后对各个目标缺陷进行补焊，从而一次性快速的完成补焊过程。需要注意的是，设置第二电机305、第二旋转轴306、旋转台307带动待补焊容器旋转，从而使得工业摄像机301快速的获得待补焊容器的所有区域的图像信息，不需要通过联动机械手205带动工业摄像机301移动至待补焊容器的多个区域（如底部、顶部、侧部）上获取相对应的图像信息，能够大大的减少图像获取的时间，进一步提高了工作效率。

当激光焊接头209对所有的目标缺陷补焊完毕后，控制自动上下料机械手对补焊完毕的容器进行下料。具体来说，当自动上下料机械手夹持住补焊完毕的容器后，控制电磁线圈404断电，断电后的电磁线圈404会失去磁力，从而失去对滑移块405的吸引作用，此时处于被拉伸状态下的弹力弹簧408在回弹力的作用下便会复位，并且在弹力弹簧408复位时会拉动滑移块405复位，从而使得滑移块405推动拉杆406向下移动，从而使得第二铰接板407向下移动，而在第二铰接板407向下移动的过程中会拉动铰接块503，从而拉动L型夹紧杆501向第一铰接板403的外侧扩张，从而使得夹紧块505向第一铰接板403的外侧扩张，从而解除对待补焊容器的夹紧定位作用。然后，再控制电动伸缩杆308收缩，从而带动夹紧机构309往安装底板302左右两侧移动，从而使得夹紧机构309之间的距离变长，从而为下料过程预留出足够位置，进而顺利的完成下料过程。

综上所述，本发明采用夹紧机构309对待补焊容器进行夹紧定位，相对于传统的电机夹紧装置，本夹紧机构309响应速度更快，结构更简单，控制原理简单，造成本低，更加适用于大范围的自动化生产车间中。

需要说明的是，通过隔磁罩402能够格挡住电磁线圈404产生的磁力，避免电磁线圈404产生的磁力对激光焊接头209造成影响。

所述滑移块405上设置有位置传感器，所述位置传感器用于检测所述滑移块405的位置信息。

需要说明的是，滑移块405上设置有位置传感器，所述位置传感器可以是光电传感器或者是红外传感器。当控制电磁线圈404通电后，通过位置传感器检测并反馈滑移块405的位置信息，若所述滑移块405不位于第一预设位置上，则说明电磁线圈404已经因故障失去了磁力，从而导致电磁线圈404不能够把滑移块405吸取至第一预设位置上，此时控制系统会生成第一故障报告，然后把第一故障报告发送至用户端上。而当控制电磁线圈404断电后，通过位置传感器检测并反馈滑移块405的位置信息，若所述滑移块405不位于第二预设位置上，则说明弹力弹簧408已经因故障失去了回弹力，从而导致弹力弹簧408不能够带动滑移块405进行复位，此时控制系统会生成第二故障报告，然后把第二故障报告发送至用户端上。这样一来，用户便能够及时的知会装置内部所发生的故障原因以及故障位置，从而使得用户能够准确、快速的对故障进行检修，提高了工作效率，实现了智能化识别。

所述导轨101的两侧设置有限位开关506，所述限位开关506与所述第一电机104通讯连接。

需要说明的是，当滑动块103移动至导轨101的极限位置上后，限位开关506能够把信号反馈至第一电机104上，从而使得第一电机104停止驱动，从而避免装置发生碰撞，提高了装置的可靠性。

本发明另一方面公开了一种石油压裂液容器生产装置的控制方法，应用于任一项所述的一种石油压裂液容器生产装置，包括如下步骤：

获取待补焊工件图像信息，建立缺陷识别模型并对所述图像信息进行识别，从而判断所述待补焊工件中是否存在目标缺陷，若存在，则获取所述目标缺陷的特征信息；

基于所述特征信息计算出目标缺陷的第一焊缝熔融率，并判断所述第一焊缝熔融率是否位于预设范围内；

若位于，则按照初始补焊参数对该目标缺陷进行补焊；

若不位于，则基于所述第一焊缝熔融率对初始补焊参数进行调整，并计算调整初始补焊参数后的目标缺陷的第二焊缝熔融率；

判断所述第二焊缝熔融率是否位于预设范围内；

若不位于，则继续对初始补焊参数进行调整，并继续计算调整初始补焊参数后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，直至第二焊缝熔融率位于预设范围内；

