内焊机对口方法、装置、内焊机及存储介质与流程

本申请涉及管道焊接，特别涉及一种内焊机对口方法、内焊机对口装置、内焊机及存储介质。

背景技术：

1、推广运用全自动管道焊接技术是工业向数字化、智能化发展的具体体现、也是推进管道建设的有效举措。在石油、天然气等介质的运输管道焊接领域中，考虑到管道施工地形与管道建设经济性，在管道焊接中不可避免的要使用到弯管，为完成对口任务，内焊机在弯曲管道内需调整自身弯曲角度，跟随管道行走以便寻找对口区域。在内焊机对弯管进行作业时，由于管道形状发生变化，内焊机极易出现焊接位置与管道坡口的焊缝位置偏差较大的情况，对口精度较低，往往需要工作人员手动调整，内焊机设备自重较重，通过工作人员手动调整往往需要较长的调整时间，且操作不便。

2、因此，如何使内焊机实现高精度自动化对口，提高焊接质量是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种内焊机对口方法、一种内焊机对口装置、一种内焊机及一种存储介质，能够使内焊机实现高精度自动化对口，提高焊接质量。

2、为解决上述技术问题，本申请提供一种内焊机对口方法，包括：

3、检测内焊机焊接单元周侧管道轮廓数据，基于管道轮廓数据判断是否检测到管道端面；

4、当用于检测管道轮廓数据的传感器与管道端面所处平面满足预设距离时，控制内焊机驱动机构使内焊机停止沿管道轴向驱动；

5、计算传感器与所述管道端面的位置关系得到位姿信息，通过所述位姿信息调节内焊机锥头机构和机身机构之间的多自由度调节机构，使内焊机锥头机构上的焊接单元正对待焊接坡口并使内焊机与管道相对固定。

6、进一步的，所述检测内焊机焊接单元周侧管道轮廓数据步骤包括：

7、通过内焊机锥头机构上的传感器获取管道轮廓数据，

8、将管道轮廓数据经二值化处理后得到轮廓图像，并与预设坡口轮廓图像比较；

9、根据比较结果判断是否检测到管道端面。

10、进一步的，所述传感器为条纹式激光位移传感器，所述传感器用于通过线型激光扫描得到包含管道内周面或管道端面数据的管道轮廓数据。

11、进一步的，所述当用于检测管道轮廓数据的传感器与管道端面所处平面满足预设距离时，控制内焊机驱动机构使内焊机停止沿管道轴向驱动步骤包括：

12、当检测到管道端面，且匹配结果大于1时，

13、计算传感器与管道端面所处平面的位置关系是否达到预设的距离关系，当满足时，控制内焊机驱动机构使内焊机停止沿管道轴向驱动，使得焊接单元停在坡口区域内。

14、进一步的，所述控制内焊机驱动机构使内焊机停止沿管道轴向驱动步骤之前还包括：

15、处理管道轮廓数据得到管道轮廓相较于锥头机构的粗差平移、粗差旋转数值；

16、调节多自由度平台使焊接单元的中轴线与其周侧管道的中轴线同轴。

17、进一步的，所述计算传感器与所述管道端面的位置关系得到位姿信息，包括：

18、采集管道的轮廓数据得到轮廓图像，并进行角点检测；得到轮廓图像各顶点的粗差坐标值；

19、以轮廓图像各顶点的粗差坐标值为初始值，对轮廓数据进行坡口轮廓形状拟合获得轮廓各顶点的精确坐标；

20、将轮廓各顶点的精确坐标转换为锥头机构坐标系下的坡口特征空间坐标；

21、通过坡口特征点空间坐标计算出当前坡口所在圆形在锥头机构坐标系下的位置与姿态；

22、得到位姿信息，所述位姿信息包含坡口与锥头机构之间存在的偏角与偏移数据。

23、进一步的，所述对轮廓数据进行坡口轮廓形状拟合获得轮廓各顶点的精确坐标步骤包括：

24、以所述角点的坐标为初始值构建所述轮廓数据对应的坡口轮廓数学模型；

25、利用最小二乘法的优化目标函数对所述轮廓数学模型进行求解，得到轮廓各顶点的精确坐标。

26、进一步的，所述通过所述位姿信息调节内焊机锥头机构和机身机构之间的多自由度调节机构，使内焊机锥头机构上的焊接单元正对待焊接坡口并使内焊机与管道相对固定步骤包括：

27、根据所述位姿信息调节内焊机锥头机构和机身机构之间的多自由度调节机构，通过调节中所述多自由度调节机构中一个或多个电动缸的伸缩量，使锥头机构上的焊接单元中的焊炬正对坡口；

