一种变电站电力设备铁附件智能定位焊接系统的制作方法

本发明涉及电力设备铁附件加工的，公开了一种变电站电力设备铁附件智能定位焊接系统。

背景技术：

1、在变电站电力设备铁附件生产中，主流的生产设备在不同厂家和生产工艺可能会有所差异，如冲床、剪床、折弯机等对金属板材进行冲剪、弯曲等加工，这些设备可以将金属板材加工成各种形状和尺寸的零部件；如电弧焊机、激光焊机、气保焊机等对金属部件通过焊接，将不同金属部件或金属与非金属部件连接在一起；如数控机床、车床、铣床、钻床等，对金属零部件进行精密加工。以上的设备在铁附件生产过程中实现着不同的功能，同时以上设备还满足对铁附件进行高精度加工的要求。但在铁附件加工过程中，不管是对铁附件进行冲剪和弯曲处理或者是对铁附件进行焊接处理，都离不开对铁附件加工处理整个过程的控制，而在控制加工处理过程中对铁附件位置信息的定位更需要一种更简洁的算法和更直接的加工和焊接方式。

2、例如现有的申请公开号为cn115319393a的中国专利公开了一种铁附件生产用焊接定位装置，包括固定组件和夹持组件，所述固定组件包括底板、支撑杆、第一固定杆、卡板和活动板，所述底板上设置有支撑板，支撑板一侧固定连接支撑杆一端，支撑杆另一端固定连接第一固定杆，所述卡板横截面为直角，卡板底部固定连接活动板一端，活动板另一端穿过支撑板；通过夹持组件可以同时夹持多个绝缘子安装座，对多个绝缘子安装座的位置进行固定，而通过固定组件可以对角钢横担的位置进行固定，此时角钢横担和绝缘子安装座之间相互垂直，因此，该发明可同时对角钢横担和绝缘子安装座的位置进行固定，无需工作人员手持辅助件，将绝缘子安装座摆弄到合适的位置，减少摆弄调整时间，有利于提高焊接效率。

3、但是上述专利中存在：首先对于无法自动完成不同型号的铁附件生产，生产过程需要人为干涉操作，大大降低了生产的铁附件的精确度，其次，焊接过程无视觉监测系统，无法准确把握焊接过程铁附件的焊接情况，无电气安全防护模块及时保护系统设备和操作人员以及焊接中的铁附件，最后无大数据模块，集成各种型号铁附件焊接，批量生产，减少生产周期，增加经济效益。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、为解决上述技术问题，采用高精度的定位技术，视觉传感器等，实时监测铁附件的位置和姿态，通过精确的定位，确保焊接操作能够准确地针对目标位置进行，采用高稳定性的焊接机器人，设备具备高功率、高效率的焊接能力，可以完成复杂的焊接任务，其次，集成传感器、控制器和执行器，实时监测和调整焊接过程中的参数，如焊接速度、电流、时间等，通过智能化的控制算法和反馈机制，优化焊接质量和稳定性，记录和管理每次焊接操作的关键数据，如焊接位置、焊接温度、焊缝尺寸等。最后，将这些数据上传至云端进行存储和分析，通过数据分析算法，优化焊接工艺和质量控制，系统具备完善的安全机制，包括设备的安全保护、紧急停机功能等，以确保操作人员和设备的安全，提供直观、易用的界面，方便操作人员进行设备的设置、监测和控制，采用触摸屏，使操作人员能够轻松地进行操作和监控。

3、本发明的主要目的在于提供一种变电站电力设备铁附件智能定位焊接系统，包括：

4、定位模块，包括用于采集铁附件位置和姿态的相机视觉单元，用于处理图像的图像处理单元，用于测量和确定焊接位置的算法单元；

5、焊接模块，包括用于焊接铁附件的焊接机器人；

6、智能控制模块，包括用于实时检测的整合传感器，用于控制焊接过程和调整焊接参数的控制器和执行器，用于实时检测铁附件焊接进度的实时检测的焊接检测单元，用于对检测焊接进度的结果进行诊断的焊接过程的诊断单元；

7、电气安全及异常检测模块，包括用于保护焊接过程中焊接电气保护单元和用于切断和处理焊接异常的焊接异常保护单元；

8、数据管理模块，包括数据管理单元、数据分析单元和数据云单元，数据管理单元用于收集传感器采集的信息、系统定量分析的数据和焊接操作的关键数据，数据分析单元用于分析铁附件焊接位置、时间、温度数据的，数据云单元用于将铁附件焊接位置、时间、温度数据的数据上传云端。