若位于，则将该调整后的初始补焊参数作为修正补焊参数对该目标缺陷进行补焊；

基于所述特征信息、初始补焊参数以及修正补焊参数生成最优补焊路径，并将所述最优补焊传送至控制终端，从而对待补焊工件进行补焊。

需要说明的是，所述目标缺陷包括但不限于裂纹、气孔、凹坑。所述特征信息包括但不限于缺陷类型、缺陷宽度、缺陷深度、缺陷轮廓形状、缺陷坐标位置。所述初始补焊参数为补焊模块初始设置的默认焊接参数，该参数由用户提前输入到补焊模块中，且该参数由大量的试验数据获得，其可以不断更新，故该初始补焊参数能够满足大部分目标缺陷的补焊要求。

需要说明的是，如图11所示，余高（H₁）是指焊缝鼓出母材表面的部分或角焊末端连接线以上部分的熔敷金属的高度；熔深（H₂）是焊缝沉入母材部分或角焊末端连接线以下部分的熔敷金属的深度。而焊缝熔融率即为熔深与余高和熔深之和的比值，即焊缝熔融率为：

其中，

代表焊缝熔融率；

表示焊缝余高；

表示焊缝熔深。

需要说明的是，在激光补焊过程中，如何确定和调整补焊工艺参数是确保焊缝成形、提高焊缝质量的重要步骤。而焊缝熔融率能够很好的评估补焊工艺参数对焊缝质量的影响，因为对于异质激光金属焊接而言，焊缝熔融率对焊缝微观组和焊接接头性能有着重要影响。具体来说，焊缝熔融率过小会造成余高过高，从而产生焊道间死角、熔合不良等缺陷；焊缝熔融率过大会造成余高相对熔深较小，激光能量会过多地消耗在熔化母材上，从而容易导致薄壁铸件被焊穿，并且焊缝熔融率过大的话还会使得焊缝的热裂纹敏感性增加，使得焊缝的耐腐蚀性能与耐磨性能下降。可见，在焊接过程中控制焊缝熔融率保持在合适的范围内是提高压裂液容器补焊焊缝质量的关键，而焊缝熔融率又与补焊参数以及缺陷的特征信息相关联。因此，在对待补焊容器进行补焊前，可以根据目标缺陷的特征信息与初始补焊参数提前计算出待补焊容器中的各个目标缺陷的焊缝熔融率，然后再判断各个目标缺陷在初始补焊参数的条件补焊时，其焊缝熔融率是否位于预设范围内，若位于，则说明在初始补焊参数下补焊时，其补焊完成后焊缝的质量是合规的；若不位于，则说明该目标缺陷在初始补焊参数下补焊的话，其补焊完成后焊缝的质量是不合规的，因此在对该目标缺陷进行补焊时，需要调整补焊参数，然后再确定出适合该目标缺陷补焊的焊接参数。焊缝熔融率的计算公式如下所示：

其中，

代表焊缝熔融率；

代表激光脉冲宽度；

表示送丝速度；

表示离焦量；

表示能量熔融效率；

表示能量转移效率；

表示激光平均功率；

表示单脉冲能量；

表示激光频率；

目标缺陷深度。

需要说明的是，当从工业摄像机拍摄得到的待补焊工件图像信息中识别出带补焊容器中所有的目标缺陷后，然后通过焊缝熔融率的计算公式提前计算出每个目标缺陷按照初始补焊参数进行补焊时的第一焊缝熔融率，然后分别判断各个目标缺陷的第一焊缝熔融率是否位于预设范围内；若位于，则按照初始补焊参数对目标缺陷补焊即可；若不位于，则说明若按照初始补焊参数进该目标缺陷进行补焊的话，其补焊完毕后的焊缝是不合标准的，因此需要对初始补焊参数进行不断的修正调整，并不断计算调整初始补焊参数后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，当所述第二焊缝熔融率位于预设范围内后，将该调整完毕后的初始补焊参数作为修正补焊参数，然后依据该修正补焊参数对该目标缺陷进行补焊，从而确保补焊完毕后的焊缝质量，进而降低产品报废率，提高经济效益。