28、锥头机构位姿调整完毕后，涨紧机构伸出使内焊机与管道相对固定。

29、本申请还提供了一种内焊机对口装置，包括沿内焊机机头周向分布的涨靴，还包括：

30、传感器，用于检测内焊机焊接单元周侧管道轮廓数据，基于轮廓数据判断是否检测到管道端面；

31、控制系统，用于检测轮廓数据的传感器与管道端面所处平面满足预设距离时，控制内焊机驱动机构使内焊机停止沿管道轴向驱动；

32、所述控制系统还用于计算传感器与所述管道端面的位置关系得到位姿信息，通过所述位姿信息调节内焊机锥头机构和机身之间的多自由度调节机构，使内焊机锥头机构上的焊接单元正对待焊接坡口并使内焊机与管道相对固定。

33、本申请还提供了一种内焊机，包括锥头机构、机身机构、传感器、多自由度调节机构、存储器和处理器，所述传感器设置于所述锥头机构，所述多自由度调节机构设置于所述锥头机构和所述机身机构之间，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现上述内焊机对口方法的步骤。

34、本申请还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时实现上述内焊机对口方法执行的步骤。

35、本申请提供了一种内焊机对口方法，内焊机包括设置于锥头机构的传感器，以及设置于所述锥头机构和机身机构之间的多自由度调节机构，所述内焊机对口方法包括：利用所述传感器采集管道轮廓数据，利用所述管道轮廓数据确定目标停止位置，并控制所述内焊机运动至所述目标停止位置；其中，当所述内焊机运动至所述目标停止位置时，所述锥头机构中的焊接单元运动至坡口区域内；根据所述管道轮廓数据确定坡口特征点，根据所述坡口特征点在锥头机构坐标系的空间坐标确定管道坡口在所述锥头机构坐标系中的坡口位姿信息；利用所述多自由度调节机构根据所述坡口位姿信息调节所述锥头机构的位姿，以使所述焊接单元的焊炬正对所述管道坡口的焊缝中心；在所述管道坡口对应的位置执行管道对口操作。

36、本申请利用多自由度调节机构根据所述坡口位姿信息调节所述锥头机构的位姿，以使焊接单元的焊炬正对所述管道坡口的焊缝中心。通过上述方式能够在对口场景下使内焊机焊接单元的焊炬自动调整至正对管道坡口焊缝中心的位置，使内焊机实现了高精度的自动化对口，进而提高了焊接质量。本申请同时还提供了一种内焊机对口装置、一种存储介质和一种内焊机，具有上述有益效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种内焊机对口方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述内焊机对口方法，其特征在于，所述检测内焊机焊接单元周侧管道轮廓数据步骤包括：

3.根据权利要求2所述内焊机对口方法，其特征在于，所述传感器为条纹式激光位移传感器，所述传感器用于通过线型激光扫描得到包含管道内周面或管道端面数据的管道轮廓数据。

4.根据权利要求1所述内焊机对口方法，其特征在于，所述当用于检测管道轮廓数据的传感器与管道端面所处平面满足预设距离时，控制内焊机驱动机构使内焊机停止沿管道轴向驱动步骤包括：

5.根据权利要求1或4所述内焊机对口方法，其特征在于，所述控制内焊机驱动机构使内焊机停止沿管道轴向驱动步骤之前还包括：

6.根据权利要求1所述内焊机对口方法，其特征在于，所述计算传感器与所述管道端面的位置关系得到位姿信息，包括：

7.根据权利要求6所述内焊机对口方法，其特征在于，所述对轮廓数据进行坡口轮廓形状拟合获得轮廓各顶点的精确坐标步骤包括：

8.根据权利要求1所述内焊机对口方法，其特征在于，所述通过所述位姿信息调节内焊机锥头机构和机身机构之间的多自由度调节机构，使内焊机锥头机构上的焊接单元正对待焊接坡口并使内焊机与管道相对固定步骤包括：

9.一种内焊机对口装置，包括沿内焊机机头周向分布的涨靴，其特征在于，还包括：

10.一种内焊机，其特征在于，包括锥头机构、机身机构、传感器、多自由度调节机构、存储器和处理器，所述传感器设置于所述锥头机构，所述多自由度调节机构设置于所述锥头机构和所述机身机构之间，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述内焊机对口方法的步骤。

11.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现如权利要求1至8任一项所述内焊机对口方法的步骤。

技术总结
本申请公开了一种内焊机对口方法、装置、内焊机及存储介质，所属的技术领域为管道焊接技术领域。所述内焊机对口方法包括：利用传感器采集管道轮廓数据，利用管道轮廓数据确定目标停止位置，并控制内焊机运动至目标停止位置；根据管道轮廓数据确定坡口特征点，确定管道坡口在锥头机构坐标系中的坡口位姿信息；利用多自由度调节机构根据坡口位姿信息调节锥头机构的位姿，以使焊接单元的焊炬正对管道坡口的焊缝中心；在管道坡口对应的位置执行管道对口操作。本申请能够使内焊机实现高精度自动化对口，提高焊接质量。

技术研发人员：李硕,杨志梅,邱文虎,罗明洪,邹志祥,张德杰,黄菲
受保护的技术使用者：成都熊谷加世电器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12