(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 202211187436.7 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫 200号 (72)发明人 韩静　赵洋　陆骏　赵壮　柏连发　 张毅　 (74)专利代理 机构 南京苏创专利代理事务所 (普通合伙) 32273 专利代理师 石嘉蓉 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/60(2017.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种多层多道焊 接余高预测方法 (57)摘要 本申请涉及一种多层多道焊接余高预测方 法， 其特征在于， 包括以下步骤： 利用焊接系统进 行多层多道焊接； 利用实时图像采集系统实时采 集位于每条焊缝上的熔覆层图像； 利用三维系统 与每条焊缝上熔覆层图像对应的三维点云数据， 对每条焊缝上的多层熔覆层建立三维模型， 并计 算和记录每条焊缝上相邻两层熔覆层的余高差， 为余高增量； 每道焊缝上各个余高增量的累加值 即为该焊缝的余高； 将焊缝三维模 型及对应的余 高增量， 输入回归计算网络， 结合余高预测计算 值和实际值， 拟合熔池图像与余高的对应关系， 建立余高预测模 型； 将预处理后的熔覆层图像输 入余高预测模型中， 得到余高预测值。 本申请通 过改进实现了应用领域的突破， 强化了处理能力 和速度。 权利要求书1页 说明书4页 附图8页 CN 115294105 A 2022.11.04 CN 115294105 A 1.一种多层多道焊接余高预测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一： 利用C MT焊接系统进行多层多道焊接； 步骤二： 利用实时图像采集系统实时采集 位于每条焊缝 上的熔覆层图像； 步骤三： 利用三维系统结合每条焊缝上熔覆层图像对应的三维点云数据， 对每条焊缝 上的多层熔覆层建立三维模型， 并计算和记录每条焊缝上相邻两层熔覆层的余高差， 记为 余高增量； 每道焊缝 上各个余高增量的累加值即为该焊缝的余高； 步骤四： 将步骤三得到的焊缝三维模型及其对应的余高增量， 输入回归计算网络， 结合 余高预测计算 值和实际值， 拟合熔池图像与余高的对应关系， 建立 余高预测模型； 步骤五： 将实时采集的熔覆层图像， 进行大小调整后输入步骤四建立的余高预测模型 中， 得到余高预测值。 2.根据权利要求1所述的余高预测方法， 其特征在于， 所述步骤二的实时图像采集系统 单色CCD相机、 激光器和计算机， 所述激光器连接CMT焊接系统， 在焊接过程中对焊缝进 行标 记， 用于图像采集中过程的焊缝与熔覆层图像对应。 3.根据权利要求2所述的余高预测方法， 其特征在于， 所述步骤二的实时图像采集系统 还包括用于提升处理速度的CMT同步触发系统， 所述CMT同步触发系统包括控制单色CCD相 机的FCPA模块进行多路同步指令发出。 4.根据权利要求1所述的余高预测方法， 其特征在于， 所述步骤三的三维系统包括数据 处理系统以及用于计算和记录的计算机； 所述数据处理系统平滑填补所述三 维点云数据的 数据孔洞。 5.根据权利要求1所述的余高预测方法， 其特征在于， 所述步骤四的回归计算网络包括 使用跳层连接的残差网格结构， 利用该残差网络结构 简化模型处 理和学习难度。 6.根据权利要求1所述的余高预测方法， 其特征在于， 所述步骤五的大小调 整包括将原 始1920×350mm调整为512 ×512mm。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115294105 A 2一种多层多道焊接余高预测方 法 技术领域 [0001]本申请涉及焊接质量检测领域， 尤其涉及一种多层多道焊接余高预测方法。 背景技术 [0002]在当下CMT （cold  metal transfer， 冷金属过渡焊接） 焊接技术中， 当焊接焊脚尺 寸大于10 mm时， 往往会采用多层 多道焊接方式， 以弥补使用单层多道焊时的坡度大、 熔化金 属易下垂的问题。 但在实际多层 多道焊接过程中， 层 ‑层、 道‑道、 层‑道之间会产生复杂的相 互影响， 母材和焊缝金属均会经历多次焊接热循环， 使得每道焊缝的温度场、 热应力场的分 布变得非常复杂， 从而导致工件形成极大 的温度梯度， 从而产生极不均匀的焊接热应力和 残余应力， 使得工件发生较大 的角变形； 同时多层多道焊的焊接过程中包括金属熔化和凝 固、 冷却时的相变、 焊接应力、 传热、 焊接变形等复杂的物理场过程， 因此， 在实际焊接过程 中想要得到一个焊接质量高、 焊缝成型好的结构件必须对以上这些因素进行有效控制， 而 一个易于得到的量 化焊接效果及性质的数值， 即是焊缝的余高。 [0003]在多层单道焊的实际应用当中， 对于焊缝余高的测量采用了诸多方法， 如发明 CN113290302A所公开的一种电弧焊余高定量预测方法， 该发 明结合视觉传感系统进行余高 量的预测， 以保证焊接效果。 由于多层多道焊接方式比多层单道焊的焊接方式， 其焊接点更 多， 熔覆层的结构情况更加复杂多变， 并且多道焊接位置的熔覆层结构， 会由于复杂物理场 影响而产生各自差异， 故运用已公开的发明中的余高预测方法， 在预测在前焊接道 次的余 高较为准确， 但在后焊接道次的余高误差极大。 发明内容 [0004]为了解决上述技术问题， 本申请提供一种多层多道焊接余高预测方法， 包括以下 步骤： 步骤一： 利用C MT焊接系统进行多层多道焊接； 步骤二： 利用实时图像采集系统实时采集 位于每条焊缝 上的熔覆层图像； 步骤三： 利用三维系统结合每条焊缝上熔覆层图像对应 的三维点云数据， 对每条 焊缝上的多层熔覆层建立三维模型， 并计算和记录每条焊缝上相邻两层熔覆层的余高差， 记为余高增量； 每道焊缝 上各个余高增量的累加值即为该焊缝的余高； 步骤四： 将步骤三得到的焊缝三维模型及其对应的余高增量， 输入回归计算网络， 结合余高预测计算 值和实际值， 拟合熔覆层图像与余高的对应关系， 建立 余高预测模型； 步骤五： 将预处理后的熔覆层图像输入步骤四建立的余高预测模型中， 得到余高 预测值。 [0005]进一步地， 所述步骤二的实时图像采集系统单色CCD相机、 激光器和计算机， 所述 激光器连接CMT焊接系统， 在焊接过程中对焊缝进 行标记， 用于图像采集中过程的焊缝与熔 池图像对应。 [0006]所述步骤二的实时图像采集系统还包括用于提升处理速度的CMT同步触发系统，说　明　书 1/4 页 3 CN 115294105 A 3