CN116475665A - 一种探伤结构、钻机专用钻头焊接设备及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种探伤结构、钻机专用钻头焊接设备及焊接方法，涉及钻头焊接技术领域，由焊接平台焊接换位结构、承载位移结构、配合承载结构、焊接机器人、探伤组件和夹持结构组成，焊接换位结构先将待焊接的钻头工件放置在一个工位上，让焊接机器人对其进行焊接操作，完成后让工件移动到另一个工位上进行检测操作，配合探伤组件进行检测动作，承载位移结构保障探伤组件的位置调节性能，同时设置配合承载结构对钻头工件进行支撑，根据不同工件的高度和大小来调整操作高度，并提供一个固定的平面用于安装工件，提升整体焊接工作的完善度。

Description

一种探伤结构、钻机专用钻头焊接设备及焊接方法

技术领域

本发明涉及钻头焊接技术领域，具体为一种探伤结构、钻机专用钻头焊接设备及焊接方法。

背景技术

钻机专用钻头焊接设备通常用于焊接大型的钻头，包括油井钻头、煤矿钻头和水泥钻头等。该设备通常由以下主要部分组成：主体框架、动力***、焊接头夹紧机构、焊接机构和安全措施组成，该设备的探伤结构通常采用超声波探伤技术和射线探伤技术，用于检测焊缝的质量和缺陷情况，焊接方法有多种，其中最常用的是氩弧焊接和电阻焊接。氩弧焊接利用氩气保护焊缝，保证焊接质量，而电阻焊接则利用焊接材料的电阻加热达到焊接目的，总体来说，钻机专用钻头焊接设备是一种非常重要的工具，它可以保证钻头的质量和性能，为工程和建设等领域提供了有力支持。

在现有技术中，钻头的使用寿命受几方面影响，钻头长时间使用后，焊接部分容易断裂或塑性变形，这可能导致钻头生命短暂或无法继续使用，裂纹、气孔等缺陷会对钻头的耐磨性和使用寿命产生负面影响，所以如何消除焊接缺陷、优化设备、焊接过程质量控制等措施可以有效提高钻头焊接质量和使用寿命，是急需考虑的问题。

因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种探伤结构、钻机专用钻头焊接设备及焊接方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种探伤结构、钻机专用钻头焊接设备及焊接方法，以解决上述背景技术中提出的钻头的使用寿命受几方面影响，钻头长时间使用后，焊接部分容易断裂或塑性变形，这可能导致钻头生命短暂或无法继续使用，裂纹、气孔等缺陷会对钻头的耐磨性和使用寿命产生负面影响问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，提出探伤结构，包括承载位移结构，沿所述承载位移结构进行横向位移的探伤组件，所述探伤组件与承载位移结构配合对焊接后的钻头工件进行扫描探伤动作。

通过安装探伤组件和承载位移结构，探伤组件可以用于检测钻头焊接的缺陷，采用超声波探伤、x射线探伤等技术可以对钻头焊接部分进行全面的检测，发现并记录异常情况，从而减少钻头使用中因焊接部分失效而导致的危险和损失，同时承载位移结构能够使得探伤组件的可调性得到保障，与实际探伤位置调节需求适配，可以在生产线上或维修中对钻头的质量进行的全面监控，保障实用性。

在上述实施例中，所述承载位移结构包括：与地面通过脚栓固定的承载主杆，焊接固定所述承载主杆远离脚栓的一端内侧的转动滑杆架，与所述转动滑杆架连接、沿其周向转动的配合承载架，螺接固定于所述配合承载架下方的滑动位移架，所述配合承载架下方安装有滑轨，所述滑动位移架与滑轨滑动连接带动探伤组件整体进行横向位移。

承载主杆通过脚栓固定到地面，可以提供钻头焊接探伤装置的支撑和稳定，固定在承载主杆远离脚栓的一端内侧的转动滑杆架可以在其周向转动，并与配合承载架连接，从而支持探伤组件的横向移动，在配合承载架下方安装有滑轨，滑动位移架与它们进行滑动连接，探伤组件则安装于该滑动位移架上，从而可以通过驱动滑动位移架做到整体的横向位移，可以为钻头的焊接探伤提供支撑和横向移动，从而可以更准确地检测焊接部位的质量和缺陷，提高钻头的安全性能和使用寿命。

