[发明专利]一种直缝钢管预焊机气保焊自动跟踪系统的使用方法

权利要求书

1.一种直缝钢管预焊机气保焊自动跟踪系统的使用方法，其特征是：自动跟踪系统包括驱动系统，驱动系统包括主机(1)内的驱动卡(2)、驱动机构(5)、焊枪支架(7)、焊枪(8)和视觉传感器(9)，主机(1)内的驱动卡(2)通过信号线连接驱动机构(5)，驱动机构(5)连接焊枪支架(7)，焊枪支架(7)上设有焊枪(8)和视觉传感器(9)；

还包括采集系统、信号控制系统和故障反馈系统；

采集系统包括视觉传感器(9)内的激光发射器(901)和视觉摄像头(902)，采集系统还包括主机(1)内的采集卡(3)，视觉传感器(9)与采集卡(3)连接；

信号控制系统包括主机(1)内的信号卡(4)、焊机控制板(12)、焊机(6)、输送变频器(13)和输送装置(15)，信号卡(4)通过信号线分别连接焊机控制板(12)和输送变频器(13)，焊机控制板(12)与焊机(6)连接，输送变频器(13)连接输送装置(15)；

故障反馈系统包括信号卡(4)、PLC故障反馈I/O模块(14)、焊机控制板(12)和输送变频器(13)，PLC故障反馈I/O模块(14)分别于信号卡(4)、焊机控制板(12)和输送变频器(13)连接；

主机(1)内还包括图像采集及显示模块(101)、计算算法模块(102)、运动报警模块(103)和外设集控模块(104)；

图像采集及显示模块(101)与采集系统内的采集卡(3)相连接，计算算法模块(102)与驱动系统内的驱动卡(2)相连接，运动报警模块(103)与故障反馈系统内的信号卡(4)相连接，外设集控模块(104)与信号控制系统内的信号卡(4)相连接；

自动跟踪系统的使用方法步骤如下：

S1、视觉传感器(9)的激光发射器(901)发射出的激光条纹打至预焊坡口(10)上，视觉摄像头(902)把弧光、激光坡口夹杂一起的图像传给采集卡(3)；

S2、主机(1)内的图像采集及显示模块(101)对弧光进行处理，得出干净坡口图像，计算算法模块(102)计算出坡口最低点；

S3、焊枪(8)伸出的焊丝调整至坡口最低点，记住坡口中心的位置；

S4、信号卡(4)发送驱动信号给焊机控制板(12)和输送变频器(13)，焊机控制板(12)控制焊机(6)对管坯(11)焊接，输送变频器(13)启动输送装置(15)转动，驱动管坯(11)运动；

S5、若焊接过程中管坯(11)晃动，计算算法模块(102)计算出偏离坡口中心偏移量和坡口参数，主机(1)发出指令给驱动卡(2)，驱动卡(2)发出方向与速度信号给驱动机构(5)进行正反转，驱动机构(5)调整焊枪(8)进行实时纠偏；

S6、若输送装置(15)或焊机(6)出现故障，输送变频器(13)和焊机控制板(12)会将故障信号发送给PLC故障反馈I/O模块(14)，PLC故障反馈I/O模块(14)将信号给信号卡(4)，信号卡(4)去控制焊机控制板(12)和输送变频器(13)停止运动，信号卡(4)通知运动报警模块(103)发出报警信号；

S7、直至管坯(11)焊接完成，驱动卡(2)驱动驱动机构(5)停止运动；

在S2中，图像采集及显示模块(101)对弧光进行处理的步骤是：

A1、采用邻域均值滤波减少图像的噪声，实现图像平滑，弱化抑制大部分噪声，得到初步处理的图像：

数学表达式为：

式中，f(x,y)-M×N个像素的图像；s-以(x,y)为中心的邻域集合，但是包括(x,y)点；F(x,y)-滤波后得到的图像；M-集合内坐标点的总数；

A2、图像二值化处理，初步处理后图像输入像素分布分析软件，选择阈值，作为判断目标图像与背景的标准；

计算公式为：

式中：f(x,y)为原图像，g(x,y)为二值化后的图像，T为阈值；

在S2中，计算算法模块(102)计算出坡口最低点方法为：

B1、用Zhang-快速并行算法对二值化处理后的图像进行骨架提取；

B2、对骨架提取后的图像近似处理为3条直线，为1横边与2斜边，三段近似直线采取的是Hough算子；

B3、判断出3条直线中哪2条是相邻的，计算出3个交叉点坐标即为坡口左右边缘点与坡口最低点，用(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)像素坐标表示坡口左右边缘点与坡口最低点；

S5中坡口参数计算方法为：

C1、根据S2中坡口左边缘点、最低点、右边缘点的特征点像素坐标，|y2-y3|计算出坡口图像宽度；

C2、得出坡口图像的宽度与深度尺寸后，转化实际尺寸：

坡口实际宽度＝|x3-x1|/宽度系数；坡口实际深度＝|y2-y3|/深度系数；

式中：宽度系数和深度系数为常数；

S5中计算偏移量为：焊枪(8)偏离焊缝中心的横向距离即为焊枪(8)偏离坡口最低点的横向距离；

计算公式为：偏移量＝(实时坡口最低点像素横坐标-基准点像素横坐标)/宽度系数；

基准点像素横坐标即为S3中坡口中心的位置点的像素横坐标。