CN118002977A - 一种机器人的塔脚二级焊缝方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人焊缝技术领域，特别是指一种机器人的塔脚二级焊缝方法，该方法包括：使用机器人通过三维扫描技术对塔脚进行全面扫描，获取塔脚的实际三维模型；根据所述实际三维模型，确定焊缝的初始信息，并基于所述初始信息确定对塔脚的初始焊缝策略；根据确定的所述焊缝策略执行焊缝作业，并在焊缝作业过程中根据获取的实时参数对焊缝参数进行调整以保证焊缝质量。本发明通过实时参数对焊缝参数进行调整，使焊缝质量保持在较高水平；并使用机器人进行焊缝作业，提高生产效率和工作安全性，减少人力投入，保证焊缝质量和稳定性；结合三维扫描技术和机器人焊缝，实现对复杂结构的焊缝，提高作业范围和灵活性。

Description

一种机器人的塔脚二级焊缝方法

技术领域

本发明涉及机器人焊缝技术领域，特别是指一种机器人的塔脚二级焊缝方法。

背景技术

几年来，随着国家电网事业的发展，输电线路电压等级越来越高，特别是特高压交、直流输电线路工程的开展与实施，使我国电网工程事业达到历史新高；随着电压等级的升高，输电线路铁塔焊缝质量要求也随之提高，目前在国内750kV及以上特高压输电线路铁塔部分工程中，铁塔塔脚与靴板连接的主要焊缝焊缝质量要求为二级焊缝；其焊缝质量直接影响到整个塔架的稳定性和安全性；传统的焊缝方法依赖于手工操作，不仅效率低下，而且焊缝质量难以保证；因此，开发一种高效、高质量的塔脚焊缝新方法成为行业的迫切需求。

中国专利申请公开号CN113523504A公开了一种输变电角钢塔脚焊缝专机，包括龙门架(1)，所述龙门架(1)的底部安装有两个电动滑台一(2)，所述电动滑台一(2)的正面安装有电动滑台二(3)，所述电动滑台二(3)的底部安装有气缸(4)，所述气缸(4)的底端设有连接柱(5)，所述连接柱(5)的底端栓接有支撑架(6)，所述支撑架(6)的一侧安装有送丝机(7)，所述支撑架(6)的底部栓接有支座(8)，所述支座(8)的一侧转动连接有焊枪(9)，所述焊枪(9)的底部设有支架(10)，所述支架(10)的内部设有翻转机构(11)，所述支架(10)的内部设有定位机构(12)，所述支架(10)的内部设有旋转机构(13)。

由此可见，当前的塔脚焊缝方法智能化水平低，且无法保证整个焊缝作业过程的稳定性和质量。

发明内容

为此，本发明的目的是提供一种机器人的塔脚二级焊缝方法，用于克服当前的塔脚焊缝方法智能化水平低，且无法保证整个焊缝作业过程的稳定性和质量的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种机器人的塔脚二级焊缝方法，包括：

步骤S1，使用机器人通过三维扫描技术对塔脚进行全面扫描，获取塔脚的实际三维模型；

步骤S2，根据所述实际三维模型，确定焊缝的初始信息，并基于所述初始信息确定对塔脚的初始焊缝策略；

步骤S3，根据确定的所述焊缝策略执行焊缝作业，并在焊缝作业过程中根据获取的实时参数对焊缝参数进行调整以保证焊缝质量；

其中，所述步骤S3包括：

步骤S31，根据所述初始焊缝策略对塔脚进行焊缝，并采集焊缝作业过程中的所述焊缝参数，基于焊缝参数对焊缝作业过程进行周期性评价；

步骤S32，获取各周期评价结果，并将各周期评价结果进行整合；

步骤S33，根据整合结果计算焊缝作业过程的优化评价值，并基于所述优化评价值对所述初始焊缝策略进行调整，以得到实际焊缝策略。

进一步地，根据激光束对塔脚待焊缝区域进行初步扫描以得到初始图像；基于焊缝作业过程中，对焊缝作业过程中的已焊缝区域进行周期性扫描，以得到若干实际图像；

对所述初始图像进行识别，以得到初始待焊缝参数；基于任一实际图像，对该实际图像进行识别，以得到实际过程焊缝参数；其中，所述初始待焊缝参数包括：初始焊缝区域形状和初始焊缝区域个数；