在上述实施例中，所述探伤组件包括：衔接于滑动位移架下方、与其转动连接的转动连接架，连接于所述转动连接架远离滑轨的一端的角度调节架，与所述角度调节架螺接、具有自伸缩性的延伸杆，与所述延伸杆远离所述角度调节架的一端固定、进行探伤扫描工作的探伤头，所述转动连接架三百六十度转动带动探伤头转动，对焊接后的钻头工件进行全方位扫描。

通过在滑动位移架下方连接一个转动连接架，使探测头可以360度转动，对焊接后的钻头工件进行全方位扫描，安装角度调节架，可以通过调整探测头的扫描角度来适应不同角度的钻头焊接工件，延伸杆具有自伸缩性，可以为探测头提供足够的长度，便于在钻头工件的深处进行准确的探测扫描，在钻头焊接探测的过程中，可以通过驱动滑动位移架和转动连接架让探测头对焊接后的钻头进行全方位的扫描，并通过控制角度调节架和延伸杆的位置，可以调整探测头扫描的角度和长度，从而更加精确地对焊接部位进行检测，钻头焊接探测可以更加全面、精确、迅速地完成，真正实现对钻头焊接质量的全面检测和控制，保证钻头的安全性能和使用寿命。

第二方面，提出一种钻机专用钻头焊接设备，包括提供探伤结构以及焊接组件安装工作区域的焊接平台，设置于所述焊接平台中心位置、带动钻头工件进行变位的配合承载结构，与所述焊接换位结构位置相对、对钻头工件进行焊接的焊接机器人，所述焊接换位结构设置有两个工位，待焊接钻头工件在一侧工位焊接，焊接完成后换位进行检测动作。

通过安装有焊接平台、配合承载结构和焊接机器人，先将待焊接的钻头工件放置在一个工位上，让焊接机器人对其进行焊接操作，完成后让钻头工件移动到另一个工位上进行检测操作，可以有效提高钻头工件的生产效率和质量，并减少焊接过程中出现的缺陷和错误的可能性。

在上述实施例中，所述焊接换位结构包括：工作承载台，设置于所述工作承载台与焊接平台接触端的定位基板，设置于所述工作承载台远离所述定位基板的一端的换位承载架，卡接固定于所述换位承载架中间位置处的隔板，沿所述换位承载垂直中心线相对设置有两个的夹持结构，所述换位承载和工作承载台之间安装有转动连接座，所述转动连接座带动换位承载架进行三百六十度转动。

通过安装有工作承载台、定位基板、换位承载架、隔板、夹持结构和转动连接座，转动连接座带动换位承载架和夹持结构整体进行转动，可以进行钻头工件的更换，但是无需整体移动，能够提升焊接换位的工作效率，并且能够有效减小损耗。

在上述实施例中，所述夹持结构包括：与所述换位承载架螺接、内部形成空腔的夹持定位台架，固定于所述夹持定位台架远离隔板的一端的三爪卡盘。

通过三爪卡盘进行钻头工件焊接的固定动作，定位的紧密性以及灵活度都得到了更好的保障。

在上述实施例中，所述焊接机器人包括：焊接定位基座，与所述焊接定位基座通过转动座转动连接的传动机械臂，与所述传动机械臂转动连接的配合机械臂，形成于所述配合机械臂一端、具有自伸缩性的延伸轴，固定于所述延伸轴远离所述配合机械臂的一端的组件加装架，通过电动转轴固定于所述组件安装架上的焊接头。

通过安装有焊接定位基座、传动机械臂、配合机械臂、延伸轴、组件加装架和焊接头，焊接定位基座保障整体工作时，不会移动或摇晃，从而保证焊接的准确性和稳定性，配合设置机械臂可以让焊接头在三维空间内移动，让焊接头可以到达不同的位置和角度，整体焊接角度的可调性得到了更好的保障。

在上述实施例中，所述配合承载结构包括:提供钻头工件放置区域的承载板，衔接于所述承载板下端、带动其进行高度调节的抬升承载架，与所述抬升承载架连接、提供抬升承载架调节动力的延伸调节杆架，设置于所述抬升承载架远离承载板的一端、提供组件安装区域的连接件。

