CN119387995A 管道多層多道外焊的焊槍位姿在線規劃方法及相關設備 （清華大學）

管道多層多道外焊的焊槍位姿在線規劃方本申請公開了一種管道多層多道外焊的焊三維焊接坡口圖和焊槍姿態數據計算焊接坡口尺寸參數、焊槍位姿參數和待焊處工件姿態參2針對管道外焊時的每道填充焊，獲取所述管道的焊接坡口的通過檢測數學模型將所述激光線圖像特征像素點轉換為三維點云并進行擬合得到三基于所述焊接坡口尺寸參數、焊槍位姿參數和待焊處工件姿態參數控制焊槍按照所述焊槍位姿規劃值沿所述焊接坡口進行當前道次在每道次填充焊后的回程中，獲取含焊道的焊接坡口的回程在完成多道次的填充焊之后，控制所述焊槍對所述焊接坡口進行控制焊接設備沿設置在管道上的軌道運動，在運動過程中向所利用所述三維焊接坡口圖和所述焊槍姿態數據計算所述坡口端面在世界坐標系下的3在所述實時橫向偏差與所述規劃橫向偏差的差值大于預在所述實時相對高度與所述規劃相對高度的差值大于預在所述實時第一姿態角與所述規劃第一姿態角的差值大于預設的第三限值的情況下，按照所述規劃第一姿態角對所述實時第一姿態角進行在所述實時第二姿態角與所述規劃第二姿態角的差值大于預設的第四限值的情況下，按照所述規劃第二姿態角對所述實時第二姿態角進行數據，利用所述回程激光線圖像和所述回程焊槍姿態數據規劃下一道次的焊槍位姿規劃從所述回程激光線圖像中提取回程的激光線圖像特通過所述檢測數學模型將所述回程的激光線圖像特征像素點轉換為三維點云并進行基于回程的焊接坡口尺寸參數、焊槍位姿參數和待焊處工件姿按照最后一道次填充焊時的焊槍位姿規劃值，對所述焊接坡口進行蓋面根據所述激光線圖像中不同的像素灰度分布特征將所述激光線圖像劃分為多個子圖將每個子圖像分別輸入至預訓練的神經網絡，利用預訓練的神獲取模塊，用于針對管道外焊時的每道填充焊，獲取所述管道的計算模塊，用于通過檢測數學模型將所述激光線圖像特規劃模塊，用于基于所述焊接坡口尺寸參數、焊槍位姿參數和所4修正模塊，用于控制焊槍按照所述焊槍位姿規劃值沿所述焊接完成模塊，用于在完成多道次的填充焊之后，控制所述焊槍對所控機用于執行如權利要求1_7中任意一項所述的管道多層多道外焊的焊槍位姿在線規劃方存儲器；所述處理器執行所述計算機程序指令時實現如權利要求1_7中任意一項所述的管5[0004]本申請實施例提供一種管道多層多道外焊的焊槍位姿在[0005]第一方面，本申請實施例提供一種管道多層多道外焊的通過檢測數學模型將激光線圖像特征像素點轉換為三維點云并進行擬合得到三6工件姿態參數包括坡口端面在世界坐標下的傾斜角和橫擺角；焊槍位姿參數包括橫向偏距離坡口端面的相對高度和焊槍相對坡口端面的第一姿態角和第二姿利用三維焊接坡口圖和焊槍姿態數據計算坡口端面在世界坐標系下的傾斜角和槍相對坡口端面的實時第一姿態角和實時第二姿從回程激光線圖像中提取回程的激光線圖像特通過檢測數學模型將回程的激光線圖像特征像素點轉換為三維點云并進行擬合7根據激光線圖像中不同的像素灰度分布特征將激光線圖像劃[0014]第二方面，本申請實施例提供了一種管道多層多道外焊的焊槍位姿在線規劃裝行擬合得到三維焊接坡口圖，利用三維焊接坡口圖和焊槍姿態數據計算焊接坡口尺寸參修正模塊，用于控制焊槍按照焊槍位姿規劃值沿焊接坡口進行當前道次的填充處理器執行計算機程序指令時實現如前任意一項的管道多層多道外焊的焊槍位器執行時，使得電子設備執行如前任意一項的管道多層多道外焊的焊槍位姿在線規劃方8圖3是本申請實施例提供的一種管道多層多道外焊的焊槍位姿在線規劃方法的第圖4是本申請實施例提供的一種管道多層多道外焊的焊槍位姿在線規劃方法的激圖5是本申請實施例提供的一種管道多層多道外焊的焊槍位姿在線規劃方法的焊圖6是本申請實施例提供的一種管道多層多道外焊的焊槍位姿在線規劃方法的第圖7是本申請實施例提供的一種管道多層多道外焊的焊槍位姿在線規劃方法的擬圖8是本申請實施例提供的一種管道多層多道外焊的焊槍位姿在線規劃裝置的結[0026]下面將詳細描述本申請的各個方面的特征和示例性實施例，為了使本申請的目實施例的描述僅僅是為了通過示出本申請的示例來提供對本申請更9[0035]以下結合附圖來對本申請實施例所提供的管道多層多道外焊的焊槍位姿在線規[0039]重力傳感器通過連接件與焊槍固定連接，用于檢測焊槍間的夾角值為30°,視覺傳感器中的相機用于在焊接過程中拍攝投射于待焊管道表面及[0048]圖3示出了本申請一個實施例提供的管道多層多道外焊的焊槍位姿在線規劃方法采集到該焊接坡口位置的激光線圖像和焊槍[0054]圖4具體示出了一字線激光發