根据所述初始待焊缝参数和所述实际过程焊缝参数实时监测塔脚焊缝对接处的位置与状态。

进一步地，根据所述初始待焊缝参数确定初始焊缝基准点个数和初始焊缝路径，并根据所述初始焊缝基准点个数和所述初始焊缝路径确定所述初始焊缝策略。

进一步地，根据所述实际过程焊缝参数确定塔脚在焊缝作业过程中的实际偏移等级；

周期性监控焊缝作业过程中的实际工艺参数；

根据所述实际偏移等级结合所述实际工艺参数确定对塔脚的过程焊缝评价值；并根据所述过程焊缝评价值对塔脚的焊缝作业过程进行周期性评价。

进一步地，根据所述实际偏移等级判断偏移量是否超出预定范围，并基于超出所述预定范围发出第一报警信号；

根据各过程焊缝评价值判定实际焊缝质量是否符合要求，并基于不符合要求发出第二报警信号。

进一步地，记录发出所述第一报警信号的第一报警次数和发出所述第二报警信号的第二报警次数，并将发出第一报警信号时的各过程焊缝评价值和发出第二报警信号时的各过程焊缝评价值进行整合，以得到优化评价值；

根据所述优化评价值对所述初始焊缝策略进行调整以得到所述实际焊缝策略。

进一步地，根据所述初始焊缝区域形状确定所述初始焊缝基准点个数；

若所述初始焊缝区域形状为规则矩形，则将所述规则矩形的规则焊缝起点和规则焊缝终点作为初始焊缝基准点；

若所述初始焊缝区域形状为不规则多边形，则将所述不规则多边形的不规则焊缝起点、不规则焊缝终点和不规则多边形的转角点作为所述初始焊缝基准点；

若所述初始焊缝区域形状为封闭曲线，则将所述封闭曲线上任三个不重合的点作为所述初始焊缝基准点。

进一步地，根据各初始焊缝基准点确定所述初始焊缝路径的移动轨迹；根据所述初始焊缝基准点个数确定所述初始焊缝路径的路径段落；

根据所述路径段落的个数确定所述初始焊缝策略；

若所述路径段落的个数唯一，则判定所述初始焊缝策略为以所述初始焊缝路径进行单面焊缝；

若所述路径段落的个数不唯一，则判定所述初始焊缝策略为以所述初始焊缝路径进行双面焊缝。

进一步地，根据相邻的各过程焊缝评价值计算过程偏移比值差量，并根据所述过程偏移比值差量确定所述实际偏移等级；

对于任一所述实际工艺参数，若该实际工艺参数中符合单一报警条件的项目个数大于等于1项时，则进行焊缝质量报警；

其中，所述实际工艺参数中任一项参数大于等于预设的标准工艺参数时，则符合所述单一报警条件。

进一步地，对所有过程焊缝评价值进行整合：对发出所述第一报警信号时的过程焊缝评价值数量重新编号，记作各偏移评价值，对发出所述第二报警信号时的过程焊缝评价值数量重新编号，记作各工艺评价值；

根据各偏移评价值和各工艺评价值计算所述优化评价值，判定所述初始焊缝策略是否需要进行优化调整；

若所述优化评价值大于等于预设的优化标准值，则对所述初始焊缝策略进行调整以得到所述实际焊缝策略。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过三维扫描技术可以对塔脚进行全面扫描，获取准确的实际三维模型，避免了传统的人工测量可能存在的误差；焊缝的实际信息可以根据实际三维模型确定，确保焊缝路径的准确性和适应性；焊缝路径的确定可以减少焊缝作业过程中的人为因素影响，提高焊缝的准确性和稳定性；焊缝作业过程中可以根据实时参数对焊缝参数进行调整，使焊缝质量保持在较高水平；通过使用机器人进行焊缝作业，可以提高生产效率和工作安全性，减少人力投入；利用三维扫描技术和实时参数调整，可以及时发现和修正焊缝过程中可能存在的问题，提高焊缝质量和稳定性；结合三维扫描技术和机器人焊缝，可以实现对复杂结构的焊缝，提高作业范围和灵活性；通过自动化和智能化的方式进行焊缝作业，可以减少人力资源的浪费和机械设备的运行成本。

尤其，通过激光扫描模块对待焊缝区域进行三维扫描，能够得到精确的图像信息，实时监测焊缝对接处的位置与状态；通过对扫描得到的图像进行处理，能够实时监测焊缝的位置和状态，及时发现问题并进行调整；通过实时监测得到的焊缝参数确定初始焊缝策略，并对焊缝过程进行周期性评价，能够根据评价结果对初始焊缝策略进行调整，以得到更优的实际焊缝策略；通过控制与报警模块根据数据分析模块的评价结果，调整初始焊缝策略以适应实际焊缝情况，能够提高焊缝质量；通过实际偏移等级和过程焊缝评价值进行判断，当偏移量超出预定范围或焊缝质量不符合要求时发出报警信号，及时提醒操作人员进行调整；通过记录报警次数及相关评价值，并将各过程焊缝评价值进行整合，得到优化评价值，为后续工艺改进提供参考；综上所述，能够实现对塔脚的精确焊缝，并通过数据分析和自适应控制提高焊缝质量和效率。

