曲面堆焊方法、系统、计算机存储介质及电子设备

技术领域

本发明属于堆焊技术领域，具体涉及一种曲面堆焊方法、系统、计算机存储介质及电子设备。

背景技术

在工业生产制造中焊接起到非常重要的作用，其中在进行材料表面改性时通常采用堆焊技术，通过堆焊技术能够对零件进行制造修复，降低生产成本，延长使用寿命。现有的堆焊技术的自动化程度低，通常采用人工手工堆焊进行生产加工，由于曲面堆焊层的结构较为复杂，导致自动化堆焊技术应用较为困难，市面上急需提供一种能够提高自动化程度的曲面堆焊方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种曲面堆焊方法、系统、计算机存储介质及设备，不仅能够对曲面进行堆焊，还能够提高自动化程度，实现自动堆焊。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种曲面堆焊方法，能够用于对待堆焊部件的曲面区域进行堆焊，所述曲面堆焊方法包括以下步骤：S1、获取所述待堆焊部件的外形轮廓信息和成品工件的预设外形信息并分别对所述外形轮廓信息和所述预设外形信息进行建模；S2、将所述外形轮廓信息与所述预设外形信息进行比较，获得需要对所述待堆焊部件的曲面区域进行堆焊的待堆焊区域及待堆焊区域参数；S3、根据所述待堆焊区域参数计算所述待堆焊区域需要堆焊的堆焊层数与每层分别对应的堆焊厚度和堆焊宽度，并根据每层对应的堆焊宽度计算每层堆焊的道数；S4、根据所述堆焊厚度、所述堆焊宽度和每层堆焊的道数设定堆焊设备的堆焊参数，对所述待堆焊区域进行自动堆焊。

根据本发明实施例的曲面堆焊方法，通过对比待堆焊部件的外形轮廓信息与预设外形信息，获得待堆焊区域以及待堆焊区域参数，根据待堆焊区域参数计算得到堆焊层数以及堆焊的道数，并根据堆焊厚度、堆焊宽度以及堆焊的道数设定堆焊参数，实现对于待堆焊区域的自动堆焊，提高堆焊的自动化程度，降低人工成本，提高堆焊效率。

根据本发明一个实施例，步骤S1中，采用激光扫描、图像处理或者接触测量方法获取所述外形轮廓信息和/或所述预设外形信息。

根据本发明一个实施例，所述的曲面堆焊方法还包括以下步骤：S5、在完成当前焊层的堆焊后，自动进行下一层堆焊，重复直至焊完最后一层。

根据本发明一个实施例，步骤S5中，所述待堆焊部件可活动以在完成当前焊层堆焊后活动至下一层堆焊区域的起点或终点。

根据本发明一个实施例，步骤S5中，控制所述待堆焊部件旋转或者翻转以进行堆焊定位。

根据本发明一个实施例，所述待堆焊部件的外表面和/或内表面设有所述曲面区域。

根据本发明一个实施例，所述待堆焊部件为磨盘或辊套。

根据本发明一个实施例，所述的曲面堆焊方法还包括以下步骤：S6、在对所述待堆焊区域堆焊完至少一层后，再次获取所述待堆焊部件的最新外形轮廓信息，并将获取的所述最新外形轮廓信息与所述预设外形信息再次进行比较，获得所述待堆焊区域最新的待堆焊区域参数，重复步骤S3和步骤S4，直至堆焊完成。

第二方面，本发明实施例提供一种曲面堆焊系统，能够用于对待堆焊部件的曲面区域进行堆焊，所述曲面堆焊系统包括：信息获取模块，所述信息获取模块能够获取待堆焊部件的外形轮廓信息和成品工件的预设外形信息，并分别对所述外形轮廓信息和所述预设外形信息进行建模；信息比对模块，所述信息比对模块能够将所述外形轮廓信息与所述预设外形信息进行比较，获得需要对所述待堆焊部件的曲面区域进行堆焊的待堆焊区域及待堆焊区域参数；信息处理模块，所述信息处理模块能够根据所述待堆焊区域参数计算待堆焊区域需要堆焊的堆焊层数与每层分别对应的堆焊厚度和堆焊宽度，并根据每层对应的堆焊宽度计算每层堆焊的道数；堆焊模块，所述堆焊模块能够根据所述堆焊厚度、所述堆焊宽度和每层堆焊的道数设定堆焊设备的堆焊参数，对所述待堆焊区域进行自动堆焊。

根据本发明一个实施例，所述的曲面堆焊系统还包括：驱动模块，所述驱动模块能够控制所述待堆焊部件旋转或者翻转以进行堆焊定位。

根据本发明一个实施例，在堆焊时，所述待堆焊部件对应的待堆焊区域的表面与所述堆焊模块的焊头始终垂直止抵。

第三方面，本发明实施例提供一种计算机存储介质，包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现上述任一项所述的方法。