需要说明的是，当确定好各个目标缺陷的焊接参数后，再控制激光焊接头按照最优补焊路径进行补焊。

其中，建立缺陷识别模型并对所述图像信息进行识别，从而判断所述待补焊工件中是否存在目标缺陷，具体为：

建立缺陷识别模型，并将预先训练好的预设目标缺陷图像信息导入所述缺陷识别模型中进行训练，得到训练好的缺陷识别模型；

将所述待补焊工件图像信息导入所述训练好的缺陷识别模型中进行识别，从而得到缺陷类型；

判断所述缺陷类型是否为目标缺陷类型。

需要说明的是，通过卷积神经网络、深度学习网络、机器学习等方式来建立缺陷识别模型，所述预设目标缺陷图像至少包括各种裂纹、气孔、凹坑的图像，其识别过程可以利用目标缺陷的轮廓特征、纹理特性、孔隙率、光谱反射率等特征来进行识别，从而利用这些图像信息识别出待补焊工件中是否存在目标缺陷。

其中，基于所述第一焊缝熔融率对初始补焊参数进行调整，具体为：

判断所述第一焊缝熔融率是大于所述预设范围的最大值还是小于所述预设范围的最小值；

若为大于所述预设范围的最大值，则将离焦量逐步调大，并不断计算调整离焦量后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，当所述第二焊缝熔融率位于预设范围内后，将该调整后的离焦量传送至控制终端上；

若为小于所述预设范围的最小值，则判断该目标缺陷的深度是否大于预设阈值；

若小于，则将离焦量逐步调小，并不断计算调整离焦量后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，当所述第二焊缝熔融率位于预设范围内后，将该调整后的离焦量传送至控制终端上；

若大于，则将送丝速度逐步调小，并不断计算调整送丝速度后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，当所述第二焊缝熔融率位于预设范围内后，将该调整后的送丝速度传送至控制终端上。

需要说明的是，离焦量是指激光焦点位置与被焊材料表面（即工件被加工面）之间的距离。送丝速度是指单位时间内焊丝的进给速度。

需要说明的是，离焦量对焊缝熔深影响较大，并且在其他焊接参数不变的条件下，离焦量越大，焊缝熔深越小，这是由于离焦量越大工件表面激光光斑直径越大、激光能量密度越小，焊接过程中热输入便越小，焊缝熔池中心温度越低，温度梯度降低，焊缝熔池的玛尔戈尼对流减弱，从而使得热量向下流动的速度减缓，焊缝熔深便降低，因此当我们需要调整焊缝的熔深，可以通过调整激光焊接头的离焦量来实现。而焊缝余高则主要与送丝速度有关，并且其他焊接参数不变的条件下，送丝速度越大，焊缝余高越大，这是由于送丝速度增大使得融化母材的吸收的能量逐步降低，激光能量大部分被焊丝所吸收，所被熔化的焊丝的速率便会增大，焊缝的余高便会升高，因此当我们需要调整焊缝的余高时，可以通过调整送丝速度来实现。