尤其，通过第一识别单元和确定单元，能够自动识别初始图像并确定焊缝参数和基准点，减少了人工干预的需求，提高了生产效率；根据初始焊缝区域形状的不同，确定单元能够灵活选择合适的基准点，并且能够处理不规则多边形和封闭曲线等复杂情况，适用性广泛；根据初始焊缝路径的特征，确定单元能够明确判定焊缝策略，从而保证了焊缝质量和效率；对于双面焊缝，***在每一路径段落结束时回退至起点，确保焊缝的完整性和牢固性，提高了焊缝质量和可靠性。

尤其，通过采用了过程偏移比值差量的计算方法来确定实际偏移等级，将实际焊缝参数之间的比例关系纳入考量，提高了对焊缝偏移程度的准确性；评价值的计算综合考虑了实际偏移等级、焊缝速度和焊缝温度等多个因素，全面评估了焊缝质量的关键要素；通过设定不同的权重系数W1、W2和W3，实现根据实际需求灵活地调整各个因素的重要程度，适应不同焊缝任务和质量标准的要求；通过计算得到的评价值，可以直观地了解焊缝质量的优劣程度，便于工程师和操作人员进行及时分析和判断；通过以监测周期T获取实际工艺参数，并即时计算评价值，使得整个过程具有实时性，可以实时监测焊缝质量并进行调整；实现准确、全面地评估焊缝质量，并为后续的优化调整提供参考依据，提高焊缝质量的稳定性和一致性。

尤其，通过设定的预设标准焊缝温度和焊缝速度，根据实际需求自定义报警条件，使其适应不同工件和焊缝任务的要求；根据实际焊缝参数与预设标准进行比较，判定是否符合单一报警条件，实现对焊缝质量的精确监测；当某一实际工艺参数不符合单一报警条件时，第二报警单元发出第二报警信号，及时提醒相关人员进行处理或调整，避免焊缝质量问题扩大；通过统计符合单一报警条件的个数，能够判断整体焊缝质量的状态，增加了报警的可靠性和准确性；单一报警条件结合了焊缝温度和焊缝速度两个关键参数的判断，能够综合考量焊缝过程中的关键要素，提高了对焊缝质量问题的敏感度和反应能力；有助于实施及时的质量控制和调整，提高焊缝质量的稳定性和一致性。

尤其，通过设定的计算补偿参数Z1和Z2，可以根据实际需求自定义优化评价值的计算方式，使其适应不同焊缝任务和质量标准的要求；优化评价值H综合考虑了偏移评价值和工艺评价值，提高了对焊缝质量和工艺稳定性的综合评估；通过统计报警次数和评价值进行计算，能够更准确地判断焊缝质量和工艺稳定性的优劣程度，增加了优化的可靠性和准确性；通过获取报警信号的次数和评价值，能够及时获取到历史数据，实时计算优化评价值，实现对焊缝质量和工艺参数的实时监测和调整；通过对过程焊缝评价值进行重新编号，可以清晰地展示出报警次数和评价值之间的对应关系，便于工程师和操作人员进行分析和决策；提高焊缝质量和工艺稳定性的控制能力，实现优化焊缝过程的目标。

附图说明

图1为本发明实施例机器人的塔脚二级焊缝方法的流程图；

图2为本发明实施例机器人的塔脚二级焊缝方法中三维扫描调控***的结构图；

图3为本发明实施例三维扫描调控***中数据分析模块的结构图；

图4为本发明实施例三维扫描调控***中控制与报警模块的结构图；

图中包括：激光扫描模块1、图像处理模块2、数据分析模块3、控制与报警模块4、确定单元31、判断单元32、采集单元33、评价单元34、第一报警单元41、第二报警单元42、储存单元43和优化单元44。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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发明的限制。

请参阅图1-图4所示，图1为本发明实施例机器人的塔脚二级焊缝方法的流程图；图2为本发明实施例机器人的塔脚二级焊缝方法中三维扫描调控***的结构图；图3为本发明实施例三维扫描调控***中数据分析模块的结构图；图4为本发明实施例三维扫描调控***中控制与报警模块的结构图。

