本发明属于输电塔加固，尤其涉及一种输电塔塔腿现场自动焊接方法及系统。
背景技术：
1、架空输电线路输电塔广泛分布于各种地质环境和自然环境中，受腐蚀介质、外力和采空等因素影响将造成输电塔局部发生损伤，尤其是塔腿腐蚀损伤已经成为输电塔较为普遍的一种损伤形式，在沿海地区、重工业污染地区和土壤微生物等污染环境中塔腿腐蚀损伤尤为明显，腐蚀严重者造成塔材显著减薄，导致输电塔承载能力大幅度降低。同时，服役中的输电塔塔腿工作应力处于较高水平，一旦发生承载力下降将对输电塔的安全构成严重威胁，增大倒塔风险。
2、随着极端天气频繁发生、叠加输电塔老化以及家族性设计缺陷等问题，需进行补强加固的输电塔数量较多。传统的输电塔塔腿焊接加固主要采用人工作业模式，但是塔腿现场焊接存在焊缝数量多、焊接操作空间狭小等特点，导致人工焊接的方式存在工作效率低、成本高，对焊工的技能水平要求也高，而且受人员性格、情绪和环境影响因素较大，设备维护质量不稳定等问题；基于此，通过对自动焊接装置的应用，解决现场人工焊接存在的问题，推动输电塔运维向智能化、自动化方向转型升级。目前，用于输电塔塔腿现场焊接的自动焊接装置现场作业时，需要根据塔腿加固结构尺寸形状，以及焊接轨迹进行参数设置，以满足焊接轨迹的准确性；然而，输电角钢塔塔型不同，其塔腿尺寸形状也不相同，即使同一塔型呼高不同，其塔腿尺寸也不尽相同，另外，在加工或安装过程中塔腿各部件尺寸也可能存在不同程度的偏差，同时，塔腿的焊接位置和焊接轨迹复杂，包括立焊、橫焊和倾斜焊等，这就需要在每一个塔脚焊接前，均需要按照待焊塔腿结构的实际形状尺寸和轨迹对焊接参数进行设置、调整，甚至需要现场示教，严重影响焊接作业效率；并且，塔脚空间结构设计和布置有斜材，主要起到支撑作用，以确保输电塔的稳定性，这就导致焊枪在进行自动焊接过程中可能会与斜材等产生碰撞，影响焊接进程以及焊接效率和质量。
技术实现思路
1、本发明为了解决上述问题，提出了一种输电塔塔腿现场自动焊接方法及系统，本发明在预设的专家库中调取满足焊接轨迹数量、长度和方向的焊接策略，在塔腿焊接前，不需要按照待焊塔腿的实际尺寸和轨迹形状进行焊接参数的设置或调整，而是直接在专家库中调取满足需求的焊接策略，提高了焊接作业效率；在确定焊接策略后，根据障碍物在焊接轨迹上的起点和终点，以及障碍物距离焊接表面的距离，确定允许的焊接空间尺寸，以此为根据对焊接策略中的焊接轨迹和顺序进行调整，避免了横梁或斜梁等障碍物对焊接的影响。
2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
3、第一方面，本发明提供了一种输电塔塔腿现场自动焊接方法，包括：
4、获取待焊塔腿所有焊接轨迹上的焊接开始点坐标和焊接终点坐标，障碍物在焊接轨迹上的起点和终点，以及障碍物距离焊接表面的距离；
5、根据所有的焊接开始点坐标和焊接终点坐标，确定焊接轨迹的数量、长度和方向；
6、根据焊接轨迹的数量、长度和方向，在预设的专家库中调取焊接策略；其中，所述专家库中保存有满足多种焊接轨迹数量、长度和方向的焊接策略；
7、根据障碍物在焊接轨迹上的起点和终点，以及障碍物距离焊接表面的距离，确定允许的焊接空间尺寸；根据允许的焊接空间尺寸，对所述焊接策略中的焊接轨迹和顺序进行调整，得到调整后的焊接策略；
8、利用调整后的焊接策略进行焊接。
9、进一步的，确定坐标点前，对焊枪坐标系进行标定；具体的，在焊枪所在空间选择一个固定点，将焊枪以三个不同的姿态移至所述固定点；将焊枪垂直移至所述固定点，保持垂直姿态不变，利用基坐标移动，在水平方向移动预设的一段距离，得到焊枪坐标系x轴方向；回到所述固定点，垂直往上移动预设的一段距离，确定焊枪坐标系z轴方向。