第四方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，所述处理器用于调用并执行所述一条或多条计算机指令，从而实现如上述任一项所述的方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的曲面堆焊方法的流程示意图；

图2是根据本发明一实施例的曲面堆焊方法的示意图；

图3是图2(e)的放大示意图；

图4是图2(f)的放大示意图；

图5是图2中B区域的放大示意图；

图6是图2中C区域的放大示意图；

图7是图2中D区域的放大示意图；

图8是图2中E区域的放大示意图；

图9是根据本发明又一实施例的曲面堆焊方法的示意图；

图10是图9中F区域的放大示意图；

图11是图9中G区域的放大示意图；

图12是图9中H区域的放大示意图；

图13是根据本发明实施例的电子设备的示意图。

附图标记：

电子设备300；

存储器310；操作系统311；应用程序312；

处理器320；网络接口330；输入设备340；硬盘350；显示设备360。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的曲面堆焊方法。

如图1至图12所示，根据本发明实施例的曲面堆焊方法，能够用于对待堆焊部件的曲面区域进行堆焊，曲面堆焊方法包括以下步骤：

S1、获取待堆焊部件的外形轮廓信息和成品工件的预设外形信息并分别对外形轮廓信息和预设外形信息进行建模。

S2、将外形轮廓信息与预设外形信息进行比较，获得需要对待堆焊部件的曲面区域进行堆焊的待堆焊区域及待堆焊区域参数。

S3、根据待堆焊区域参数计算待堆焊区域需要堆焊的堆焊层数与每层分别对应的堆焊厚度和堆焊宽度，并根据每层对应的堆焊宽度计算每层堆焊的道数。

S4、根据堆焊厚度、堆焊宽度和每层堆焊的道数设定堆焊设备的堆焊参数，对待堆焊区域进行自动堆焊。

换言之，根据本发明实施例的曲面堆焊方法，能够在待堆焊部件的曲面区域进行堆焊，从而能够实现对于曲面区域的修补。在堆焊前，首先，分别获取待堆焊部件的外形轮廓信息以及对应的成本工件的预设外形信息，并且分别对获取的外形轮廓信息以及预设外形信息进行建模，然后，对外形轮廓信息以及预设外形信息进行比较，目的在于通过比较获取曲面区域上的待堆焊区域以及该待堆焊区域参数，例如外形、位置等参数信息。随后，根据获取的待堆焊区域参数计算待堆焊区域需要堆焊的层数以及每层对应的堆焊厚度和堆焊宽度，并根据堆焊宽度计算得到每层堆焊的道数，也就是说，在堆焊前预设了每层的堆焊参数，为后续的自动化堆焊预设了参数，最后可以根据预设的参数进行自动化堆焊，实现对于曲面区域的多层堆焊，能够精确控制堆焊的厚度，并且能够实现一层或多层的自动化堆焊。

由此，根据本发明实施例的曲面堆焊方法能够对曲面区域进行自动化堆焊，并且操作方法简便，提高了堆焊自动化程度，提高了生产效率，降低了生产成本。

在本发明的一些具体实施方式中，步骤S1中，采用激光扫描、图像处理或者接触测量方法获取外形轮廓信息和/或预设外形信息，也就是说，可以通过多种方式自动获取外形信息，精确度高，便于建模以及后续对于外形轮廓信息与预设外形信息的比较。

根据本发明的一个实施例，曲面堆焊方法还包括以下步骤：S5、在完成当前焊层的堆焊后，自动进行下一层堆焊，重复直至焊完最后一层，能够进一步提高堆焊自动化程度，不需要人工手动调节。

在本发明的一些具体实施方式中，步骤S5中，待堆焊部件可活动以在完成当前焊层堆焊后活动至下一层堆焊区域的起点或终点，也就是说，待堆焊部件可活动，在对当前焊层进行堆焊完成后，通过使待堆焊部件相对于焊头发生相对活动，能够使焊头与下一层堆焊区域的起点或者终点的位置相对应。

可选地，步骤S5中，控制待堆焊部件旋转或者翻转以进行堆焊定位，其中旋转可以为往复旋转，在往复旋转的过程中可以依次实现多层堆焊，在进行翻转时，可以在待堆焊部件每翻转一圈时实现一层堆焊。

根据本发明的一个实施例，待堆焊部件的外表面和/或内表面设有曲面区域，也就是说，可以对待堆焊部件的外表面的曲面区域进行堆焊处理，也可以对待堆焊的内表面的曲面区域进行堆焊处理。