本发明提供一种机器人的塔脚二级焊缝方法，包括：

步骤S1，使用机器人通过三维扫描技术对塔脚进行全面扫描，获取塔脚的实际三维模型；

步骤S2，根据所述实际三维模型，确定焊缝的初始信息，并基于所述初始信息确定对塔脚的初始焊缝策略；

步骤S3，根据确定的所述初始焊缝策略执行焊缝作业，并在焊缝作业过程中根据获取的实时参数对焊缝参数进行调整以保证焊缝质量；

其中，所述步骤S3包括：

步骤S31，根据所述初始焊缝策略对塔脚进行焊缝，并采集焊缝过程中的所述焊缝参数，基于焊缝参数对焊缝过程进行周期性评价；

步骤S32，获取各周期评价结果，并将各周期评价结果进行整合；

步骤S33，根据整合结果计算焊缝过程的优化评价值，并基于所述优化评价值对所述初始焊缝策略进行调整，以得到实际焊缝策略。

本发明实施例通过三维扫描技术可以对塔脚进行全面扫描，获取准确的实际三维模型，避免了传统的人工测量可能存在的误差；焊缝的实际信息可以根据实际三维模型确定，确保焊缝路径的准确性和适应性；焊缝路径的确定可以减少焊缝过程中的人为因素影响，提高焊缝的准确性和稳定性；焊缝过程中可以根据实时参数对焊缝参数进行调整，使焊缝质量保持在较高水平；通过使用机器人进行焊缝作业，可以提高生产效率和工作安全性，减少人力投入；利用三维扫描技术和实时参数调整，可以及时发现和修正焊缝过程中可能存在的问题，提高焊缝质量和稳定性；结合三维扫描技术和机器人焊缝，可以实现对复杂结构的焊缝，提高作业范围和灵活性；通过自动化和智能化的方式进行焊缝作业，可以减少人力资源的浪费和机械设备的运行成本。

具体而言，本实施例中所述机器人采用三维扫描调控***完成对塔脚的精确焊缝；

所述三维扫描调控***包括：

激光扫描模块1，用以发射激光束，通过所述激光束对塔脚待焊缝区域进行扫描；其包括：第一扫描单元和第二扫描单元；

所述第一扫描单元用以对待焊缝区域进行初步扫描，以得到初始图像；

所述第二扫描单元在焊缝过程中对已焊缝区域进行周期性扫描，以得到若干实际图像；

图像处理模块2，用以对扫描得到的各图像进行处理，以实时监测焊缝对接处的位置与状态；其包括：第一识别单元和第二识别单元；

所述第一识别单元用以对所述初始图像进行识别，以得到初始待焊缝参数；

所述第二识别单元用以对所述实际图像进行识别，以得到实际过程焊缝参数；

数据分析模块3，用以根据实时监测得到的焊缝参数确定对塔脚的初始焊缝策略，并对塔脚的焊缝过程进行周期性评价；其包括：确定单元31、判断单元32、采集单元33和评价单元34；

所述确定单元31用以根据所述初始待焊缝参数确定初始焊缝基准点个数和初始焊缝路径，并根据所述初始焊缝基准点个数和所述初始焊缝路径确定所述初始焊缝策略；

所述判断单元32用以根据所述实际过程焊缝参数确定塔脚在焊缝过程中的实际偏移等级；

所述采集单元33用以周期性监控焊缝过程中的实际工艺参数；

所述评价单元34用以根据所述实际偏移等级结合所述实际工艺参数确定对塔脚的过程焊缝评价值；

控制与报警模块4，用以根据所述数据分析模块3对塔脚焊缝过程的周期性评价结果调整所述初始焊缝策略，以得到实际焊缝策略；其包括：第一报警单元41、第二报警单元42、储存单元43和优化单元44；

所述第一报警单元41用以根据所述实际偏移等级判断偏移量是否超出预定范围，并基于超出所述预定范围发出第一报警信号；

所述第二报警单元42用以根据各实际工艺参数判定实际焊缝质量是否符合要求，并基于不符合要求发出第二报警信号；

所述储存单元43用以记录发出所述第一报警信号的第一报警次数和发出所述第二报警信号的第二报警次数，并将发出第一报警信号时的各过程焊缝评价值和发出第二报警信号时的各过程焊缝评价值进行整合，以得到优化评价值；

所述优化单元44用以根据所述优化评价值对所述初始焊缝策略进行调整以得到所述实际焊缝策略。

本发明实施例通过激光扫描模块对待焊缝区域进行三维扫描，能够得到精确的图像信息，实时监测焊缝对接处的位置与状态；通过对扫描得到的图像进行处理，能够实时监测焊缝的位置和状态，及时发现问题并进行调整；通过实时监测得到的焊缝参数确定初始焊缝策略，并对焊缝过程进行周期性评价，能够根据评价结果对初始焊缝策略进行调整，以得到更优的实际焊缝策略；通过控制与报警模块根据数据分析模块的评价结果，调整初始焊缝策略以适应实际焊缝情况，能够提高焊缝质量；通过实际偏移等级和过程焊缝评价值进行判断，当偏移量超出预定范围或焊缝质量不符合要求时发出报警信号，及时提醒操作人员进行调整；通过记录报警次数及相关评价值，并将各过程焊缝评价值进行整合，得到优化评价值，为后续工艺改进提供参考；综上所述，能够实现对塔脚的精确焊缝，并通过数据分析和自适应控制提高焊缝质量和效率。