10、进一步的，焊接开始点和焊接终点的数量相等，焊接轨迹的数量等于焊接开始点的数量，焊接轨迹的长度等于焊接轨迹中焊接开始点和焊接终点间的距离，焊接方向为焊接轨迹中焊接开始点指向焊接终点的方向。
11、进一步的，在所述专家库中寻找焊接轨迹数量、长度和方向，与待焊塔腿确定的焊接轨迹数量、长度和方向分别相同时对应的焊接策略；
12、首先在所述专家库中筛选焊接轨迹数量相等的焊接策略，然后在剩余的焊接策略中筛选各焊接轨迹对应长度相等的焊接策略，最后筛选各焊接轨迹对应方向相同的焊接策略；如果焊接轨迹数量不相等，则重新进行示教焊接，并将焊接过程作为新的焊接策略保存到所述专家库中，否则继续比较焊接轨迹的长度；如果焊接轨迹的长度差大于预设长度误差值，则重新进行示教焊接，并将焊接过程作为新的焊接策略保存到所述专家库中，否则继续比较焊接轨迹的方向；如果焊接轨迹方向角的差大于预设角度误差值，则重新进行示教焊接，并将焊接过程作为新的焊接策略保存到所述专家库中。
13、进一步的，对专家库中预存的所有焊接策略，按照焊接轨迹数量、长度和方向确定一个推荐系数；根据待焊塔腿确定的焊接轨迹数量、长度和方向确定一个对比系数；先将专家库中推荐系数和对比系数差的绝对值超出预设范围的焊接策略删除后，再进行焊接轨迹数量、长度和方向对比；推荐系数为：
14、
15、其中，为推荐参数；为焊接轨迹数量；为长度，既焊接开始点坐标和焊接终点坐标的长度，其中， i=1，2… m， m为焊接轨迹的数量；为方向；、和为权重
16、进一步的，进行示教焊接时，焊接指令的确定过程包括：
17、设定到手动焊接模式，确定焊枪坐标和工件坐标；拖动机器人进行直线焊接示教，确定程序起始点、焊接开始点、焊接结束点和程序结束点，所述焊接开始点与所述焊接结束点在一条直线上；
18、将焊枪移动并停留到所述程序起始点位置，添加程序起始点的示教点；依次将焊枪移动并停留到所述焊接开始点、所述焊接结束点和所述程序结束点位置，并添加焊接开始点的示教点、焊接结束点的示教点和程序结束点的示教点；添加所述程序起始点到所述程序结束点的测试程序；在手动模式下运行程序，验证所述程序起始点、所述焊接开始点、所述焊接结束点和所述程序结束点的正确性；
19、切换至自动焊接模式，调节机器人速度；切换到手动焊接模式，焊枪光标移动到所述焊接开始点上，添加起弧指令；把焊枪光标移动到所述焊接结束点上，添加收弧指令；切换到自动焊接模式。
20、进一步的，如果障碍物最低点到焊接表面的距离小于焊枪工作时的最小高度，或焊枪的倾斜焊接距离小于障碍物到对应焊接终点的距离时，将焊接障碍物的起点作为焊接终点，将障碍物所在的焊接轨迹拆分为两个轨迹，分别在障碍物的两端通过倾斜焊枪进行焊接。
21、第二方面，本发明还提供了一种输电塔塔腿现场自动焊接系统，包括：
22、数据采集模块，被配置为：获取待焊塔腿所有焊接轨迹上的焊接开始点坐标和焊接终点坐标，障碍物在焊接轨迹上的起点和终点，以及障碍物距离焊接表面的距离；
23、焊接轨迹确定模块，被配置为：根据所有的焊接开始点坐标和焊接终点坐标，确定焊接轨迹的数量、长度和方向；
24、焊接策略确定模块，被配置为：根据焊接轨迹的数量、长度和方向，在预设的专家库中调取焊接策略；其中，所述专家库中保存有满足多种焊接轨迹数量、长度和方向的焊接策略；
25、焊接策略调整模块，被配置为：根据障碍物在焊接轨迹上的起点和终点，以及障碍物距离焊接表面的距离，确定允许的焊接空间尺寸；根据允许的焊接空间尺寸，对所述焊接策略中的焊接轨迹和顺序进行调整，得到调整后的焊接策略；