通过安装有承载板、抬升承载架、延伸调节杆架和连接件，在进行钻头工件装配工作时，根据不同钻头工件的高度和大小来调整操作高度，并提供一个固定的平面用于安装钻头工件，可以在连接件上加装移动轮，从而增加整体的可调节位移性。

第三方面，提出一种钻机专用钻头焊接设备的焊接方法，包括以下步骤：

S1、准备工作：将要焊接的钻头和设备表面清洗干净，去除油脂和其他杂物，确保表面光洁，确定焊接位置，根据钻头形状和规格，在设备上确定要将钻头焊接的位置，并进行标记或固定；

S2、焊接准备：将焊接材料和焊接设备预热至预定的温度，使用夹持结构对钻头工件进行夹持；

S3、焊接过程：焊接过程需要控制焊接材料的温度和焊接时间，对于选取的焊接材料进行加热，使其达到熔化状态；在一侧工位上的钻头工件进行焊接工作时，在另一侧工位进行钻头工件的装配，钻头工件首先通过夹持结构夹紧固定在换位承载架的工位之一，然后该工位被旋转到焊接位置，通过焊接机器人进行焊接操作；

S4、焊接后处理：在钻头工件移动到另一个工位上后，采用探伤组件可以用于检测钻头焊接的缺陷，探伤组件对钻头焊接部分进行全面的检测，进行探伤检测，发现并记录异常情况，对焊接部位进行检测，如果未发现任何缺陷，钻头工件可以移动回一侧工位进行下一步操作，如果有缺陷，则需要进行修复或重新焊接操作。

在上述实施例中，所述探伤检测的过程包括：

当前钻头工件完成焊接后，由所述焊接换位结构驱动完成焊接后的所述钻头工件回转180度后停止；

所述探伤头运动至第一拍摄位置，由工业相机拍摄当前钻头工件位置的照片作为第一输出图像；由图像识别模块判断当前所述第一输出图像是否存在焊接缺陷，若存在焊接缺陷，则输出当前焊接缺陷的位置及缺陷类型；若不存在焊接缺陷，则跳入下一步；

所述探伤头运动至第二拍摄位置，由工业相机拍摄当前工作位置作为第二输出图像；重复图像识别动作，判断是否存在焊接缺陷，若不存在则跳入下一步；

所述探伤头运动至第三拍摄位置，由工业相机拍摄当前工作位置作为第三输出图像；重复图像识别动作，判断是否存在焊接缺陷，若不存在则跳入下一步；

当钻头工件不存在缺陷时，直接取下钻头工件即可，当钻头工件存在缺陷时，通过所述焊接换位结构驱动钻头工件反向运动至焊接工位上进行二次焊接。

在上述实施例中，所述第一拍摄位置的定义如下：所述工业相机的拍摄方向位于三爪卡盘的水平中心线位置，由钻头工件的一端中心向另一端拍摄，为X方向；

所述第二拍摄位置的定义如下：由所述钻头工件从上至下拍摄，拍摄方位为所述钻头工件的长轴方向，为Z方向；

所述第三拍摄位置的定义如下：由所述钻头工件的前端向后端延伸方向拍摄，设置为Y方向；

所述钻头工件拍摄过程中由所述三抓卡盘驱动其进行一百八十度转动，此时第三拍摄位置进行第二次拍摄动作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过安装有焊接换位结构、承载位移结构、配合承载结构、焊接机器人和探伤组件，焊接换位结构先将待焊接的钻头工件放置在一个工位上，让焊接机器人对其进行焊接操作，完成后让钻头工件移动到另一个工位上进行检测操作，配合探伤组件进行检测动作，提升整体焊接工作的完善度。

附图说明

图1为本发明一种钻机专用钻头焊接设备的整体主视图。

图2为本发明焊接换位结构的立体图。

图3为本发明承载位移结构的结构示意图。

图4为本发明焊接机器人的结构示意图。

图5为本发明配合承载结构的结构示意图。

图6为本发明凹坑缺陷情况图。

图7为本发明气孔缺陷情况图。

图8为本发明焊接裂纹情况图。

图9为本发明焊接未熔合情况图。

图中：焊接平台1、次品工件区11、待封装区12、钻头工件13、焊接换位结构2、工作承载台21、定位基板22、换位承载架23、转动连接座24、隔板25、承载位移结构3、承载主杆31、转动滑杆架32、配合承载架33、导线34、滑动位移架35、配合承载结构4、承载板41、抬升承载架42、连接件43、延伸调节杆架44、定位手持架45、配合缓冲架46、焊接机器人5、焊接定位基座51、传动机械臂52、配合机械臂53、延伸轴54、组件加装架55、焊接头56、探伤组件6、转动连接架61、角度调节架62、延伸杆63、探伤头64、夹持结构7、夹持定位台架71、三爪卡盘72、第一拍摄位置A、第二拍摄位置B、第三拍摄位置C。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

