CN119387995A 管道多层多道外焊的焊枪位姿在线规划方法及相关设备 （清华大学）

管道多层多道外焊的焊枪位姿在线规划方本申请公开了一种管道多层多道外焊的焊三维焊接坡口图和焊枪姿态数据计算焊接坡口尺寸参数、焊枪位姿参数和待焊处工件姿态参2针对管道外焊时的每道填充焊，获取所述管道的焊接坡口的通过检测数学模型将所述激光线图像特征像素点转换为三维点云并进行拟合得到三基于所述焊接坡口尺寸参数、焊枪位姿参数和待焊处工件姿态参数控制焊枪按照所述焊枪位姿规划值沿所述焊接坡口进行当前道次在每道次填充焊后的回程中，获取含焊道的焊接坡口的回程在完成多道次的填充焊之后，控制所述焊枪对所述焊接坡口进行控制焊接设备沿设置在管道上的轨道运动，在运动过程中向所利用所述三维焊接坡口图和所述焊枪姿态数据计算所述坡口端面在世界坐标系下的3在所述实时横向偏差与所述规划横向偏差的差值大于预在所述实时相对高度与所述规划相对高度的差值大于预在所述实时第一姿态角与所述规划第一姿态角的差值大于预设的第三限值的情况下，按照所述规划第一姿态角对所述实时第一姿态角进行在所述实时第二姿态角与所述规划第二姿态角的差值大于预设的第四限值的情况下，按照所述规划第二姿态角对所述实时第二姿态角进行数据，利用所述回程激光线图像和所述回程焊枪姿态数据规划下一道次的焊枪位姿规划从所述回程激光线图像中提取回程的激光线图像特通过所述检测数学模型将所述回程的激光线图像特征像素点转换为三维点云并进行基于回程的焊接坡口尺寸参数、焊枪位姿参数和待焊处工件姿按照最后一道次填充焊时的焊枪位姿规划值，对所述焊接坡口进行盖面根据所述激光线图像中不同的像素灰度分布特征将所述激光线图像划分为多个子图将每个子图像分别输入至预训练的神经网络，利用预训练的神获取模块，用于针对管道外焊时的每道填充焊，获取所述管道的计算模块，用于通过检测数学模型将所述激光线图像特规划模块，用于基于所述焊接坡口尺寸参数、焊枪位姿参数和所4修正模块，用于控制焊枪按照所述焊枪位姿规划值沿所述焊接完成模块，用于在完成多道次的填充焊之后，控制所述焊枪对所控机用于执行如权利要求1_7中任意一项所述的管道多层多道外焊的焊枪位姿在线规划方存储器；所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1_7中任意一项所述的管5[0004]本申请实施例提供一种管道多层多道外焊的焊枪位姿在[0005]第一方面，本申请实施例提供一种管道多层多道外焊的通过检测数学模型将激光线图像特征像素点转换为三维点云并进行拟合得到三6工件姿态参数包括坡口端面在世界坐标下的倾斜角和横摆角；焊枪位姿参数包括横向偏距离坡口端面的相对高度和焊枪相对坡口端面的第一姿态角和第二姿利用三维焊接坡口图和焊枪姿态数据计算坡口端面在世界坐标系下的倾斜角和枪相对坡口端面的实时第一姿态角和实时第二姿从回程激光线图像中提取回程的激光线图像特通过检测数学模型将回程的激光线图像特征像素点转换为三维点云并进行拟合7根据激光线图像中不同的像素灰度分布特征将激光线图像划[0014]第二方面，本申请实施例提供了一种管道多层多道外焊的焊枪位姿在线规划装行拟合得到三维焊接坡口图，利用三维焊接坡口图和焊枪姿态数据计算焊接坡口尺寸参修正模块，用于控制焊枪按照焊枪位姿规划值沿焊接坡口进行当前道次的填充处理器执行计算机程序指令时实现如前任意一项的管道多层多道外焊的焊枪位器执行时，使得电子设备执行如前任意一项的管道多层多道外焊的焊枪位姿在线规划方8图3是本申请实施例提供的一种管道多层多道外焊的焊枪位姿在线规划方法的第图4是本申请实施例提供的一种管道多层多道外焊的焊枪位姿在线规划方法的激图5是本申请实施例提供的一种管道多层多道外焊的焊枪位姿在线规划方法的焊图6是本申请实施例提供的一种管道多层多道外焊的焊枪位姿在线规划方法的第图7是本申请实施例提供的一种管道多层多道外焊的焊枪位姿在线规划方法的拟图8是本申请实施例提供的一种管道多层多道外焊的焊枪位姿在线规划装置的结[0026]下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更9[0035]以下结合附图来对本申请实施例所提供的管道多层多道外焊的焊枪位姿在线规[0039]重力传感器通过连接件与焊枪固定连接，用于检测焊枪间的夹角值为30°,视觉传感器中的相机用于在焊接过程中拍摄投射于待焊管道表面及[0048]图3示出了本申请一个实施例提供的管道多层多