如图2至图12所示，可选地，待堆焊部件为磨盘或辊套，如图9至图12所示，当待堆焊部件为磨盘时，磨盘能够装载在载物平台上，载物平台能够带动或者驱动磨盘沿着与磨盘所在平面相垂直的平面进行往复旋转(如图9所示)，旋转角度可以控制调节。在堆焊时可以对磨盘的内表面的曲面区域进行堆焊，具体在堆焊时，可以设定第一层堆焊路径为A’至B’，如图10所示，在沿着A’至B’的堆焊路径完成第一层堆焊后，磨盘可以进行反向旋转，如图11所示，焊头沿着B’至A’方向的路径进行第二层堆焊，反复直至焊完最后一层(如图12所示)。如图2至图8所示，当待堆焊部件为辊套时，辊套形成为柱形件，辊套可以装载在载物平台上，载物平台能够带动或者驱动辊套绕着辊套的中心轴向旋转，辊套相对于焊头发生相对运动，在完成第一层堆焊后，辊套可继续旋转(如图6所示)，在旋转一圈后待堆焊区域重新与焊头相对分布设置，焊头进行第二层堆焊(如图7所示)，如此往复。

根据本发明的一个实施例，曲面堆焊方法还包括以下步骤：S6、在对待堆焊区域堆焊完至少一层后，再次获取待堆焊部件的最新外形轮廓信息，并将获取的最新外形轮廓信息与预设外形信息再次进行比较，获得待堆焊区域最新的待堆焊区域参数，重复步骤S3和步骤S4，直至堆焊完成。也就是说，在堆焊的过程中可以更新最新的外形轮廓信息，对待堆焊区域参数进行修订，能够准确控制堆焊的厚度以及厚度变化，确保最终产品的外形轮廓信息和成品工件的预设外形信息一致，提高堆焊效果和产品质量。

下面结合具体实施例对本发明实施例的曲面堆焊方法进行详细说明。

实施例1

如图2至图8所示，首先采用激光扫描、图像处理以及接触测量等方法得到待堆焊的外形轮廓(如图2a和图5所示)，也就是待堆焊部件(辊套)的外形轮廓信息，其中需要说明的是，可以获取待堆焊部件的整体外形轮廓信息，也可以获取需要堆焊区域的外形轮廓信息，可以根据需要进行设置、调整。然后，如图2b所示，分别对待堆焊部件的外形轮廓信息以及预设外形信息进行建模并对比，得到待堆焊区域A(如图2c所示)。接着，如图2d所示，可以根据待堆焊区域A的厚度确定需要堆焊的层数N等信息(如图5所示，其中图5中虚线区域显示了1至N层的堆焊层数，其中靠近下方的待对焊部件的为第一层，最上方的是第N层)。随后，如图2e所示，根据每层的宽度确定每层堆焊的道数M并自动进行堆焊，例如第一层堆焊10道(如图6所示，其中图6中自左向右显示焊道1-1至焊道1-10)，对于每一个焊道，焊枪的轴线均需通过外形曲线的中心C。如图2所示，待堆焊部件可以旋转，在完成当前焊层堆焊后，待堆焊部件可以自动进行下一层堆焊(如图2f和图7所示，其中图7中自左向右显示焊道2-1至2-N)。最后，如图2g所示，重复上述过程直至焊完最后一层。需要说明的是，待堆焊部件的旋转方式以及一次旋转角度可以根据工艺需求进行调整。

实施例2

如图9至图12所示，首先采用激光扫描、图像处理以及接触测量等方法得到待堆焊的外形轮廓(如图9a所示)，也就是待堆焊部件(磨盘)的外形轮廓信息，其中需要说明的是，可以获取待堆焊部件的整体外形轮廓信息，也可以获取需要堆焊区域的外形轮廓信息，可以根据需要进行设置、调整。然后，如图9b所示，分别对待堆焊部件的外形轮廓信息以及预设外形信息进行建模并对比，得到待堆焊区域I(如图9c所示)。接着，可以根据待堆焊区域I的厚度确定需要堆焊的层数N等信息。随后，根据每层的宽度确定每层堆焊的道数M并自动进行堆焊，对于每一个焊道，焊枪的轴线均需通过外形曲线的中心C。如图9d和10所示，其中图9d中规划的待堆焊区域的上下两条曲线分别为原始轮廓线与磨损后的轮廓线，图10显示了磨盘的第一层堆焊。在完成当前焊层堆焊后，待堆焊部件可以自动进行下一层堆焊，待堆焊部件可以旋转。如图9e和图11所示，磨盘进行第二层堆焊。最后，如图9f和图12所示，重复上述过程直至焊完最后一层。需要说明的是，待堆焊部件的旋转方式以及一次旋转角度可以根据工艺需求进行调整。