需要说明的是，当需要对初始补焊参数进行修正调整时，首先，判断计算得到的第一焊缝熔融率是大于预设范围的最大值还是小于所述预设范围的最小值；若第一焊缝熔融率为大于预设范围的最大值，则说明在初始补焊参数的条件对该目标缺陷进行补焊时，其焊缝熔融率会过大，此时则需要将焊缝熔深调小，从而将焊缝熔融率调小，而在此过程中，我们可以通过不断调大离焦量来实现，因为离焦量越大，焊缝熔深便越小，焊缝熔融率也就越小，并且在将离焦量逐步调大的过程中，需要通过焊缝熔融率的计算公式不断计算调整离焦量后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，而当所述第二焊缝熔融率位于预设范围内后，将该调整后的离焦量传送至控制终端上，以该调整后的离焦量为变量且其他补焊参数与初始补焊参数保持一致的条件下作为修正补焊参数为该目标缺陷进行补焊。

若第一焊缝熔融率为小于预设范围的最小值，则说明在初始补焊参数的条件对该目标缺陷进行补焊时，其焊缝熔融率会过小，此时则需要将焊缝熔深调深，从而将焊缝熔融率调大，但是由于待补焊容器为薄壁件，熔深过大的话会把容器焊穿，因此在调深焊缝熔深前，需要判断缺陷深度是否大于预设阈值，若不大于，则说明该缺陷深度较浅，即使调深焊缝熔深也并不会造成焊穿容器的情况，因此可以通过不断调小离焦量来把焊缝熔融率调大，因为离焦量越小，焊缝熔深便越深，焊缝熔融率也就越大，并且在将离焦量逐步调小的过程中，需要通过焊缝熔融率的计算公式不断计算调整离焦量后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，而当所述第二焊缝熔融率位于预设范围内后，将该调整后的离焦量传送至控制终端上，以该调整后的离焦量为变量且其他补焊参数与初始补焊参数保持一致的条件下作为修正补焊参数为该目标缺陷进行补焊。若缺陷深度大于预设阈值，则说明该缺陷深度较大，若通过调深焊缝熔深方式来调大焊缝熔融率，则极有可能会出现焊穿容器内壁的情况，因此不能够采用调深焊缝熔深方式来调大焊缝熔融率，而我们可以通过不断调小送丝速度的方式来实现调大焊缝熔融率的功能，因为送丝速度越小，焊缝余高便越小，焊缝熔融率也就越大，并且在将送丝速度逐步调小的过程中，需要通过焊缝熔融率的计算公式不断计算调整送丝速度后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，而当所述第二焊缝熔融率位于预设范围内后，将该调整后的送丝速度传送至控制终端上，以该调整后的送丝速度为变量且其他补焊参数与初始补焊参数保持一致的条件下作为修正补焊参数为该目标缺陷进行补焊。

需要说明的是，焊缝余高过高造成焊道间死角、熔合不良等缺陷，因此在调整补焊参数时，需要尽量避免出现将焊缝余高调高的情况。

此外，基于所述特征信息、初始补焊参数以及修正补焊参数生成最优补焊路径，并将所述最优补焊传送至控制终端，具体为：

建立分类表，从而将按照初始补焊参数进行补焊的目标缺陷与按照修正补焊参数进行补焊的目标缺陷进行分类处理；

选择任一按照初始补焊参数进行补焊的第一目标缺陷的一端点作为第一补焊零点，并选择所述第一目标缺陷中距离第一补焊零点最远的另一端点作为第一补焊结点，基于所述第一补焊零点与第一补焊结点生成第一补焊路径；

将所述第一补焊结点作为第一移动零点，并选择距离所述第一移动零点最近的另一按照初始补焊参数进行补焊的第二目标缺陷的一端点作为第一移动结点，基于所述第一移动零点与第一移动结点生成第一移动路径；

将所述第一移动结点作为第二补焊零点，并选择所述第二目标缺陷中距离第二补焊零点最远的另一端点作为第二补焊结点，基于所述第二补焊零点与第二补焊结点生成第二补焊路径；

按照以上步骤规划至按照初始补焊参数进行补焊的最后一个目标缺陷，并生成第K条移动路径与第K条补焊路径，将所述第一补焊路径、第一移动路径、第二补焊路径直至第K条移动路径与第K条补焊路径进行整合排列处理，从而得到第一最优补焊路径；