申请人认为，钻头的使用寿命受几方面影响，钻头长时间使用后，焊接部分容易断裂或塑性变形，这可能导致钻头生命短暂或无法继续使用，裂纹、气孔等缺陷会对钻头的耐磨性和使用寿命产生负面影响，所以如何消除焊接缺陷、优化设备、焊接过程质量控制等措施可以有效提高钻头焊接质量和使用寿命，是急需考虑的问题。

为此，申请人设计一种钻机专用钻头焊接设备，由焊接平台1焊接换位结构2、承载位移结构3、配合承载结构4、焊接机器人5、探伤组件6和夹持结构7组成，焊接换位结构2先将待焊接的钻头工件放置在一个工位上，让焊接机器人5对其进行焊接操作，完成后让工件移动到另一个工位上进行检测操作，配合探伤组件6进行检测动作，承载位移结构3保障探伤组件6的位置调节性能，同时设置配合承载结构4对钻头工件13进行支撑，根据不同钻头工件13的高度和大小来调整操作高度，并提供一个固定的平面用于安装钻头工件13，提升整体焊接工作的完善度。

本发明涉及的一种钻机专用钻头焊接设备，在实际应用中，如图1所示，包括：焊接平台1、焊接换位结构2、承载位移结构3、配合承载结构4、焊接机器人5、探伤组件6和夹持结构7组成，其中，焊接平台1上方的中间位置处安装有焊接换位结构2，焊接平台1上方的一侧安装有承载位移结构3，承载位移结构3的一侧安装有探伤组件6，焊接换位结构2的一侧安装有焊接机器人5，焊接换位结构2的另一侧安装有配合承载结构4。

焊接平台1包括次品工件区11、待封装区12和钻头工件13，焊接平台1上方与焊接机器人5位置相对处设置有次品工件区11，承载位移结构3的下方设置有待封装区12，待封装区12的上方放置有若干钻头工件13。

本发明涉及的一种钻机专用钻头焊接设备，在实际应用中，如图2所示，焊接换位结构2包括工作承载台21、定位基板22、换位承载架23、转动连接座24和隔板25，工作承载台21的下方安装有定位基板22，定位基板22与焊接平台1螺接，工作承载台21的上方安装有换位承载架23，换位承载架23与工作承载台21通过转动连接座24转动连接，换位承载架23上方形成有两个工位，两个工位均安装有夹持结构7，夹持结构7进行钻头工件13的固定。

夹持结构7包括夹持定位台架71和三爪卡盘72，夹持定位台架71与换位承载架23通过螺栓固定，夹持定位台架71内部形成有空腔，进行电机的加装，夹持定位台架71的外侧安装有三爪卡盘72，三爪卡盘72对钻头工件13进行固定。

在实际使用过程中，钻头工件13首先通过夹持结构7夹紧固定在换位承载架23的工位之一，然后该工位被旋转到焊接位置，进行焊接操作；同时，另一个工位在旋转的过程中进入预备位置，等待下一个钻头工件13的夹持，能够实现自动化换位，提高生产效率，减少人工操作，同时对钻头工件13进行固定夹持，保证焊接精度和焊接质量，三爪卡盘72能够有效避免钻头工件13在焊接过程中发生移位或松动。

本发明涉及的一种钻机专用钻头焊接设备，在实际应用中，如图3所示，承载位移结构3包括承载主杆31、转动滑杆架32、配合承载架33、导线34和滑动位移架35，承载主杆31的内侧安装有转动滑杆架32，转动滑杆架32上套接有配合承载架33，配合承载架33与转动滑杆架32转动连接，配合承载架33的下端设置有滑动位移架35，滑动位移架35与配合承载架33滑动连接，在配合承载架33与滑动位移架35滑动区域配合设置滑轨，即可保障滑动性能，滑动位移架35的外侧设置有滑动位移架35，保障其驱动接线性能。

