專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊槍調(diào)試方法，尤其涉及一種帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法， 屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
管板式換熱器廣泛應(yīng)用于鍋爐、化工、制藥、發(fā)電等行業(yè)，而生產(chǎn)管板式換熱器的 重要工序就是將管板按要求焊接。除了傳統(tǒng)手工施焊方式外，現(xiàn)有的管板焊機(jī)都需要定中 心，即將管板焊炬的回轉(zhuǎn)中心定位到與被焊件中心基本重合的狀態(tài)，通過(guò)焊炬繞管口旋轉(zhuǎn) 來(lái)完成焊接。再進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的自動(dòng)管板定位方式都通過(guò)中心桿或中心桿加漲芯體機(jī) 構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通常的做法是后一種，即中心桿加漲芯體機(jī)構(gòu)。然而，這種漲芯體機(jī)構(gòu)存在以下缺陷1、該漲芯體機(jī)構(gòu)的膨脹頭的膨脹是通過(guò)擴(kuò) 張筒擴(kuò)張來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而擴(kuò)張筒變徑范圍極為有限，一種擴(kuò)張筒僅僅適用于一種管徑且同一 壁厚的被焊管，當(dāng)被焊管管徑或壁厚不同時(shí)無(wú)法通用。2、現(xiàn)有的漲芯體機(jī)構(gòu)的最小定位管 徑都普遍偏大，導(dǎo)致自動(dòng)管板焊機(jī)在對(duì)較小管徑的管板焊接中難以施焊。3、當(dāng)被焊管跟板 的連接形式為管縮進(jìn)時(shí)，即被焊管跟板的焊接焊縫在板孔內(nèi)，由于漲芯體機(jī)構(gòu)無(wú)法進(jìn)入，所 以現(xiàn)有的漲芯體機(jī)構(gòu)自動(dòng)管焊機(jī)也難以實(shí)施焊接。由此出現(xiàn)了采用攝像頭輔助定位的管板 焊槍。但是，攝像頭攝到的圖像的中心應(yīng)為CCD傳感器有效面積的中心，暫稱(chēng)之為成像 元件的物理中心。焊槍及攝像頭在制造過(guò)程中會(huì)有一定的誤差，比如圓形外殼的攝像頭，其 成像元件的物理中心并不一定在這個(gè)圓形外殼的中心，因此通過(guò)像頭輔助定位如果沒(méi)有很 好的調(diào)試方法，亦會(huì)出現(xiàn)相當(dāng)?shù)恼`差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提供一種帶有攝像頭的 管板焊槍調(diào)試方法。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法，其中顯示設(shè)備上顯示有矩形參照框，包括以下 步驟，步驟①通過(guò)攝像頭內(nèi)的攝像元件獲取整幅視頻圖像，連同矩形參照框顯示在顯示設(shè) 備上；步驟②轉(zhuǎn)動(dòng)管板焊槍槍頭分別處于上下左右四個(gè)方向，在視頻圖像范圍內(nèi)獲取焊 槍槍頭上的特征點(diǎn)或是特征線；步驟③轉(zhuǎn)動(dòng)管板焊槍槍頭分別處于上下左右四個(gè)方向，通過(guò)人機(jī)交互方式，依次 移動(dòng)對(duì)應(yīng)焊槍槍頭朝向的矩形參照框的上下左右參照邊線，使矩形參照框在視頻圖像上與 焊槍槍頭上的特征點(diǎn)或是特征線重合，即矩形參照框的中心，就是管板焊槍旋轉(zhuǎn)中心；步驟④步驟④，攝像頭攝取被焊管口圖像，獲取被焊管口中心，并通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)，將管板焊槍旋轉(zhuǎn)中心移到被焊管口中心。
上述的帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法，其中所述的矩形參照框的邊線的移動(dòng)方式為平移調(diào)節(jié)。進(jìn)一步地，上述的帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法，其中所述的特征點(diǎn)為鎢極 尖，特征線為對(duì)中塊邊線。更進(jìn)一步地，上述的帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法，其中所述攝像頭攝取被焊 管口圖像后，采用軟件處理獲取被焊管口中心。更進(jìn)一步地，上述的帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法，其中所述步驟④通過(guò)人機(jī) 交互方式，確定焊槍槍頭的焊接位置和讓開(kāi)位置。再進(jìn)一步地，上述的帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法，其中所述的人機(jī)交互方式 為操作人員通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、操縱桿進(jìn)行人工操作。本發(fā)明技術(shù)方案的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在無(wú)論攝像頭的物 理中心與攝像頭的外殼中心是否一致，均可以通過(guò)人機(jī)交互方式的調(diào)試，得到最正確的管 板焊槍旋轉(zhuǎn)中心，保證焊接的精度。并且，通過(guò)本方法，亦可以對(duì)焊槍槍頭的焊接位置及讓 開(kāi)位置進(jìn)行調(diào)整，確保焊接的效果。由此可見(jiàn)，本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)和顯著的技術(shù)進(jìn) 步，其應(yīng)用前景非常廣闊。


