【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高空管道焊接，具体涉及一种高空焊接机器人、焊接系统及使用方法。
技术介绍
1、在基础建设中，焊接技术占据着十分重要的地位，焊接产品应用于生活中的方方面面。但在焊接过程中，焊接工人会面临高温、烟尘和飞溅等危害身体健康的情况，随着自动化水平的不断发展，可以采用一些焊接设备来替代人工，如焊接工作站等，但在高空焊接领域，大多数仍采用传统的人工安装脚手架和绑安全绳的方式进行人工焊接，存在极大的安全隐患。
2、而市面上出现的高空焊接机器人采用较高的支撑架，将焊接机器人升高到待焊接位置，然后利用焊接机器人对高空焊接位置进行焊接，通过移动放置在地面上的支撑架，实现焊接机器人对应的焊接位置的变换，因支撑架较高，在移动过程中焊接机器人会出现晃动，使得焊接机器人焊接位置不精准、焊接质量不高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术中存在的焊接位置不精准、焊接质量不高的缺陷，提供了一种吸附在待焊接工件上、自行移动、焊接精准且高质量的高空焊接机器人、焊接系统及使用方法。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、作为第一个方面，一种高空焊接机器人，包括：
4、磁吸在高空待焊件上的行走车；
5、焊枪机构，安装在所述行走车上，用于对高空待焊件进行焊接；
6、第一直线模组，安装在所述行走车上，用于带动所述焊枪机构进行z轴方向上的移动；
7、第二直线模组，安装在所述第一直线模组的移动端，带动所述焊
8、所述行走车包括车身、安装在车身底部与高空待焊件吸附的至少一个永磁铁。
9、进一步地，所述焊枪机构包括通过连接件与所述第二直线模组输出端固定连接的焊枪以及安装在所述焊枪上的激光视觉模块；其中，
10、在使用时，所述激光视觉模块用于实时采集焊接位置信息，车身内设有焊丝盘给所述焊枪提供焊丝。
11、进一步地，所述行走车还包括安装在所述车身两侧的防风装置，所述防风装置包括通过安装板固定安装在所述车身上的弧形挡板，所述弧形挡板的弧形开口朝向所述车身。
12、进一步地，所述焊枪机构的焊接端安装有用于吸收焊渣、烟尘、飞溅物的吸尘装置；所述吸尘装置包括：
13、吸尘器，设置在所述焊枪机构的焊接端，用于吸收焊渣和飞溅物；
14、喇叭形吸尘罩，所述喇叭形吸尘罩的小口端密封固定在所述焊枪上，所述喇叭形吸尘罩的大口端朝向待焊接位置。
15、进一步地，所述行走车还包括安装在车身上的多个车轮、用于稳定车身的悬挂装置、用于带动车轮行走的驱动系统以及用于车轮转向的转向装置；
16、所述驱动系统包括安装在所述车身上的驱动电机、与所述驱动电机的输出轴同轴设置的第一圆锥齿轮、与所述第一圆锥齿轮外啮合连接的第二圆锥齿轮和第三圆锥齿轮；所述第二圆锥齿轮、第三圆锥齿轮与对应的车轮之间均安装有转动轴。
17、进一步地，所述悬挂装置包括减震器组件、上下悬臂和承载部件，所述减震器组件通过螺栓固定在所述行走车底盘；所述上下悬臂一端连接车轮，另一端连接承载部件，所述承载部件通过螺栓连接行走车底部和上下悬臂。
18、进一步地，所述第一直线模组包括安装在车身前进端的第一导轨和第一电机安装架、安装在所述第一电机安装架上的第一电机、通过齿轮组传动连接的第一丝杆以及与所述第一丝杆配合安装的第一螺母座；所述第一螺母座上固定安装有第一滑块，所述第一滑块与所述第一导轨滑动配合。
19、进一步地，所述第二直线模组包括固定安装在所述第一滑块上第二导轨、安装在所述第二导轨端部的第二电机安装架、安装在所述电机安装架上的第二电机、通过齿轮组传动连接的第二丝杆以及与所述第二丝杆配合安装的第二螺母座；所述第二螺母座上固定安装有第二滑块，所述第二滑块与所述第二导轨滑动配合。
20、作为第二个方面，采用上述所述的一种高空焊接机器人的焊接系统，包括：
21、数据采集模块，用于实时采集焊接位置、焊缝图像信息；
22、计算模块，对所述数据采集模块采集的图像信息进行焊接点位置的三维信息的计算；
23、主控模块，即根据焊缝焊接位置点三维信息控制第一直线模组和第二直线模组运动，带动所述焊枪机构移动至焊接位置，并控制焊枪机构进行焊接作业。
24、具体地，所述计算模块对所述数据采集模块采集的信息进行如下计算：
25、s1.利用labelme标注工具对焊缝图像数据集中不同种类的焊缝激光条纹进行标注；
26、s2.对标注后的数据集进行增强处理，扩充数据集的图片数量，并分为训练集和验证集；
27、s3.构建改进的deeplabv3+网络模型，即包括改进主干网络模块、改进aspp模块以及添加注意力机制；
28、s4.利用训练集训练改进的deeplabv3+网络模型，获取最优模型；
29、s5.利用步骤s4中获取的最优模型，计算无噪声干扰下的焊缝激光条纹图像；
30、s6.对无噪声干扰下的焊缝激光条纹图像进行处理，获得焊缝焊接位置点三维信息。