总而言之，根据本发明实施例的曲面堆焊方法，通过比较待堆焊部件的外形轮廓信息与成品工件的预设外形信息，获取待堆焊区域以及待堆焊区域参数，预设后续堆焊工艺的参数，实现自动化堆焊，并且能够更新外形轮廓信息，提高堆焊的产品质量。

另外，本发明实施例还提供了一种曲面堆焊系统，能够用于对待堆焊部件的曲面区域进行堆焊，曲面堆焊系统包括：信息获取模块、信息比对模块、信息处理模块和堆焊模块。

具体地，信息获取模块能够获取待堆焊部件的外形轮廓信息和成品工件的预设外形信息，并分别对外形轮廓信息和预设外形信息进行建模，信息比对模块能够将外形轮廓信息与预设外形信息进行比较，获得需要对待堆焊部件的曲面区域进行堆焊的待堆焊区域及待堆焊区域参数，信息处理模块能够根据待堆焊区域参数计算待堆焊区域需要堆焊的堆焊层数与每层分别对应的堆焊厚度和堆焊宽度，并根据每层对应的堆焊宽度计算每层堆焊的道数，堆焊模块能够根据堆焊厚度、堆焊宽度和每层堆焊的道数设定堆焊设备的堆焊参数，对待堆焊区域进行自动堆焊。

根据本发明的一个实施例，曲面堆焊系统还包括驱动模块，驱动模块能够控制待堆焊部件旋转或者翻转以进行堆焊定位，便于控制待堆焊部件相对于焊头活动。

在本发明的一些具体实施方式中，在堆焊时，待堆焊部件对应的待堆焊区域的表面与堆焊模块的焊头始终垂直止抵，在待堆焊部件进行活动时，焊头同时也发生角度以及位置的移动，从而可以保证焊头在堆焊时始终与待堆焊区域的曲面表面进行垂直止抵。

总而言之，根据本发明实施例的曲面堆焊系统能够自动堆焊完一层或多层，具有自动化程度强、能够减小堆焊所需时间、降低劳动强度等优点。

另外，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现上述任一所述的曲面堆焊方法。

也就是说，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时，使得所述处理器执行上述任一所述的曲面堆焊方法。

如图13所示，本发明实施例提供了一种电子设备300，包括存储器310和处理器320，所述存储器310用于存储一条或多条计算机指令，所述处理器320用于调用并执行所述一条或多条计算机指令，从而实现上述任一所述的方法。

也就是说，电子设备300包括：处理器320和存储器310，在所述存储器310中存储有计算机程序指令，其中，在所述计算机程序指令被所述处理器运行时，使得所述处理器320执行上述任一所述的方法。

进一步地，如图13所示，电子设备300还包括网络接口330、输入设备340、硬盘350、和显示设备360。

上述各个接口和设备之间可以通过总线架构互连。总线架构可以是可以包括任意数量的互联的总线和桥。具体由处理器320代表的一个或者多个中央处理器(CPU)，以及由存储器310代表的一个或者多个存储器的各种电路连接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其它电路连接在一起。可以理解，总线架构用于实现这些组件之间的连接通信。总线架构除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线，这些都是本领域所公知的，因此本文不再对其进行详细描述。

所述网络接口330，可以连接至网络(如因特网、局域网等)，从网络中获取相关数据，并可以保存在硬盘350中。

所述输入设备340，可以接收操作人员输入的各种指令，并发送给处理器320以供执行。所述输入设备340可以包括键盘或者点击设备(例如，鼠标，轨迹球(trackball)、触感板或者触摸屏等。

所述显示设备360，可以将处理器320执行指令获得的结果进行显示。

所述存储器310，用于存储操作系统运行所必须的程序和数据，以及处理器320计算过程中的中间结果等数据。

可以理解，本发明实施例中的存储器310可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM)，其用作外部高速缓存。本文描述的装置和方法的存储器310旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在一些实施方式中，存储器310存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统311和应用程序312。

其中，操作系统311，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序312，包含各种应用程序，例如浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序312中。

上述处理器320，当调用并执行所述存储器310中所存储的应用程序和数据，具体的，可以是应用程序312中存储的程序或指令时，将第一集合和第二集合中的一者分散发送至所述第一集合和第二集合中的另一者所分布的节点，其中，所述另一者分散存储于至少两个节点；并根据所述第一集合的节点分布和所述第二集合的节点分布，分节点地进行交集处理。

本发明上述实施例揭示的方法可以应用于处理器320中，或者由处理器320实现。处理器320可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器320中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器320可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器310，处理器320读取存储器310中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

具体地，处理器320还用于读取所述计算机程序，执行上述任一所述的方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述收发方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。