道外焊的焊枪位姿在线规划方法采集到该焊接坡口位置的激光线图像和焊枪[0054]图4具体示出了一字线激光发射器1和一字线激光发射器2投射到焊接坡口时，形焊枪位姿参数可以是在相机坐标系下的焊枪相对于焊接坡口的位置和姿态的数焊接坡口的激光线图像和焊枪姿态数据，并分别作为回程激光线图像和回程焊枪姿态数了焊接过程中焊枪能够实时以最佳焊接效果的位姿[0098]在本实施例中，图6示出了管道多层多道外焊的焊枪位姿在线规划方法的一个示部分，并利用两个焊接设备分别完成顺时针从A点至B点的多层多道管道外焊和逆时针从A[0102]在工控机控制焊接机器人以顺时针从A点运动至B点的过程中，工控机可以控制2[0106]在本申请的另一实施例中，在图6中示出的焊接机器人以顺时针从A点运动至B点像的激光线特征像素点，并通过各子图像之间的位置关系来对激光线特征像素点进行融[0119]在本申请的另一实施例中，在利用预训练的U_NET网络来进行特征像素点提取和码器提取训练图像的特征像素点，并利用待训练的U_NET网络中的解码器对输出例如多个[0127]在本申请的另一实施例中，在图6中示出的焊接机器人从A点运动至B点的预检测[0131]进一步地，将各个数据分段的三维点云重建为如图7所示的对应激光线图像的三[0135]在本申请的另一实施例中，在图6中示出的焊接机器人以顺时针从A点运动至B点工件姿态参数包括工件的坡口端面在世界坐标下的倾斜角αW和横摆角βW；焊枪位姿参数包CCy和Di均为相机坐标系下激光器i投射的激光平面的方程在相机坐标系下计算出焊枪相对坡口端面的MQ表示两个坐标点之间的连线向量。v其中，θ表示通过双轴倾角传感器也即重力传感器测量出的视觉传感器相对世界W[0151]其中，预测出的焊枪位姿规划值具体用于控制焊枪在对位姿参数和焊接坡口尺寸参数输入至预训练的RNN网络中，可以实现在进行每个道次的填[0154]在本实施例中，可以先获取多组焊枪位姿参数和焊接坡轮训练中为每组训练数据预测对应的位姿预[0159]进一步地，若损失值大于预设的损失阈值，则对待训练的RNN网络的参数进行调焊枪相对坡口端面的实时第一姿态角和实时第二姿态角在内的焊枪位姿[0166]具体地，对比实时横向偏差与规划横向偏差之间的差距是否大于预设的第一限高度与规划相对高度之间的差距大于预设的第二限值，和/或实时第一姿态角与规划第一姿态角之间的差距大于预设的第三限值，和/或实时第二姿态角与规划第二姿态角之间的[0170]在本申请的另一实施例中，在利用焊枪对完成填充焊的工控机可以利用为最后一个道次填充焊规划出的焊枪位姿规划值来控制焊和焊接机器人所处管道位置来控制焊枪进行第7层的两道计算模块803，用于通过检测数学模型将激光线图像特征像素点转换为三维点云修正模块805，用于控制焊枪按照焊枪位姿规划值沿焊接坡口进行当前道次的填完成模块807，用于在完成多道次的填充焊之后，控制焊枪对焊接坡口进行盖面根据激光线图像中不同的像素灰度分布特征将激光线图像划距离坡口端面的相对高度和焊枪相对坡口端面的第一姿态角和第二姿利用三维焊接坡口图和焊枪姿态数据计算坡口端面在世界坐标系下的倾斜角和从回程激光线图像中提取回程的激光线图像特通过检测数学模型将回程的激光线图像特征像素点转换为三维点云并进行拟合[0184]上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的管道多层多道外焊的焊枪所述处理器执行所述程序时实现如上任意一实施例的管道多层多道外焊的焊枪位姿在线（ApplicationSpecificIntegratedCircuit，施例的一个或多个集成电路。强工业标准架构（ExtendedIndustryStandardArchitecture，EISA）总线、前端总线（FSB）、超传输（HyperTransport，HT）互连、工业标准架构（IndustryStandard[0195]该电子设备可以基于预先规划的焊接位姿规划值执行本申请实施例中的管道多实施例可提供一种计算机存储介质来实现。该计算机存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种管道多层多道外焊的焊器执行时实现上述实施例中的任意一种管道多层多道外焊的焊枪[0198]需要明确的是，本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬本技术领域的技术人员在本申请揭露