(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210663100.7 (22)申请日 2022.06.13 (71)申请人 航天工程装备 （苏州） 有限公司 地址 215000 江苏省苏州市吴中经济开发 区越溪街道北 官渡路81号 (72)发明人 徐萌　徐雨生　薛立伟　陈立国　 杨晓宗　聂盼　林永勇　 (74)专利代理 机构 苏州市中南伟业知识产权代 理事务所(普通 合伙) 32257 专利代理师 殷海霞 (51)Int.Cl. B23K 20/12(2006.01) G01B 11/02(2006.01) G06T 7/73(2017.01) (54)发明名称 一种基于线激光扫描的数控机床焊接轨迹 修正系统及方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于线激光扫描的数控机 床焊接轨迹修正系统及方法， 对焊接头的移动轨 迹进行修正， 包括以下步骤： 根据焊缝形状设定 数控机床的焊接头的移动轨迹， 数控机床的焊接 头根据设定的移动轨迹进行相对焊接移动， 设置 线激光轮廓扫描仪跟随焊接头移动； 设置光栅反 馈焊接头的移动位置， 并产生脉冲信号， 设置线 激光轮廓扫描仪接收脉冲信号， 并根据脉冲信号 触发对焊缝的图像采集； 对采集的焊缝图像进行 预处理和特征提取， 与设定的焊接头的移动轨迹 进行比对， 计算出焊接头相对于焊缝的偏移量。 本发明在进行搅拌摩擦焊的过程中基于机床的 数控编程轨迹进行动态的焊接轨迹修正， 可以有 效地改善直线、 圆弧以及两者组合的数控编程轨 迹与实际焊缝轨 迹的偏差问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114918526 A 2022.08.19 CN 114918526 A 1.一种基于线激光扫描的数控机床焊接轨迹修正方法， 对焊接头的移动轨迹进行修 正， 其特征在于， 包括以下步骤： 根据焊缝形状设定数控机床的焊接头的移动轨迹， 数控机床的焊接头根据设定的移动 轨迹进行相对焊接移动， 设置线激光轮廓扫描仪跟随焊接 头移动； 设置光栅反馈焊接头的移动位置， 并产生脉冲信号， 设置线激光轮廓扫描仪接收脉冲 信号， 并根据脉冲信号触发对焊缝的图像采集； 对采集的焊缝图像进行预处理和特征提取， 与设定的焊接头的移动轨迹进行比对， 计 算出焊接 头相对于焊缝的偏移量； 将计算的偏移量传输 至数控机床， 数控机床根据偏移量 修正设定的轨 迹。 2.根据权利要求1所述的基于线激光扫描的数控机床焊接轨迹修正方法， 其特征在于： 将线激光轮廓扫描仪设置在数控机床的C轴 上， 线激光轮廓扫描仪发出 的线结构光照射在 焊接头搅拌针运动轨 迹的前方， 使搅拌针的运动方向垂直平分线结构光。 3.根据权利要求1所述的基于线激光扫描的数控机床焊接轨迹修正方法， 其特征在于： 沿数控机床X、 Y轴向分别安装光栅， 数控机床的焊接头在相对焊接移动时， 分别 在X轴向和Y 轴向上产生脉冲信号， 经过脉冲合并电路处理后合并成一路触发线激光轮廓扫描仪启动的 脉冲信号。 4.根据权利要求3所述的基于线激光扫描的数控机床焊接轨迹修正方法， 其特征在于： 线激光轮廓扫描仪计数脉冲信号数量， 根据脉冲信号数量设置线激光轮廓扫描仪间隔采集 焊缝的图像。 5.根据权利要求3所述的基于线激光扫描的数控机床焊接轨迹修正方法， 其特征在于： 所述光栅包括分别安装在数控机床X轴向基座上和Y轴向基座上的标尺光栅， 以及分别安装 在数控机床移动台X轴向和Y轴向与所述标尺光 栅配合的光 栅读数头 。 6.根据权利要求1所述的基于线激光扫描的数控机床焊接轨迹修正方法， 其特征在于： 在对采集的焊缝图像进行预处理和特征提取的过程中， 将采集的焊缝图像与设定数控机床 的焊接头的移动轨迹的位置标定在X ‑Y直角坐标系内， 在直角坐标系内形成两个偏 差值ΔX 和ΔY， 所述偏差值ΔX和Δ Y即为修正的偏移量。 7.根据权利要求6所述的基于线激光扫描的数控机床焊接轨迹修正方法， 其特征在于： 所述焊缝为 直线时， 两个偏差值ΔX和Δ Y计算公式如下： 其中，△l为线激光轮廓扫描仪发出的线结构光与实 际焊缝的交点到线结构光的中点 的距离， θ 为C轴的倾 斜角度。 8.根据权利要求6所述的基于线激光扫描的数控机床焊接轨迹修正方法， 其特征在于： 所述焊缝为弧线时， 两个偏差值ΔX和Δ Y， 计算公式如下： 其中， r为C轴的圆弧半径， L为线激光轮廓扫描仪发出的线结构光相对于搅拌工具的前 置距离， θ 为C轴的倾 斜角度。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114918526 A 29.一种基于线激光扫描的数控机床焊接轨迹修正系统， 其特征在于： 用于实现上述权 利要求1～8任意 一项所述的修 正方法， 所述 修正系统包括： 数控机床， 所述数控机床包括基座、 用于承载焊接件的移动平台、 以及设置在移动平台 上方的C轴， 在所述C轴上设置有带有搅拌针的焊接 头； 线激光轮廓扫描仪， 设置在所述C轴上， 线激光轮廓扫描仪发出的线结构光照射在焊接 头搅拌针运动轨迹的前方， 使搅拌针的运动方向垂直平分线结构光， 所述线激光轮廓扫描 仪采集焊接件上焊缝的图像信息； 光栅单元， 包括设置在基座上的标尺光栅和设置在移动平台上的光栅读数头， 所述光 栅单元反馈焊接 头的移动位置， 并产生触发线激光轮廓扫描仪进行图像采集的脉冲信号； 上位控制机， 对采集的焊缝图像进行预处理和特征提取， 与设定的焊接头的移动轨迹 进行比对， 计算出焊接 头相对于焊缝的偏移量， 并将 偏移量传送给 数控机床。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114918526 A 3