选择任一按照修正补焊参数进行补焊的第一修正目标缺陷的一端点作为第一修正补焊零点，并选择所述第一修正目标缺陷中距离第一修正补焊零点最远的另一端点作为第一修正补焊结点，基于所述第一修正补焊零点与第一修正补焊结点生成第一修正补焊路径；

将所述第一修正补焊结点作为第一修正移动零点，并选择距离所述第一修正移动零点最近的另一按照修正补焊参数进行补焊的第二修正目标缺陷的一端点作为第一修正移动结点，基于所述第一修正移动零点与第一修正移动结点生成第一修正移动路径；

将所述第一修正移动结点作为第二修正补焊零点，并选择所述第二修正目标缺陷中距离第二修正补焊零点最远的另一端点作为第二修正补焊结点，基于所述第二修正补焊零点与第二修正补焊结点生成第二修正补焊路径；

按照以上步骤规划至按照修正补焊参数进行补焊的最后一个目标缺陷，并生成第S条移动路径与第S条补焊路径，将所述第一修正补焊路径、第一修正移动路径、第二修正补焊路径直至第S条移动路径与第S条补焊路径进行整合排列处理，从而得到第二最优补焊路径；

将所述第一最优补焊路径与第二最优补焊路径发送至控制终端，使得控制终端控制激光焊接头先按照第一最优补焊路径进行补焊再按照第二最优补焊路径进行补焊。

需要说明的是，补焊零点指的是在对某一目标缺陷进行补焊时的补焊起点；而补焊结点指的是在对某一目标缺陷进行补焊时的补焊终点。移动零点指的是在对某一目标缺陷补焊完毕后，激光焊接头由该目标缺陷的补焊结点移动至另一目标缺陷的路径起点；而移动结点指的是激光焊接头在对某一目标缺陷补焊完毕后，激光焊接头由该目标缺陷的补焊结点移动至另一目标缺陷的路径终点。利用该判定方式，能够将按照初始补焊参数进行补焊的目标缺陷与按照修正补焊参数进行补焊的目标缺陷进行分类处理，然后再规划出第一最优补焊路径与第二最优补焊路径，先控制激光焊接头按照第一最优补焊路径对所有按照初始补焊参数进行补焊的目标缺陷进行补焊，再控制激光焊接头按照第二最优补焊路径对所有按照修正补焊参数进行补焊的目标缺陷进行补焊，在补焊过程中不需要反复切换补焊参数，节省了大量时间，进而提高了补焊效率。

此外，一种石油压裂液容器生产装置的控制方法，还包括如下步骤：

通过大数据网络获取各补焊参数下的标准焊缝的余高区域三维模型图，并建立数据库；

获取补焊时焊缝的实时图像信息；

对所述图像信息进行去噪以及图像增强处理，并提取所述图像信息中的三维特征点；

基于所述三维特征点建立特征曲线，基于所述特征曲线建立特征曲面，从而得到焊缝的实时余高区域三维模型图；

获取当前补焊的补焊参数，并将所述当前补焊的补焊参数导入数据库中，从而得到预设余高区域三维模型图；

将所述实时余高区域三维模型图与预设余高区域三维模型图对比，得到偏差率；

判断所述偏差率是否大于预设阈值；

若大于，则对当前补焊参数进行调整。

需要说明的是，所述标准焊缝的余高区域三维模型图为在各种标准焊接参数下焊接得到的合规合格的焊缝样本，其可以通过大数据网络中获得。

需要说明的是，通过工业摄像机获取在对目标缺陷补焊时的实时图像信息，从而提取出实时焊缝的三维特征点，从而利用这些三维特征点建立特征曲线，然后通过三维建模软件（如SolidWorks、Proe、UG）建立焊缝的实时余高区域三维模型图；然后再将所述实时余高区域三维模型图与预设余高区域三维模型图对比，此过程可以理解为实时特征曲面的曲度与预设特征曲面的曲度的对比；且当偏差率大于预设阈值时，说明该焊缝的曲度并不合规，需要对当前补焊参数进行微调，如调整焊接速度、保护气体流量、激光头单脉冲能量等，利用该方式，在激光焊接头对目标缺陷进行补焊时，能够对焊缝进行实时监测，从而确保焊缝的焊接质量，提高了补焊精度，降低产品报废率。