探伤组件6包括转动连接架61、角度调节架62、延伸杆63和探伤头64，转动连接架61与滑动位移架35螺接，具有自转性，转动连接架61的一侧设置有角度调节架62，角度调节架62沿转动连接架61进行角度调节，角度调节架62的下方安装有延伸杆63，延伸杆63可伸缩，进行探伤高度调节，延伸杆63的下方安装有探伤头64，探伤头64由传感器或探头组成，进行探伤工作。

在实际使用过程中，转动连接架61的自转性可以让探伤头64自由旋转，便于对被检测物进行全面探测，角度调节架62可以对探测角度进行调节，适应不同形状、不同材质的工件探测需求，延伸杆63的可调节长度可以帮助探伤头64到达被测物件表面不同高度处进行探测，探伤头63可以装备工业相机进行拍摄探伤，也可以根据需求选择超声探伤组件，探伤组件6通常与其他设备配合使用，如控制***、数据处理***等，以实现高效、准确地进行探测工作。同时，探伤组件6也需要定期进行维护和校准，以确保其性能和测量精度的稳定和可靠性。

本发明涉及的一种钻机专用钻头焊接设备，在实际应用中，如图4所示，焊接机器人5包括焊接定位基座51、传动机械臂52、配合机械臂53、延伸轴54、组件加装架55和焊接头56，焊接定位基座51的上方安装有传动机械臂52，传动机械臂52的上方安装有配合机械臂53，焊接定位基座51进行三百六十度转动，配合传动机械臂52和配合机械臂53形成多个方向的调节度，配合机械臂53的前端安装有延伸轴54，延伸轴54可伸缩，延伸轴54的前端安装有组件加装架55，组件加装架55与延伸轴54通过螺栓固定，组件加装架55的下方安装有焊接头56，焊接头56与组件加装架55转动连接，可进行角度微调。

本发明涉及的一种钻机专用钻头焊接设备，在实际应用中，如图5所示，配合承载结构4包括承载板41、抬升承载架42、连接件43、延伸调节杆架44、定位手持架45和配合缓冲架46，承载板41的下方安装有抬升承载架42，抬升承载架42的下端均设置有连接件43，连接件43进行驱动轮的安装，从而能够达到调节整体配合承载结构4的效果，抬升承载架42的下方衔接有延伸调节杆架44，延伸调节杆架44与抬升承载架42通过支架转动连接，通过延伸调节杆架44的伸缩带动抬升承载架42运动，从而承载板41整体进行高度变化，延伸调节杆架44的后端设置有配合缓冲架46，配合缓冲架46的后端设置有定位手持架45。

在实际使用时，使用者可以将钻头工件13先放置在承载板41上，然后通过手持定位手持架45来调整承载板41的位置，使其恰好与夹持结构7位置相对。此时需要进行高度调节时，可以通过手持延伸调节杆架44来改变抬升承载架42的高度，从而使承载板41的高度发生相应的变化，达到调节效果延伸调节杆架44的后端会与配合缓冲架46相连，从而可以提供缓冲作用，保证调节过程中的平稳性。

一种钻机专用钻头焊接设备的焊接方法，包括以下步骤:

S1、准备工作：将要焊接的钻头工件13和焊接头56清洗干净，去除油脂和其他杂物，确保表面光洁，确定焊接位置，根据钻头工件13形状和规格，在设备上确定要将钻头工件13焊接的位置，并进行标记或固定。

S2、焊接准备：将焊接材料和焊接设备预热至适宜的温度，设置在500-800℃之间，这样有助于保证焊接质量和延长焊接寿命，将需要进行焊接的钻头工件13通过配合承载结构4运输至一侧换位承载架23，进行高度抬升使其与夹持结构7位置相对，使用三爪卡盘72对其进行固定限位。

S2-1、在一侧工位上的钻头工件13进行焊接工作时，在另一侧工位进行钻头工件13的装配，钻头工件13首先通过夹持结构7夹紧固定在换位承载架23的工位之一，然后该工位被旋转到焊接位置，进行焊接操作；同时，另一个工位在旋转的过程中进入预备位置，等待下一个钻头工件13的夹持，能够实现自动化换位，提高生产效率，减少人工操作，同时对钻头工件13进行固定夹持，保证焊接精度和焊接质量。