具体而言，本实施例中所述第二扫描单元内设置有监测周期T；第二扫描单元根据所述监测周期T对焊缝过程中的所述已焊缝区域进行周期性扫描，以得到若干实际图像，包括：第一实际图像B1、第二实际图像B2、……、第n实际图像Bn；

对于任一实际图像Bi，所述第二识别单元对该第i实际图像Bi进行识别，以得到第i实际过程焊缝参数；

所述第一识别单元对所述初始图像进行识别，以得到所述初始待焊缝参数；

所述初始待焊缝参数包括：初始焊缝区域形状、初始焊缝区域面积和初始焊缝区域个数；

所述确定单元31根据所述初始焊缝区域形状确定所述初始焊缝基准点个数；

若所述初始焊缝区域形状为规则矩形，则所述确定单元31将所述规则矩形的规则焊缝起点和规则焊缝终点作为初始焊缝基准点；其中，所述规则焊缝起点为规则矩形一侧短边的中心点，记作第一中心点；所述规则焊缝终点为与所述第一中心点呈对称位置的点位，记作第二中心点；

若所述初始焊缝区域形状为不规则多边形，则所述确定单元31将所述不规则多边形的不规则焊缝起点、不规则焊缝终点和不规则多边形的转角点作为所述初始焊缝基准点；其中，所述不规则焊缝起点为所述不规则多边形的第一最短边的中心点；所述不规则焊缝终点为所述不规则多边形的第二最短边的中心点；

在本实施例中，所述规则矩形为具有四条边，且四个角均为直角的四边形；除此类规则矩形外的任意多边形均称作不规则多边形；

若所述初始焊缝区域形状为封闭曲线，则所述确定单元31将所述封闭曲线上任三个不重合的点作为所述初始焊缝基准点；

所述确定单元31根据各初始焊缝基准点确定所述初始焊缝路径的移动轨迹；根据所述初始焊缝基准点个数确定所述初始焊缝路径的路径段落；

所述确定单元31根据所述路径段落的个数确定所述初始焊缝策略；

若所述路径段落的个数唯一，则所述确定单元31判定所述初始焊缝策略为以所述初始焊缝路径进行单面焊缝；

若所述路径段落的个数不唯一，则所述确定单元31判定所述初始焊缝策略为以所述初始焊缝路径进行双面焊缝；

其中，所述单面焊缝为机器人将焊枪带着电极***焊缝的一侧，并操控将焊枪按照所述初始焊缝路径进行移动，使其在塔脚的焊缝表面上进行焊缝；

所述双面焊缝为对于任一路径段落，当焊缝到该路径段落尾端时，机器人回退至该路径段落起点，将焊缝的另一侧进行焊缝，保证焊缝的完整性和牢固性；对于每一路劲段落重复该焊缝步骤，直至完成整个初始焊缝路径的焊缝。

本发明实施例通过第一识别单元和确定单元，能够自动识别初始图像并确定焊缝参数和基准点，减少了人工干预的需求，提高了生产效率；根据初始焊缝区域形状的不同，确定单元能够灵活选择合适的基准点，并且能够处理不规则多边形和封闭曲线等复杂情况，适用性广泛；根据初始焊缝路径的特征，确定单元能够明确判定焊缝策略，从而保证了焊缝质量和效率；对于双面焊缝，***在每一路径段落结束时回退至起点，确保焊缝的完整性和牢固性，提高了焊缝质量和可靠性。

具体而言，本实施例中根据所述监测周期T，所述判断单元32根据第（i+1）实际过程焊缝参数和第i实际过程焊缝参数确定塔脚在焊缝过程中的所述实际偏移等级；

所述第i实际过程焊缝参数包括：第i焊缝区域长度C11、第i焊缝区域宽度C12和第i焊缝区域深度C13；

所述第i+1实际过程焊缝参数包括：第i+1焊缝区域长度C21、第i+2焊缝区域宽度C22和第i+1焊缝区域深度C23；

所述判断单元32计算过程偏移比值差量Si；

Si=(C11:C12:C13)/(C21:C22:C23)；

若Si接近1，则所述判断单元32判定所述实际偏移等级为轻微偏移；

若Si接近0或+∞，则所述判断单元32判定所述实际偏移等级为严重偏移；

若Si非接近1且非接近0或+∞，则所述判断单元32判定所述实际偏移等级为中等偏移；

所述采集单元33以所述监测周期T获取焊缝过程中的各实际工艺参数，包括：第一实际工艺参数A1、第二实际工艺参数A2、……、第n实际工艺参数An；

对于任一实际工艺参数Ai，该第i实际工艺参数Ai包括：第i焊缝温度ti和第i焊缝速度Vi；

所述评价单元34根据所述实际偏移等级结合所述第i实际工艺参数计算第i过程焊缝评价值Pi；

Pi=W1×Li+W2×Vi+W3×ti；

其中，Li为所述实际偏移等级，量化焊缝与预定路径的偏离程度；Vi为所述第i焊缝速度，量化焊缝进行的速率；ti为所述第i焊缝温度，量化焊缝区域的热量；W1为第一权重系数，用以对应所述实际偏移等级的重要程度；W2为第二权重系数，用以对应所述第i焊缝速度的重要程度；W3为第三权重系数，用以对应所述第i焊缝温度的重要程度；