射器1和一字線激光發射器2投射到焊接坡口時，形焊槍位姿參數可以是在相機坐標系下的焊槍相對于焊接坡口的位置和姿態的數焊接坡口的激光線圖像和焊槍姿態數據，并分別作為回程激光線圖像和回程焊槍姿態數了焊接過程中焊槍能夠實時以最佳焊接效果的位姿[0098]在本實施例中，圖6示出了管道多層多道外焊的焊槍位姿在線規劃方法的一個示部分，并利用兩個焊接設備分別完成順時針從A點至B點的多層多道管道外焊和逆時針從A[0102]在工控機控制焊接機器人以順時針從A點運動至B點的過程中，工控機可以控制2[0106]在本申請的另一實施例中，在圖6中示出的焊接機器人以順時針從A點運動至B點像的激光線特征像素點，并通過各子圖像之間的位置關系來對激光線特征像素點進行融[0119]在本申請的另一實施例中，在利用預訓練的U_NET網絡來進行特征像素點提取和碼器提取訓練圖像的特征像素點，并利用待訓練的U_NET網絡中的解碼器對輸出例如多個[0127]在本申請的另一實施例中，在圖6中示出的焊接機器人從A點運動至B點的預檢測[0131]進一步地，將各個數據分段的三維點云重建為如圖7所示的對應激光線圖像的三[0135]在本申請的另一實施例中，在圖6中示出的焊接機器人以順時針從A點運動至B點工件姿態參數包括工件的坡口端面在世界坐標下的傾斜角αW和橫擺角βW；焊槍位姿參數包CCy和Di均為相機坐標系下激光器i投射的激光平面的方程在相機坐標系下計算出焊槍相對坡口端面的MQ表示兩個坐標點之間的連線向量。v其中，θ表示通過雙軸傾角傳感器也即重力傳感器測量出的視覺傳感器相對世界W[0151]其中，預測出的焊槍位姿規劃值具體用于控制焊槍在對位姿參數和焊接坡口尺寸參數輸入至預訓練的RNN網絡中，可以實現在進行每個道次的填[0154]在本實施例中，可以先獲取多組焊槍位姿參數和焊接坡輪訓練中為每組訓練數據預測對應的位姿預[0159]進一步地，若損失值大于預設的損失閾值，則對待訓練的RNN網絡的參數進行調焊槍相對坡口端面的實時第一姿態角和實時第二姿態角在內的焊槍位姿[0166]具體地，對比實時橫向偏差與規劃橫向偏差之間的差距是否大于預設的第一限高度與規劃相對高度之間的差距大于預設的第二限值，和/或實時第一姿態角與規劃第一姿態角之間的差距大于預設的第三限值，和/或實時第二姿態角與規劃第二姿態角之間的[0170]在本申請的另一實施例中，在利用焊槍對完成填充焊的工控機可以利用為最后一個道次填充焊規劃出的焊槍位姿規劃值來控制焊和焊接機器人所處管道位置來控制焊槍進行第7層的兩道計算模塊803，用于通過檢測數學模型將激光線圖像特征像素點轉換為三維點云修正模塊805，用于控制焊槍按照焊槍位姿規劃值沿焊接坡口進行當前道次的填完成模塊807，用于在完成多道次的填充焊之后，控制焊槍對焊接坡口進行蓋面根據激光線圖像中不同的像素灰度分布特征將激光線圖像劃距離坡口端面的相對高度和焊槍相對坡口端面的第一姿態角和第二姿利用三維焊接坡口圖和焊槍姿態數據計算坡口端面在世界坐標系下的傾斜角和從回程激光線圖像中提取回程的激光線圖像特通過檢測數學模型將回程的激光線圖像特征像素點轉換為三維點云并進行擬合[0184]上述實施例的裝置用于實現前述任一實施例中相應的管道多層多道外焊的焊槍所述處理器執行所述程序時實現如上任意一實施例的管道多層多道外焊的焊槍位姿在線（ApplicationSpecificIntegratedCircuit，施例的一個或多個集成電路。強工業標準架構（ExtendedIndustryStandardArchitecture，EISA）總線、前端總線（FSB）、超傳輸（HyperTransport，HT）互連、工業標準架構（IndustryStandard[0195]該電子設備可以基于預先規劃的焊接位姿規劃值執行本申請實施例中的管道多實施例可提供一種計算機存儲介質來實現。該計算機存儲介質上存儲有計算機程序指令；該計算機程序指令被處理器執行時實現上述實施例中的任意一種管道多層多道外焊的焊器執行時實現上述實施例中的任意一種管道多層多道外焊的焊槍[0198]需要明確的是，本申請并不局限于上文所描述并在圖中示出的特定配置和處和/或框圖中各方框的組合可以由計算機程序指令實現。這些計算機程序指令可被提供給由計算機或其它可編程數據處理裝置的處理器執行的這些指令使能對流程圖和/或框圖的個方框以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，也可以由執行指定的功能或動作的專用硬本技術領域的技術人員在本申請揭露