本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將通過(guò)下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說(shuō)明進(jìn)行圖示和 解釋。這些實(shí)施例僅是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的典型范例，凡采取等同替換或者等效變換而 形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。這些附圖當(dāng)中，圖1是管板焊槍槍頭位于上側(cè)時(shí)，對(duì)中塊邊線與矩形參照框的初始位置示意圖；圖2是管板焊槍槍頭位于上側(cè)時(shí)，參照邊線的移動(dòng)調(diào)整示意圖；圖3是管板焊槍槍頭位于左側(cè)時(shí)，對(duì)中塊邊線與矩形參照框的初始位置示意圖；圖4是管板焊槍槍頭位于下側(cè)時(shí)，對(duì)中塊邊線與矩形參照框的初始位置示意圖；圖5是管板焊槍槍頭位于右側(cè)時(shí)，對(duì)中塊邊線與矩形參照框的初始位置示意圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義如下1對(duì)中塊邊線 2參照邊線
具體實(shí)施例方式如圖1 5所示，本發(fā)明提供一種帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法，其顯示設(shè)備上 設(shè)有矩形參照框，依次按以下步驟進(jìn)行調(diào)試。首先，通過(guò)攝像頭內(nèi)的攝像元件獲取整幅視頻圖像，連同矩形參照框顯示在顯示 設(shè)備上。接著，轉(zhuǎn)動(dòng)管板焊槍槍頭分別處于上下左右四個(gè)方向，在視頻圖像范圍內(nèi)獲取焊槍 槍頭上的特征點(diǎn)或是特征線。結(jié)合本發(fā)明一較佳的實(shí)施方式出發(fā)，特征點(diǎn)為鎢極尖，特征線 為對(duì)中塊邊線1。然后，轉(zhuǎn)動(dòng)管板焊槍槍頭分別處于上下左右四個(gè)方向，通過(guò)人機(jī)交互方式，依次移 動(dòng)對(duì)應(yīng)焊槍槍頭朝向的矩形參照框的上下左右參照邊線2，使之在視頻圖像上與焊槍槍頭 上的特征點(diǎn)或是特征線重合，即矩形參照框的中心，就是管板焊槍旋轉(zhuǎn)中心。結(jié)合圖1、2來(lái)看，當(dāng)管板焊槍槍頭位于上側(cè)時(shí)，獲取對(duì)中塊邊線1與矩形參照框的初始位置。此時(shí)對(duì)中塊邊線1與矩形參照框上的參照邊線2不重合，即存在位置誤差。隨 后，操作人員控制參照邊線2向上平移與對(duì)中塊邊線1重合完成一個(gè)方向的矯正。其余三 個(gè)方向的矯正類(lèi)似，即參考圖3 5，在此不再贅述。然后，開(kāi)始調(diào)整焊槍槍頭位置，其主要涉及兩個(gè)位置一是焊接位置，槍頭在此位置下，可以準(zhǔn)確地繞管口的焊接位置旋轉(zhuǎn)；一是讓開(kāi)位置，在此位置下，可以不遮擋攝像頭， 讓攝像頭攝取管口圖形。繼而可進(jìn)行焊槍槍頭焊接位置、讓開(kāi)位置的確定。焊槍槍頭安裝在徑向滑軌上，焊 槍槍頭的位置通過(guò)徑向滑軌調(diào)接的。結(jié)合本發(fā)明來(lái)看，通常的徑向滑軌一般是電動(dòng)的，常用 的是步進(jìn)電機(jī)。當(dāng)焊槍槍頭離焊槍回轉(zhuǎn)中心遠(yuǎn)時(shí)，焊槍旋轉(zhuǎn)，焊槍槍頭劃出的圓直徑大；當(dāng) 焊槍槍頭離焊槍回轉(zhuǎn)中心近時(shí)，焊槍旋轉(zhuǎn)，焊槍槍頭劃出的圓直徑小。并且，由于焊接位置 與被焊管口的直徑有關(guān)，讓開(kāi)位置只要讓攝像頭能攝到管口的圖像就可以。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，焊槍槍頭焊接位置、讓開(kāi)位置的確定過(guò)程具體如下首先，將管板焊 槍旋轉(zhuǎn)中心移到被焊管口中心，攝像頭攝取被焊管口圖像，采用軟件處理獲取被焊管口中 心，并計(jì)算出管板焊槍旋轉(zhuǎn)中心與被焊管口中心的差，再控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)作為可 控電機(jī)，并通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將管板焊槍旋轉(zhuǎn)中心移到被焊管口中心。