在本实施例中设定所述第一权重系数为0.8，所述第二权重系数为0.5，所述第三权重系数为0.5；当所述实际偏移等级为严重偏移时，此时的Li取值为-1，当所述实际偏移等级为轻微偏移时，此时的Li取值为0，当所述实际偏移等级为中等偏移时，此时的Li取值为1，各权重系数的设定与焊缝过程的敏感度、焊缝质量要求和焊缝材料特性相关，例如，不同的焊缝过程对偏移、速度和温度的敏感度不同，如果某个过程特别敏感于偏移，则第一权重系数应设置为0.99；例如，如果焊缝的结构完整性对温度变化特别敏感，那么第三权重系数应设置为0.7；不同的焊缝材料对温度和速度的反应不同；焊缝材料的热传导性和熔点可以决定哪个参数更重要，从而影响相应的权重系数；例如，在需要高稳定性和安全性的应用中，如压力容器或桥梁焊缝，偏移和温度控制可能尤为重要，因而对应的权重系数会较高；因此，各权重系数的设定是一个综合考虑焊缝技术、材料特性、产品要求和经验数据的过程；通过调整这些权重系数，可以确保评价公式更准确地反映出焊缝过程中各个参数的重要性，以达到优化焊缝质量的目的。

本发明实施例通过采用了过程偏移比值差量的计算方法来确定实际偏移等级，将实际焊缝参数之间的比例关系纳入考量，提高了对焊缝偏移程度的准确性；评价值的计算综合考虑了实际偏移等级、焊缝速度和焊缝温度等多个因素，全面评估了焊缝质量的关键要素；通过设定不同的权重系数W1、W2和W3，实现根据实际需求灵活地调整各个因素的重要程度，适应不同焊缝任务和质量标准的要求；通过计算得到的评价值，可以直观地了解焊缝质量的优劣程度，便于工程师和操作人员进行及时分析和判断；通过以监测周期T获取实际工艺参数，并即时计算评价值，使得整个过程具有实时性，可以实时监测焊缝质量并进行调整；实现准确、全面地评估焊缝质量，并为后续的优化调整提供参考依据，提高焊缝质量的稳定性和一致性。

具体而言，本实施例中当所述实际偏移等级为所述严重偏移时，所述第一报警单元41发出所述第一报警信号；

对于任一实际工艺参数Ai；

若ti＜tmax，则所述第二报警单元42判定第i焊缝温度ti不符合单一报警条件；

若ti≥tmax，则所述第二报警单元42判定第i焊缝温度ti符合所述单一报警条件；

若Vi＜Vmax，则所述第二报警单元42判定第i焊缝速度Vi不符合所述单一报警条件；

若Vi≥Vmax，则所述第二报警单元42判定第i焊缝速度Vi符合所述单一报警条件；

若所述第i焊缝温度ti和所述第i焊缝速度Vi中符合所述单一报警条件的个数大于等于一项时，则所述第二报警单元42发出所述第二报警信号；

若所述第i焊缝温度ti和所述第i焊缝速度Vi中符合所述单一报警条件的个数为0时，则所述第二报警单元42不发出所述第二报警信号；

其中，tmax为预设的标准焊缝温度，Vmax为预设的标准焊缝速度；

在本实施例中，所述标准焊缝温度设定为280℃，所述标准焊缝速度设定为100cm/min；标准焊缝温度和标准焊缝速度的设定与初始焊缝区域面积和焊缝材料的类型有关，焊缝材料的热传导性和熔点可以决定标准焊缝温度和标准焊缝速度，例如，压力容器或桥梁焊缝，对焊缝温度和速度的敏感程度高，则所述标准焊缝温度应设定为200℃，所述标准焊缝速度设定为60cm/min。

本发明实施例通过设定的预设标准焊缝温度和焊缝速度，根据实际需求自定义报警条件，使其适应不同工件和焊缝任务的要求；根据实际焊缝参数与预设标准进行比较，判定是否符合单一报警条件，实现对焊缝质量的精确监测；当某一实际工艺参数不符合单一报警条件时，第二报警单元发出第二报警信号，及时提醒相关人员进行处理或调整，避免焊缝质量问题扩大；通过统计符合单一报警条件的个数，能够判断整体焊缝质量的状态，增加了报警的可靠性和准确性；单一报警条件结合了焊缝温度和焊缝速度两个关键参数的判断，能够综合考量焊缝过程中的关键要素，提高了对焊缝质量问题的敏感度和反应能力；有助于实施及时的质量控制和调整，提高焊缝质量的稳定性和一致性。