S3、焊接过程：焊接过程需要控制焊接材料的温度和焊接时间，首先，对于选取的焊接材料进行加热，使其达到熔化状态；然后将钻头工件13固定在三爪卡盘72上，并将熔化的焊接材料涂抹到焊接位置；最后等待钻头与焊接材料冷却固化后，焊接工作即完成。

S3-1、焊接机器人5由神经网络的输出信号进行驱动，其神经网络模型为:输入层，3个神经元即焊接温度、焊接压力和焊接时间，3个参数；隐含层，7个神经元；输出层，1个神经元(即抗剪强度)；设所有神经元的传递函数均用逻辑函数，即：d_kp(n)表示预测信号，y_kp(n)为实际输出信号

-∞<x<∞

输出层第P个神经元的误差信号为e_kp(n)＝d_kp(n)-y_kp(n)，定位神经元P的误差能量为

S4、焊接后处理：使用探伤组件6进行焊接后的探伤，转动连接架61的自转性可以让探伤头64自由旋转，便于对被检测物进行全面探测，角度调节架62可以对探测角度进行调节，适应不同形状、不同材质的钻头工件13探测需求，延伸杆63的可调节长度可以帮助探伤头64到达被测物件表面不同高度处进行探测，探伤后发现焊缝不完整时，可以重复S2-1钻头工件13回到焊接位进行焊接工作，配合探伤头64上设置的工业相机和超声探伤组件进行两个方面的检测动作。

S4-1、当前钻头工件13完成焊接后，由所述焊接换位结构2驱动完成焊接后的所述钻头工件回转180度后停止；

探伤头运动至第一拍摄位置A，由工业相机拍摄当前钻头工件13位置的照片作为第一输出图像；由图像识别模块判断当前第一输出图像是否存在焊接缺陷，若存在焊接缺陷，则输出当前焊接缺陷的位置及缺陷类型；若不存在焊接缺陷，则跳入下一步；

探伤头运动至第二拍摄位置B，由工业相机拍摄当前工作位置作为第二输出图像；重复图像识别动作，判断是否存在焊接缺陷，若不存在则跳入下一步；

探伤头运动至第三拍摄位置C，由工业相机拍摄当前工作位置作为第三输出图像；重复图像识别动作，判断是否存在焊接缺陷，若不存在则跳入下一步；

当钻头工件13不存在缺陷时，直接取下钻头工件13即可，当钻头工件13存在缺陷时，通过焊接换位结构驱动钻头工件13反向运动至焊接工位上进行二次焊接。

下面针对不同探伤缺陷采用算法进行详细说明(针对工业相机拍摄后数据)：

1.焊接凹坑，在焊接过程中当钻头过热时会在本材上产生凹坑，焊接前未行焊接头的清洁和加热，从而导致温度不均匀也会产生凹坑，并且焊接过程中的震动也会使其产生凹坑，图6为凹坑缺陷情况图，在实际探伤过程中，采用区域提取来确定凹坑位置，需要对图像进行区域的提取，根据线结构光视觉***采集到的条纹图像的特点，通过图像的行投影法来确定位置，行投影法是对图像行方向进行投影，其原理是：

p_y＝∑xf(x,y)

式中x,y为行列值,f(x,y)为像素灰度值，p_y纪录了沿y轴的灰度积值。通过确定凹坑的具***置进而进行图像提取。

2.焊接气孔，是由于焊接中的气体(例如空气、水蒸气、氧气等)被夹在焊缝或焊接金属中而形成的，焊接气孔的形成会降低焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能，甚至可能导致焊缝的断裂，图7为气孔缺陷情况图，在实际探伤过程中，将结构光条纹每个横截面内的像素点的灰度值分布质心作为此横截面的结构光条纹的中心线，其表达式如下：

其中，g(x_i，y_i)表示的是某一截面点的坐标，g(x_i，y_i)(i＝1,2……n)表示其对应的灰度值，N是横截面内所有像素点的个数，(x_c，y_c)表示是是该截面的结构光条纹的中心点。

3.焊接裂纹，焊接裂纹是指在焊接接头或母材中发生的缺陷，通常是由于热应力等因素引起的，会对焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能产生负面影响，图8为焊接裂纹情况图，在实际探伤过程中，采用阈值分割算法进行实际计算，首先给定一个阈值，然后根据像素是大于阈值还是小于阈值的方式来进行分割，它根据图像的灰度特性，将图像分为前C₁和背景C₂两个部分。其算法的本质是找到阈值，使类间方差最大，类间方差的定义是：