31、具体地，步骤s2中所述对标注后的数据集进行增强处理包括随机旋转、翻转、平移、改变亮度以及增加噪声中的一种或多种。
32、具体地，步骤s3中的所述改进主干网络模块包括采用backbone模块对输入的图像进行特征提取，用mobilenetv2进行轻量化改进原deeplabv3+的xception；
33、所述改进aspp模块包括保留原始aspp模块的不同膨胀卷积的基础上采用密集连接和添加sp模块的方式扩大感受野的同时捕捉激光条纹的边缘信息；
34、所述添加注意力机制包括添加ca模块和cse模块，聚焦于有助于任务的重要特征通道，去除冗余信息。
35、具体地，所述步骤s6中的对无噪声干扰下的焊缝激光条纹图像进行处理包括以下步骤：
36、s61.分别对无噪声干扰下的焊缝激光条纹图像进行阈值分割，获得只有0或1像素值的二值化图像；
37、s62.对获得的二值化图像进行形态学处理，即去除激光图像边缘的毛刺和内部的孔洞；
38、s63.对步骤s62中处理后的图像进行细化处理，获得单一像素的激光条纹图像；
39、s64.对单一像素的激光条纹图像进行直线拟合求交点，即采用最小二值化拟合直线获得激光图像的焊接点位置信息。
40、具体地，所述步骤s63中所述的细化处理采用的算法具体如下：
41、设定一个3×3的八邻域模板，其像素中心点记为p0，p0的正上方像素位置为p1,p2到p8顺时针排列，设黑色为像素背景点，白色为像素前景点，遍历所有前景像素点，对符合如下条件的像素点进行标记：
42、2≤n(p0)≤6，s(p0)＝1，p1×p3×p5＝0，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高空焊接机器人，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高空焊接机器人，其特征在于：所述焊枪机构(3)包括通过连接件(31)与所述第二直线模组(5)输出端固定连接的焊枪(32)以及安装在所述焊枪(32)上的激光视觉模块；其中，
3.根据权利要求1所述的一种高空焊接机器人，其特征在于：所述行走车(2)还包括安装在所述车身(21)两侧的防风装置(6)，所述防风装置(6)包括通过安装板(61)固定安装在所述车身(21)上的弧形挡板(62)，所述弧形挡板(62)的弧形开口朝向所述车身(21)。
4.根据权利要求1所述的一种高空焊接机器人，其特征在于：所述焊枪机构(3)的焊接端安装有用于吸收焊渣、烟尘、飞溅物的吸尘装置(7)；所述吸尘装置(7)包括：
5.采用权利要求1-4任一项所述的一种高空焊接机器人的焊接系统，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的一种高空焊接机器人的焊接系统，其特征在于，所述计算模块对所述数据采集模块采集的信息进行如下计算：
7.根据权利要求6所述的一种高空焊接机器人的焊接系
8.根据权利要求6所述的一种高空焊接机器人的焊接系统，其特征在于，所述步骤S6中的对无噪声干扰下的焊缝激光条纹图像进行处理包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种高空焊接机器人的焊接系统，其特征在于，所述步骤S63中所述的细化处理采用的算法具体如下：
10.一种高空焊接机器人的使用方法，其特征在于，运行如权利要求1-4任一项所述的高空焊接机器人，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高空焊接机器人，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高空焊接机器人，其特征在于：所述焊枪机构(3)包括通过连接件(31)与所述第二直线模组(5)输出端固定连接的焊枪(32)以及安装在所述焊枪(32)上的激光视觉模块；其中，
3.根据权利要求1所述的一种高空焊接机器人，其特征在于：所述行走车(2)还包括安装在所述车身(21)两侧的防风装置(6)，所述防风装置(6)包括通过安装板(61)固定安装在所述车身(21)上的弧形挡板(62)，所述弧形挡板(62)的弧形开口朝向所述车身(21)。
4.根据权利要求1所述的一种高空焊接机器人，其特征在于：所述焊枪机构(3)的焊接端安装有用于吸收焊渣、烟尘、飞溅物的吸尘装置(7)；所述吸尘装置(7)包括：
5.采用权利要求1-4任一项所述的一种高空焊接机器人的焊接系统，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：康绍鹏，李文鹏，强红宾，刘凯磊，杨静，丁力，陆芸婷，李煜昕，黄鹏辉，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：
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