具体而言，本实施例中所述储存单元43获取发出所述第一报警信号的所述第一报警次数D1；获取发出所述第二报警信号的所述第二报警次数D2；

对所有过程焊缝评价值进行整合：

1）对发出所述第一报警信号时的过程焊缝评价值数量重新编号，记为第一偏移评价值E11，第二偏移评价值E12……第m偏移评价值E1m，

2）对发出所述第二报警信号时的过程焊缝评价值数量重新编号，记为第一工艺评价值E21，第二工艺评价值E22……第k工艺评价值E2k，

判定所述初始焊缝策略是否需要进行优化调整，计算优化评价值H，设定

；

其中，为第y偏移评价值，Z1为所述第y偏移评价值对所述优化评价值H的第一计算补偿参数；E2x为第x工艺评价值，Z2为所述第x工艺评价值量对所述优化评价值H的第二计算补偿参数；

在本实施例中，所述第一计算补偿参数Z1设置为0.5，所述第二计算补偿参数Z2设置为0.5，第一计算补偿参数和第二计算补偿参数的设定与焊缝过程的容错率有关，在本实施例中，所述容错率为在焊缝过程对错误的容忍程度达到80%以上，对于精度要求极高的焊缝过程中，即使是较小的偏差也可能导致较大的质量损失，这将影响计算补偿参数的设定，例如，不同的容错率表示质量评价标准的不同，不同的质量评价标准强调不同方面的焊缝质量，如果焊缝质量的评价标准非常注重焊缝的几何形状，则与偏移相关的报警信号的补偿参数可能会被设置应设置为0.8；

若所述优化评价值H≥H0，则所述优化单元44对所述初始焊缝策略进行调整以得到所述实际焊缝策略；

若所述优化评价值H＜H0，则所述优化单元44不对所述初始焊缝策略进行调整；

其中，H0为预设的优化标准值；

在本实施例中，所述优化标准值应设定为375；根据优化评价值可以判断焊缝质量的优劣程度以确定焊缝质量是否需要进一步优化，如果优化评价值较高，表示焊缝质量需要进行优化调整，根据具体的焊缝要求和优化策略，采用合适的算法或逻辑对初始焊缝策略进行调整；根据需要调整的焊缝策略类型，优化单元44可以对焊缝参数、焊缝速度、焊缝温度等相关参数进行调整；调整完成后，生成实际焊缝策略；实际焊缝策略是经过优化调整后的焊缝策略，以期达到更好的焊缝质量和性能；实际焊缝策略可供后续的焊缝工艺控制单元进行执行，并监测和记录焊缝过程中的关键参数和结果，以验证实际焊缝策略的有效性；所述优化标准值的设定与具体的应用场景和需求有关。

本发明实施例通过设定的计算补偿参数Z1和Z2，可以根据实际需求自定义优化评价值的计算方式，使其适应不同焊缝任务和质量标准的要求；优化评价值H综合考虑了偏移评价值和工艺评价值，提高了对焊缝质量和工艺稳定性的综合评估；通过统计报警次数和评价值进行计算，能够更准确地判断焊缝质量和工艺稳定性的优劣程度，增加了优化的可靠性和准确性；通过获取报警信号的次数和评价值，能够及时获取到历史数据，实时计算优化评价值，实现对焊缝质量和工艺参数的实时监测和调整；通过对过程焊缝评价值进行重新编号，可以清晰地展示出报警次数和评价值之间的对应关系，便于工程师和操作人员进行分析和决策；提高焊缝质量和工艺稳定性的控制能力，实现优化焊缝过程的目标。

本发明中各所述计算补偿参数的作用有两个，一是平衡公式左右纲量，二是调节数值结果，在本实施例中不进行具体赋值，且，本实施例中各计算公式用于直观反映各数值间的调节关系，例如正相关，负相关，在无特殊说明的前提下，未具体限定数值的参数数值均取正。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机器人的塔脚二级焊缝方法，其特征在于，包括：