式中m_G是图像的全局均值，m(k)是图像其中一部分的累计均值，P₁(k)图像所有像素属于C₁的概率。

实际处理过程中，搜索原始图像，遇到像素值为1且没标记的点P，则添加一个新的标记；搜索上步骤中的P点周围的点，若为一个区域且像素值为1的点添加到同一个标记；将标记过的而且属于同一区域的像素标记为同一标记；直到属于一个连通区域的像素已添加至同一区域；返回步骤第一步继续寻找没有标记的像素；直到扫描全部图像为止。

4.焊接未熔合，焊接未熔合是指在焊接过程中，出现未被熔化的金属或未经熔合的焊缝，通常表现为焊接表面呈现出间断的断裂和裂缝。焊接未熔合可能会影响焊缝的强度和耐腐蚀性能，图9为焊接未熔合情况图，在实际处理过程中，包含上述图像处理过程，首先需要进行图像滤波，虽然采集到的焊缝对比度明显，对邻域中像素的计算为线性运算时，利用窗口函数进行平滑加权求和运算时，数学表达式如下：

g(x,y)＝f(x,y)/M

其中，f(x,y)为原始图像，M为模板下像素的总个数。

在对图像滤波降噪过程的同时，会导致图像的模糊。利用某像素领域像素的加权均值取代当前像素值：

对图像进行扫描后，得到每行中结构光条纹的其起始坐标和终止坐标，通过两个坐标值来求取中心值，此中心值即为此行结构光条纹的中心点，数学表达式如下：

y＝y₁

其中，x_start，x_end表示图像中每行的结构光条纹的起始x坐标与终止x坐标，结构光条纹图像每行的行坐标是结构光中心线的y坐标。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (11)

