(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 202211323753.7 (22)申请日 2022.10.27 (71)申请人 湘潭大学 地址 411105 湖南省湘潭市雨湖区湘潭大 学 (72)发明人 洪波　邹业明　屈原缘　李梦龙　 (51)Int.Cl. B23K 31/02(2006.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 基于沉积尺寸的中厚板多层多道焊接轨迹 优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于沉积尺寸的中厚板 多层多道焊接轨迹优化方法， 该方法基于通过打 底焊层的宽度和高度进行多层 多轨道沉积， 以实 现复杂几何形状的期望宽度和高度。 具体包括以 下步骤： 根据复合视觉系统获取待焊工件的坡口 尺寸信息， 通过双BP神经网络模型根据确定焊接 参数； 根据所述焊接参数确定打底焊缝截面积， 将打底焊缝截面形状看似成椭圆， 据计算得出打 底焊缝宽度和高度； 将填充焊道看似成圆形， 得 出圆形填充焊道的层宽和层高， 从而确定出填充 各层的焊接层数以及每层的焊接道数。 本发明解 决了多层多道焊接效率低， 焊接质量不稳定， 沉 积材料损耗等问题。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115502601 A 2022.12.23 CN 115502601 A 1.基于沉积尺寸的中厚板多层多道焊接轨迹优化方法,其特征在于， 包括以下步骤： S1:根据获取待焊工件的坡口尺寸信息， 通过双BP神经网络模型根据确 定焊接参数； S2:根 据所述焊接参数确定打底焊缝截面积， 将打底焊缝截面形状看似成椭圆， 据计算得出打底 焊缝层高和宽度； S3:根据 投影结构光和阴影形状复合视觉系统快速检测出每一层的实际 坡口宽度和剩余总高度； 根据确定的打底焊缝宽度和层高， 将填充层焊缝看作圆形焊缝， 得 出填充层焊缝宽度和层高， 以此计算之后填充各层的焊接道数以及焊接层数， 完成整个焊 接工艺过程。 2.根据权利要求1所述的基于沉积尺寸的中厚板多层多道焊接轨迹优化方法， 其特征 在于， 所述双BP神经网络模 型确定参数过程， 模 型1由焊接参数预测焊缝尺 寸， 模型2由焊缝 尺寸预测焊接参数， 先通过模型2预测一定尺寸的焊缝所对应的焊接参数， 对预测的焊接参 数作适当调整后再输入到模型1中， 检验该焊接参数 条件下获得的焊缝尺寸是否符合要求。 3.根据权利要求1所述的基于沉积尺寸的中厚板多层多道焊接轨迹优化方法， 其特征 在于， 所述复合视觉系统包括正弦条纹编码结构光视觉系统和阴影形状视觉系统； 正弦条 纹编码结构光部 分主要由摄像机和DLP投影仪组成， 投影仪投影由正弦条纹编码的结构光， 相机捕捉调制的正弦条纹图案获取坡口高度图像； 阴影3D 视觉系统主要由一个共享相机和 两个光源组成， 通过捕捉二维阴影图像获取坡口宽度信息； 将获取 的坡口高度和宽度信息 融合得到坡口三维信息 。 4.根据权利要求1所述的基于沉积尺寸的中厚板多层多道焊接轨迹优化方法， 其特征 在于， 所述S2中将打底焊层横截面近似看成椭圆的焊道横截面积的计算公式为: 其中， S为焊道横截面积， d为焊丝直径， Vf为送丝速度， Vw为焊接速度， a为熔敷系数； 焊层层高计算公式为 焊道宽度计算公式为 5.根据权利要求1所述的基于沉积尺寸的中厚板多层多道焊接轨迹优化方法， 其特征 在于， 所述S3中焊接层数和各层焊接道数是将填充焊层焊道横截面积近似看成圆形， 焊接 参数与打底焊层相同， 填充焊层的沉积是逐层进行， 并且通过考虑打底层的单轨道尺寸在 其上的沉积， 填充焊层焊道横截面半径 总宽度wt＝w+N×St， 总高Ht＝h+(n‑1)r， 其中N每层焊接道数， n 为焊接层数， St为圆形焊道中心 距。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115502601 A 2基于沉积尺寸 的中厚板多层多道焊接轨 迹优化方法 技术领域 [0001]本发明涉及 一种焊接方法， 尤其涉及基于沉积尺寸的中厚板多层多道焊接轨迹优 化方法。 背景技术 [0002]中厚板材焊接技术被广泛应用于桥梁、 船舶、 汽车等领域， 在实际焊接过程中， 会 遇到焊缝较宽， 板材过厚的情况， 单道次焊接根本不能保证焊接质量， 因此多层多道焊接成 了焊接大坡口工件的主要手段之一。 针对工艺较为复杂的焊接过程， 要求工人重复多次焊 接， 焊接质量 不能保证良好的效果。 [0003]焊接过程中， 多层多道焊接的轨迹规划对焊接质量、 焊接连续性、 美观性均 有很大 的影响， 具有重要的研究意义， 保证各层焊接的平整、 均匀是多层多道焊接的关键所在。 因 此， 本发明针对厚板焊接提出一种基于沉积尺寸的中厚板多层多道焊接轨迹优化方法， 以 满足焊接质量和智能化需求。 发明内容 [0004]为解决上述技术问题， 本发明的目的在于： 提供一种效率高， 节省人力和焊接成 本， 适用范围广的， 基于沉积尺寸的中厚板多层多道焊接 轨迹优化方法。 [0005]为了达到上述发明目的本发明所采取的技 术方案如下： [0006]基于沉积尺寸的中厚板多层多道焊接 轨迹优化方法， 包括以下步骤： [0007]S1:获取待焊工件的坡口尺寸信息， 通过双 BP神经网络模型根据确定焊接参数； [0008]S2:根据所述焊接参数确定打底焊缝截面积， 将打底焊缝截面形状看似成椭圆， 据 计算得出打底焊缝层高和宽度； [0009]S3:根据投影结构光和阴影形状复合视觉系统的焊缝轮廓快速检测出每一层的实 际坡口宽度和剩余总高度； 根据确定的打底焊缝宽度和层高， 将填充层焊缝看作圆形焊缝， 得出填充层焊缝宽度和层高， 以此计算之后填充各层的焊接道数以及焊接层数， 完成整个 焊接过程 [0010]与现有技 术相比， 本发明具有如下技 术效果： [0011]1)利用由焊缝尺寸预测焊接工艺参数和由焊接工艺参数预测焊缝尺寸的2个BP神 经网络模型。 该模型有助于合理选取所需的焊接工艺参数， 并对该焊接工艺参数条件下所 能获得的焊缝几何尺寸进行准确预测， 此预测值可作为所选焊接工艺参数是否合适的依 据。 这对合理选取焊接 工艺参数、 成形零件的分层切片及其 堆焊轨迹规划具有指导 意义。 [0012]2)对于视觉方法， 主动视觉方法比被动视觉方法具有更高的重建精度。 其中， 虽然 激光结构光视觉的重建精度最高， 但其扫描过程效率低， 激光平面的标定复杂。 同时， 要考 虑摄像机采集频率与运动机构运动频率之 间的关系， 形态学恢复中存在信号丢失和尺度失 真等问题。 编 码结构光视觉具有相对较快的重 建速度， 与线性阵列光相比， 区域阵列光的优 势明显。 投影结构光和阴影形状复合视觉系统获取待焊工件的坡口尺寸信息， 正弦条纹投说　明　书 1/4 页 3 CN 115502601 A 3