此外，一种石油压裂液容器生产装置的控制方法，还包括如下步骤：

建立分数评估模型，并将预先训练好的标准焊缝模型导入所述分数评估模型中进行训练，得到训练好的分数评估模型；

获取各目标缺陷补焊完成后的焊缝图像信息，从而得到焊缝三维模型；

将所述焊缝三维模型导入训练好的分数评估模型中，并通过层次分析法对所述焊缝三维模型进行评估，得到评估分数；

判断所述评估分数是否小于预设阈值；

若小于，则将该焊缝标记为异常，并控制激光焊接头对其进行修补。

需要说明的是，层次分析法是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标，进而分解为多指标的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序和总排序，以作为目标、多方案优化决策的系统方法。层次分析法是将决策问题按总目标、各层子目标、评价准则直至具体的备投方案的顺序分解为不同的层次结构，然后用求解判断矩阵特征向量的办法，求得每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权重，最后再加权和的方法递阶归并各备择方案对总目标的最终权重，此最终权重最大者即为最优方案。通过该评价方式能够对焊缝三维模型进行评价，当所述焊缝三维模型评估得分在预设评估得分阈值范围之内时，说明该焊缝合规，反之，则将该焊缝进行不合规标记，需要对该焊缝进行修补，从而确保产品的可靠度。

以上依据本发明的理想实施例为启示，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种石油压裂液容器生产装置，包括补焊模块与定位模块，其特征在于：

所述补焊模块包括导轨，所述导轨上设置有齿条，所述导轨上滑动连接有滑动块，所述滑动块上固定安装有第一电机，所述第一电机的输出端与第一旋转轴的一端配合连接，且所述第一旋转轴的另一端贯穿所述滑动块的底部伸入至所述导轨内，所述第一旋转轴的另一端配合连接有齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合传动；

所述滑动块上固定安装有第一支撑座，所述第一支撑座的顶部配合连接有联动机械手，所述联动机械手包括第一调节关节，所述第一调节关节上通过第一转动电机转动连接有第二调节关节，所述第二调节关节上通过第二转动电机转动连接有第三调节关节，所述第三调节关节上通过第三转动电机转动连接有第四调节关节，所述第四调节关节上通过第四转动电机转动连接有第五调节关节，所述第五调节关节上配合连接有激光焊接头与工业摄像机；

所述定位模块包括安装底板，所述安装底板的左右两侧设置有定位机构，所述定位机构包括第二支撑座，所述第二支撑座的顶部固定安装有安装箱，所述安装箱的内部固定安装有第二电机，所述第二电机的输出端与第二旋转轴的一端配合连接，且所述第二旋转轴的另一端伸出至所述安装箱外部，所述第二旋转轴的另一端配合连接有旋转台，所述旋转台上配合连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的末端配合连接有夹紧机构。

2.根据权利要求1所述的一种石油压裂液容器生产装置，其特征在于：所述夹紧机构包括固定板，所述固定板的一侧与所述电动伸缩杆的末端固定连接，所述固定板的另一侧与隔磁罩的一端配合连接，所述隔磁罩的另一端配合连接有第一铰接板，所述隔磁罩内设置有电磁线圈。