1.探伤结构，其特征在于，包括：

承载位移结构；

探伤组件，沿所述承载位移结构进行横向位移；

所述探伤组件与承载位移结构配合对焊接后的钻头工件进行扫描探伤动作。

2.根据权利要求1所述的探伤结构，其特征在于，所述承载位移结构包括：

承载主杆，与地面通过脚栓固定；

转动滑杆架，焊接固定所述承载主杆远离脚栓的一端内侧；

配合承载架，与所述转动滑杆架连接、沿其周向转动；

滑动位移架，螺接固定于所述配合承载架下方；

所述配合承载架下方安装有滑轨，所述滑动位移架与滑轨滑动连接带动探伤组件整体进行横向位移。

3.根据权利要求1所述的探伤结构，其特征在于，所述探伤组件包括：

转动连接架，衔接于滑动位移架下方、与其转动连接；

角度调节架，连接于所述转动连接架远离滑轨的一端；

延伸杆，与所述角度调节架螺接、具有自伸缩性；

探伤头，与所述延伸杆远离所述角度调节架的一端固定、进行探伤扫描工作；

所述转动连接架三百六十度转动带动探伤头转动，对焊接后的钻头工件进行全方位扫描。

4.一种钻机专用钻头焊接设备，包括权利要求1-3所述的探伤结构，其特征在于，还包括：

焊接平台，提供探伤结构以及焊接组件安装工作区域；

焊接换位结构，设置于所述焊接平台中心位置、带动钻头工件进行变位；

配合承载结构，设置于所述焊接换位结构一侧、带动钻头工件位移；

焊接机器人，与所述焊接换位结构位置相对、对钻头工件进行焊接；

所述焊接换位结构设置有两个工位，待焊接钻头工件在一侧工位焊接，焊接完成后换位进行检测动作。

5.根据权利要求4所述的一种钻机专用钻头焊接设备，其特征在于，所述焊接换位结构包括：

工作承载台；

定位基板，设置于所述工作承载台与焊接平台接触端；

换位承载架，设置于所述工作承载台远离所述定位基板的一端；

隔板，卡接固定于所述换位承载架中间位置处；

夹持结构，沿所述换位承载垂直中心线相对设置有两个；

所述换位承载和工作承载台之间安装有转动连接座，所述转动连接座带动换位承载架进行三百六十度转动。

6.根据权利要求5所述的一种钻机专用钻头焊接设备，其特征在于，所述夹持结构包括：

夹持定位台架，与所述换位承载架螺接、内部形成空腔；

三爪卡盘，固定于所述夹持定位台架远离隔板的一端。

7.根据权利要求4所述的一种钻机专用钻头焊接设备，其特征在于，所述焊接机器人包括：

焊接定位基座；

传动机械臂，与所述焊接定位基座通过转动座转动连接；

配合机械臂，与所述传动机械臂转动连接；

延伸轴，形成于所述配合机械臂一端、具有自伸缩性；

组件加装架，固定于所述延伸轴远离所述配合机械臂的一端；

焊接头，通过电动转轴固定于所述组件安装架上。

8.根据权利要求4所述的一种钻机专用钻头焊接设备，其特征在于，所述配合承载结构包括：

承载板,提供钻头工件放置区域；

抬升承载架，衔接于所述承载板下端、带动其进行高度调节；

延伸调节杆架，与所述抬升承载架连接、提供抬升承载架调节动力；

连接件，设置于所述抬升承载架远离承载板的一端、提供组件安装区域。

9.基于权利要求4-8任意一项所述的一种钻机专用钻头焊接设备的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、准备工作：将要焊接的钻头和设备表面清洗干净，去除油脂和其他杂物，确保表面光洁，确定焊接位置，根据钻头形状和规格，在设备上确定要将钻头焊接的位置，并进行标记或固定；

S2、焊接准备：将焊接材料和焊接设备预热至预定的温度，使用夹持结构对钻头工件进行夹持；

S3、焊接过程：焊接过程需要控制焊接材料的温度和焊接时间，对于选取的焊接材料进行加热，使其达到熔化状态；在一侧工位上的钻头工件进行焊接工作时，在另一侧工位进行钻头工件的装配，钻头工件首先通过夹持结构夹紧固定在换位承载架的工位之一，然后该工位被旋转到焊接位置，通过焊接机器人进行焊接操作；

S4、焊接后处理：在工件移动到另一个工位上后，采用探伤组件可以用于检测钻头焊接的缺陷，探伤组件对钻头焊接部分进行全面的检测，进行探伤检测，发现并记录异常情况，对焊接部位进行检测，如果未发现任何缺陷，工件可以移动回一侧工位进行下一步操作，如果有缺陷，则需要进行修复或重新焊接操作。

10.根据权利要求9所述的一种钻机专用钻头焊接设备的焊接方法，其特征在于，所述探伤检测的过程包括：

当前钻头工件完成焊接后，由所述焊接换位结构驱动完成焊接后的所述钻头工件回转180度后停止；

所述探伤头运动至第一拍摄位置，由工业相机拍摄当前钻头工件位置的照片作为第一输出图像；由图像识别模块判断当前所述第一输出图像是否存在焊接缺陷，若存在焊接缺陷，则输出当前焊接缺陷的位置及缺陷类型；若不存在焊接缺陷，则跳入下一步；

所述探伤头运动至第二拍摄位置，由工业相机拍摄当前工作位置作为第二输出图像；重复图像识别动作，判断是否存在焊接缺陷，若不存在则跳入下一步；

所述探伤头运动至第三拍摄位置，由工业相机拍摄当前工作位置作为第三输出图像；重复图像识别动作，判断是否存在焊接缺陷，若不存在则跳入下一步；

当钻头工件不存在缺陷时，直接取下钻头工件即可，当钻头工件存在缺陷时，通过所述焊接换位结构驱动钻头工件反向运动至焊接工位上进行二次焊接。

11.根据权利要求10所述的一种钻机专用钻头焊接设备的焊接方法，其特征在于，所述第一拍摄位置的定义如下：所述工业相机的拍摄方向位于三爪卡盘的水平中心线位置，由钻头工件的一端中心向另一端拍摄，为X方向；

所述第二拍摄位置的定义如下：由所述钻头工件从上至下拍摄，拍摄方位为所述钻头工件的长轴方向，为Z方向；

所述第三拍摄位置的定义如下：由所述钻头工件的前端向后端延伸方向拍摄，设置为Y方向；

所述钻头工件拍摄过程中由所述三抓卡盘驱动其进行一百八十度转动，此时第三拍摄位置进行第二次拍摄动作。