9、作为本发明一种变电站电力设备铁附件智能定位焊接系统的一种优选方案，其中：

10、所述相机视觉单元，通过光电传感器采集铁附件的位置信息和姿态信息；

11、所述图像处理单元，包括对采集的位置信息和姿态信息进行过滤和边缘优化处理；

12、所述算法单元接收经过处理后的铁附件的位置信息和铁附件的姿态信息，确定焊接位置。

13、作为本发明一种变电站电力设备铁附件智能定位焊接系统的一种优选方案，其中：

14、所述确定焊接位置，首先对过滤和边缘优化处理后的位置信息和姿态信息进行图像处理，并且将图像处理后的位置信息和姿态信息记为源图，对源图的一个像素点进行投影，把该像素点作为起点，选取长度为m的列数据向该像素点做累加投影，得出该像素点对应位置，并把对应位置记为一个投影矩阵，通过投影运算函数进行投影运算，投影运算函数表达式如下所示：

15、

16、其中，x为像素点序数，y为像素点序数对应的位置序数，i为像素点横坐标，j为像素点纵坐标，l为位置变量，为像素点序数对应的像素点位置序数，为像素点的位置值，m为以像素点为起点的列数据向该像素点做累加投影的长度，为投影运算函数；

17、通过迭代算法对像素点横向平移的下一个子图进行灰度值投影；

18、通过对源图全部进行投影，分别把投影矩阵的每一行和平面模板进行相关性计算，通过快速傅里叶变换简化计算的同时得到源图投影与平面模板的相关性估计值，并通过覆盖投影矩阵和平面模板的互相关函数进行覆盖，得到铁附件位置情况；

19、通过相机视觉单元采集可见光照射现场中的图案对象，将二维快速傅里叶变换与投影运算函数结合并做精度对比，定位铁附件焊接位置。

20、作为本发明一种变电站电力设备铁附件智能定位焊接系统的一种优选方案，其中：

21、所述焊接机器人包括视觉传感器获取铁附件的焊接位置信息，通过接收定位模块确定的焊接位置对比得出铁附件焊缝位置和工件位置；

22、通过得出铁附件焊缝位置和工件位置通过路径规划算法规划焊接路径。

23、作为本发明一种变电站电力设备铁附件智能定位焊接系统的一种优选方案，其中：

24、所述路径规划算法包括避障优化、轨迹优化和轨迹插补。

25、作为本发明一种变电站电力设备铁附件智能定位焊接系统的一种优选方案，其中：

26、所述焊接机器人根据处理得到焊接路径调整焊接姿态，达到标准焊接姿态。

27、作为本发明一种变电站电力设备铁附件智能定位焊接系统的一种优选方案，其中：

28、所述实时检测的整合传感器对焊接速度、电流、时间、焊接温度和铁附件焊接进度进行实时检测，通过检测铁附件焊接进度，进而控制铁附件焊接；

29、若操作焊接开始，则通过预先规划的路径和预先设定的焊接参数，控制焊接点在焊缝，并通过实时监测焊接质量和工件变形的情况，从而进行反馈控制，若检测到焊接不良或工件偏移，则机器人自动进行调整。

30、作为本发明一种变电站电力设备铁附件智能定位焊接系统的一种优选方案，其中：

31、通过自动分析所述实时检测数据，诊断焊接情况；

32、所述自动分析，包括通过图像处理单元对采集的焊接图像进行分析；

33、所述诊断焊接情况，通过数据库分析焊接路线、焊接温度、铁附件焊缝可承载温度和实时焊接情况，若焊接异常则通过控制器调整焊接机器人进而自动控制铁附件焊接。

34、作为本发明一种变电站电力设备铁附件智能定位焊接系统的一种优选方案，其中：

35、所述焊接电气保护单元还用于在设备在焊接工作异常出现过压、过流和过温时，输出切断电信号。

36、作为本发明一种变电站电力设备铁附件智能定位焊接系统的一种优选方案，其中：

37、所述数据管理模块还包括记录每次自动定位系统，自动定位系统采集并记录的数据包括焊接位置、时间、焊接温度和焊接进度。数据分析单元将这些数据上传至云端进行存储和分析，以便后续的工艺改进和质量控制。

38、作为本发明一种变电站电力设备铁附件智能定位焊接系统的一种优选方案，其中：

39、所述焊接操作的关键数据通过传感器在焊接机器人焊接过程中实时采集，不同型号的铁附件焊接数据不同，通过采集焊接操作的关键数据，用于重复焊接同类型铁附件。

40、本发明的有益效果：采用高精度的定位技术，视觉传感器等，实时监测铁附件的位置和姿态，通过精确的定位，确保焊接操作能够准确地针对目标位置进行，采用高稳定性的焊接机器人，设备具备高功率、高效率的焊接能力，可以完成复杂的焊接任务，其次，集成传感器、控制器和执行器，实时监测和调整焊接过程中的参数，如焊接速度、电流、时间等，通过智能化的控制算法和反馈机制，优化焊接质量和稳定性，记录和管理每次焊接操作的关键数据，如焊接位置、焊接温度、焊缝尺寸等。最后，将这些数据上传至云端进行存储和分析，通过数据分析算法，优化焊接工艺和质量控制，系统具备完善的安全机制，包括设备的安全保护、紧急停机功能等，以确保操作人员和设备的安全，提供直观、易用的界面，方便操作人员进行设备的设置、监测和控制，采用触摸屏，使操作人员能够轻松地进行操作和监控。