步骤S1，使用机器人通过三维扫描技术对塔脚进行全面扫描，获取塔脚的实际三维模型；

步骤S2，根据所述实际三维模型，确定焊缝的初始信息，并基于所述初始信息确定对塔脚的初始焊缝策略；

步骤S3，根据确定的所述焊缝策略执行焊缝作业，并在焊缝作业过程中根据获取的实时参数对焊缝参数进行调整以保证焊缝质量；

其中，所述步骤S3包括：

步骤S31，根据所述初始焊缝策略对塔脚进行焊缝，并采集焊缝作业过程中的所述焊缝参数，基于焊缝参数对焊缝作业过程进行周期性评价；

步骤S32，获取各周期评价结果，并将各周期评价结果进行整合；

步骤S33，根据整合结果计算焊缝作业过程的优化评价值，并基于所述优化评价值对所述初始焊缝策略进行调整，以得到实际焊缝策略；

根据实际偏移等级判断偏移量是否超出预定范围，并基于超出所述预定范围的结果发出第一报警信号；

根据各过程焊缝评价值判定实际焊缝质量是否符合要求，并基于不符合要求的结果发出第二报警信号。

2.根据权利要求1所述的机器人的塔脚二级焊缝方法，其特征在于，根据激光束对塔脚待焊缝区域进行初步扫描以得到初始图像；基于焊缝作业过程中，对焊缝作业过程中的已焊缝区域进行周期性扫描，以得到若干实际图像；

对所述初始图像进行识别，以得到初始待焊缝参数；基于任一实际图像，对该实际图像进行识别，以得到实际过程焊缝参数；其中，所述初始待焊缝参数包括：初始焊缝区域形状和初始焊缝区域个数；

根据所述初始待焊缝参数和所述实际过程焊缝参数实时监测塔脚焊缝对接处的位置与状态。

3.根据权利要求2所述的机器人的塔脚二级焊缝方法，其特征在于，根据所述初始待焊缝参数确定初始焊缝基准点个数和初始焊缝路径，并根据所述初始焊缝基准点个数和所述初始焊缝路径确定所述初始焊缝策略。

4.根据权利要求3所述的机器人的塔脚二级焊缝方法，其特征在于，根据所述实际过程焊缝参数确定塔脚在焊缝作业过程中的所述实际偏移等级；

周期性监控焊缝作业过程中的实际工艺参数；

根据所述实际偏移等级结合所述实际工艺参数确定对塔脚的过程焊缝评价值；并根据所述过程焊缝评价值对塔脚的焊缝过程进行周期性评价。

5.根据权利要求4所述的机器人的塔脚二级焊缝方法，其特征在于，记录发出所述第一报警信号的第一报警次数和发出所述第二报警信号的第二报警次数，并将发出第一报警信号时的各过程焊缝评价值和发出第二报警信号时的各过程焊缝评价值进行整合，以得到优化评价值；

根据所述优化评价值对所述初始焊缝策略进行调整以得到所述实际焊缝策略。

6.根据权利要求5所述的机器人的塔脚二级焊缝方法，其特征在于，根据所述初始焊缝区域形状确定所述初始焊缝基准点个数；

若所述初始焊缝区域形状为规则矩形，则将所述规则矩形的规则焊缝起点和规则焊缝终点作为初始焊缝基准点；

若所述初始焊缝区域形状为不规则多边形，则将所述不规则多边形的不规则焊缝起点、不规则焊缝终点和不规则多边形的转角点作为所述初始焊缝基准点；

若所述初始焊缝区域形状为封闭曲线，则将所述封闭曲线上任三个不重合的点作为所述初始焊缝基准点。

7.根据权利要求6所述的机器人的塔脚二级焊缝方法，其特征在于，根据各初始焊缝基准点确定所述初始焊缝路径的移动轨迹；根据所述初始焊缝基准点个数确定所述初始焊缝路径的路径段落；

根据所述路径段落的个数确定所述初始焊缝策略；

若所述路径段落的个数唯一，则判定所述初始焊缝策略为以所述初始焊缝路径进行单面焊缝；

若所述路径段落的个数不唯一，则判定所述初始焊缝策略为以所述初始焊缝路径进行双面焊缝。

8.根据权利要求7所述的机器人的塔脚二级焊缝方法，其特征在于，根据相邻的各过程焊缝评价值计算过程偏移比值差量，并根据所述过程偏移比值差量确定所述实际偏移等级；

对于任一所述实际工艺参数，若该实际工艺参数中符合单一报警条件的项目个数大于等于1项时，则进行焊缝质量报警；

其中，所述实际工艺参数中任一项参数大于等于预设的标准工艺参数时，则符合所述单一报警条件。

9.根据权利要求8所述的机器人的塔脚二级焊缝方法，其特征在于，对所有过程焊缝评价值进行整合：对发出所述第一报警信号时的过程焊缝评价值数量重新编号，记作各偏移评价值，对发出所述第二报警信号时的过程焊缝评价值数量重新编号，记作各工艺评价值；

根据各偏移评价值和各工艺评价值计算所述优化评价值，判定所述初始焊缝策略是否需要进行优化调整；

若所述优化评价值大于等于预设的优化标准值，则对所述初始焊缝策略进行调整以得到所述实际焊缝策略。