隨后，在管板焊槍旋轉(zhuǎn)中心與被焊管口中心同心的條件下，通過(guò)人機(jī)交互方式，操 作鍵盤(pán)上指定的功能鍵，即可移動(dòng)徑向滑軌，確定焊槍槍頭焊接位置、讓開(kāi)位置，并保存在 控制系統(tǒng)中。同時(shí)，攝像控制箱將管板焊槍的操作鍵盤(pán)與攝像頭控制的操作鍵盤(pán)集中在了 攝像控制箱的面板上，這兩個(gè)部份的操作鍵盤(pán)可以是各自獨(dú)立的。焊槍整體裝在焊槍滑架 上，手動(dòng)操作操縱桿，當(dāng)水平搖動(dòng)操縱桿時(shí)，則焊槍滑架水平移動(dòng)。垂直搖動(dòng)操縱桿時(shí)，則焊 槍滑架垂直移動(dòng)。而旋轉(zhuǎn)操縱桿上部的旋轉(zhuǎn)把手，則焊槍滑架前后移動(dòng)，使得焊槍滑架沿X、 Y、Z三軸運(yùn)動(dòng)的。當(dāng)然，上述控制亦可以采用程序控制。通過(guò)上述的文字表述并結(jié)合附圖可以看出，采用本發(fā)明后，無(wú)論攝像頭的物理中 心與攝像頭的外殼中心是否一致，均可以通過(guò)人機(jī)交互方式的調(diào)試，得到正確的管板焊槍 旋轉(zhuǎn)中心，以及焊槍槍頭的焊接位置及讓開(kāi)位置。再者采用此種調(diào)試方法，機(jī)器可循環(huán)完成 以下動(dòng)作，真正實(shí)現(xiàn)管板焊接的自動(dòng)化，即徑向電機(jī)帶動(dòng)焊槍讓開(kāi)_攝像頭攝取被焊管口 圖像-找出被焊管口中心_焊槍旋轉(zhuǎn)中心移到被焊管口中心_徑向電機(jī)帶動(dòng)焊槍槍頭到焊 接位置-開(kāi)始焊接-焊接完成。隨后X，Y軸帶動(dòng)焊槍到下一管位，之后徑向電機(jī)帶動(dòng)焊槍 讓開(kāi)，進(jìn)行焊接循環(huán)。
權(quán)利要求
帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法，其顯示設(shè)備上設(shè)有矩形參照框，依次按以下步驟進(jìn)行調(diào)試步驟①，通過(guò)攝像頭內(nèi)的攝像元件獲取整幅視頻圖像，連同矩形參照框顯示在顯示設(shè)備上；步驟②，轉(zhuǎn)動(dòng)管板焊槍槍頭分別處于上下左右四個(gè)方向，在視頻圖像范圍內(nèi)獲取焊槍槍頭上的特征點(diǎn)或是特征線；步驟③，轉(zhuǎn)動(dòng)管板焊槍槍頭分別處于上下左右四個(gè)方向，通過(guò)人機(jī)交互方式，依次移動(dòng)對(duì)應(yīng)焊槍槍頭朝向的矩形參照框的上下左右參照邊線，使矩形參照框在視頻圖像上與焊槍槍頭上的特征點(diǎn)或是特征線重合，即矩形參照框的中心，就是管板焊槍旋轉(zhuǎn)中心；步驟④，攝像頭攝取被焊管口圖像，獲取被焊管口中心，并通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將管板焊槍旋轉(zhuǎn)中心移到被焊管口中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法，其特征在于所述的矩形 參照框的邊線的移動(dòng)方式為平移調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法，其特征在于所述的特征 點(diǎn)為鎢極尖，特征線為對(duì)中塊邊線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法，其特征在于所述攝像頭 攝取被焊管口圖像后，采用軟件處理獲取被焊管口中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法，其特征在于所述步驟④ 通過(guò)人機(jī)交互方式，確定焊槍槍頭的焊接位置和讓開(kāi)位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法，其特征在于所述的人機(jī) 交互方式為操作人員通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、操縱桿進(jìn)行人工操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有攝像頭的管板焊槍調(diào)試方法，特點(diǎn)是顯示設(shè)備上有矩形參照框，首先通過(guò)攝像元件獲取整幅視頻圖像，連同矩形參照框顯示在顯示設(shè)備上。隨后轉(zhuǎn)動(dòng)管板焊槍槍頭分別處于上下左右四個(gè)方向，獲取焊槍槍頭上的特征點(diǎn)或是特征線。并且，依次移動(dòng)對(duì)應(yīng)焊槍槍頭朝向的矩形參照框的上下左右參照邊線，使矩形參照框在與焊槍槍頭上的特征點(diǎn)或是特征線重合。然后，攝像頭攝取被焊管口圖像，通過(guò)圖像處理軟件對(duì)所攝圖像的處理獲取被焊管口中心。無(wú)論攝像頭的物理中心與攝像頭的外殼中心是否一致，均可以通過(guò)人機(jī)交互方式的調(diào)試，得到最正確的管板焊槍旋轉(zhuǎn)中心，焊槍槍頭焊接位置、讓開(kāi)位置，保證焊接的精度。
文檔編號(hào)B23K37/00GK101804536SQ200910024430
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者高鳴 申請(qǐng)人:蘇州工業(yè)園區(qū)華焊科技有限公司