3.根据权利要求2所述的一种石油压裂液容器生产装置，其特征在于：所述隔磁罩内滑动连接有滑移块，且所述滑移块的外径与所述隔磁罩的内径相等，所述滑移块与拉杆的一端固定连接，且所述拉杆的另一端贯穿所述第一铰接板伸出至隔磁罩外部，且所述拉杆的另一端与第二铰接板固定连接，所述隔磁罩内还设置有弹力弹簧，所述弹力弹簧套设在所述拉杆上，且所述弹力弹簧的一端与所述滑移块固定连接，另一端与所述第一铰接板固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种石油压裂液容器生产装置，其特征在于：所述第一铰接板沿周向间隔设置有若干个第一铰接座，所述第一铰接座上铰接有L型夹紧杆，所述第二铰接板沿周向间隔设置有若干个第二铰接座，所述第二铰接座与铰接块的一端相铰接，且所铰接块的另一端与所述L型夹紧杆相铰接。

5.根据权利要求4所述的一种石油压裂液容器生产装置，其特征在于：所述L型夹紧杆固定连接有固定块，所述固定块上焊接有夹紧块。

6.根据权利要求3所述的一种石油压裂液容器生产装置，其特征在于：所述滑移块上设置有位置传感器，所述位置传感器用于检测所述滑移块的位置信息。

7.根据权利要求1所述的一种石油压裂液容器生产装置，其特征在于：所述导轨的两侧设置有限位开关，所述限位开关与所述第一电机通讯连接。

8.一种石油压裂液容器生产装置的控制方法，应用于权利要求1-7任一项所述的一种石油压裂液容器生产装置，其特征在于，包括如下步骤：

获取待补焊工件图像信息，建立缺陷识别模型并对所述图像信息进行识别，从而判断所述待补焊工件中是否存在目标缺陷，若存在，则获取所述目标缺陷的特征信息；

基于所述特征信息计算出目标缺陷的第一焊缝熔融率，并判断所述第一焊缝熔融率是否位于预设范围内；

若位于，则按照初始补焊参数对该目标缺陷进行补焊；

若不位于，则基于所述第一焊缝熔融率对初始补焊参数进行调整，并计算调整初始补焊参数后的目标缺陷的第二焊缝熔融率；

判断所述第二焊缝熔融率是否位于预设范围内；

若不位于，则继续对初始补焊参数进行调整，并继续计算调整初始补焊参数后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，直至第二焊缝熔融率位于预设范围内；

若位于，则将该调整后的初始补焊参数作为修正补焊参数对该目标缺陷进行补焊；

基于所述特征信息、初始补焊参数以及修正补焊参数生成最优补焊路径，并将所述最优补焊传送至控制终端，从而对待补焊工件进行补焊。

9.根据权利要求8所述的一种石油压裂液容器生产装置的控制方法，其特征在于，建立缺陷识别模型并对所述图像信息进行识别，从而判断所述待补焊工件中是否存在目标缺陷，具体为：

建立缺陷识别模型，并将预先训练好的预设目标缺陷图像信息导入所述缺陷识别模型中进行训练，得到训练好的缺陷识别模型；

将所述待补焊工件图像信息导入所述训练好的缺陷识别模型中进行识别，从而得到缺陷类型；

判断所述缺陷类型是否为目标缺陷类型。

10.根据权利要求8所述的一种石油压裂液容器生产装置的控制方法，其特征在于，基于所述第一焊缝熔融率对初始补焊参数进行调整，具体为：

判断所述第一焊缝熔融率是大于所述预设范围的最大值还是小于所述预设范围的最小值；

若为大于所述预设范围的最大值，则将离焦量逐步调大，并不断计算调整离焦量后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，当所述第二焊缝熔融率位于预设范围内后，将该调整后的离焦量传送至控制终端上；

若为小于所述预设范围的最小值，则判断该目标缺陷的深度是否大于预设阈值；

若小于，则将离焦量逐步调小，并不断计算调整离焦量后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，当所述第二焊缝熔融率位于预设范围内后，将该调整后的离焦量传送至控制终端上；

若大于，则将送丝速度逐步调小，并不断计算调整送丝速度后的目标缺陷的第二焊缝熔融率，当所述第二焊缝熔融率位于预设范围内后，将该调整后的送丝速度传送至控制终端上。

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