26、焊接控制模块，被配置为：利用调整后的焊接策略进行焊接。
27、进一步的，输电塔塔腿现场自动焊接系统包括一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的输电塔塔腿现场自动焊接方法的步骤。
28、进一步的，输电塔塔腿现场自动焊接系统包括一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现了第一方面所述的输电塔塔腿现场自动焊接方法的步骤。
29、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
30、本发明根据所有的焊接开始点坐标和焊接终点坐标，确定焊接轨迹的数量、长度和方向后，在预设的专家库中调取满足焊接轨迹数量、长度和方向的焊接策略，在塔腿焊接前，不需要按照待焊塔腿的实际尺寸和轨迹形状进行焊接参数的设置或调整，而是直接在专家库中调取满足需求的焊接策略，提高了焊接作业效率；在确定焊接策略后，根据障碍物在焊接轨迹上的起点和终点，以及障碍物距离焊接表面的距离，确定允许的焊接空间尺寸，以此为根据对焊接策略中的焊接轨迹和顺序进行调整，避免了横梁或斜梁等障碍物对焊接的影响，进一步保证了焊接效率和质量。
1.输电塔塔腿现场自动焊接方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的输电塔塔腿现场自动焊接方法，其特征在于，确定坐标点前，对焊枪坐标系进行标定；具体的，在焊枪所在空间选择一个固定点，将焊枪以三个不同的姿态移至所述固定点；将焊枪垂直移至所述固定点，保持垂直姿态不变，利用基坐标移动，在水平方向移动预设的一段距离，得到焊枪坐标系x轴方向；回到所述固定点，垂直往上移动预设的一段距离，确定焊枪坐标系z轴方向。
3.如权利要求1所述的输电塔塔腿现场自动焊接方法，其特征在于，焊接开始点和焊接终点的数量相等，焊接轨迹的数量等于焊接开始点的数量，焊接轨迹的长度等于焊接轨迹中焊接开始点和焊接终点间的距离，焊接方向为焊接轨迹中焊接开始点指向焊接终点的方向。
4.如权利要求1所述的输电塔塔腿现场自动焊接方法，其特征在于，在所述专家库中寻找焊接轨迹数量、长度和方向，与待焊塔腿确定的焊接轨迹数量、长度和方向分别相同时对应的焊接策略；首先在所述专家库中筛选焊接轨迹数量相等的焊接策略，然后在剩余的焊接策略中筛选各焊接轨迹对应长度相等的焊接策略，最后筛选各焊接轨迹对应方向相同的焊接策略；如果焊接轨迹数量不相等，则重新进行示教焊接，并将焊接过程作为新的焊接策略保存到所述专家库中，否则继续比较焊接轨迹的长度；如果焊接轨迹的长度差大于预设长度误差值，则重新进行示教焊接，并将焊接过程作为新的焊接策略保存到所述专家库中，否则继续比较焊接轨迹的方向；如果焊接轨迹方向角的差大于预设角度误差值，则重新进行示教焊接，并将焊接过程作为新的焊接策略保存到所述专家库中。
5.如权利要求4所述的输电塔塔腿现场自动焊接方法，其特征在于，对专家库中预存的所有焊接策略，按照焊接轨迹数量、长度和方向确定一个推荐系数；根据待焊塔腿确定的焊接轨迹数量、长度和方向确定一个对比系数；先将专家库中推荐系数和对比系数差的绝对值超出预设范围的焊接策略删除后，再进行焊接轨迹数量、长度和方向对比；推荐系数为：
6.如权利要求4所述的输电塔塔腿现场自动焊接方法，其特征在于，进行示教焊接时，焊接指令的确定过程包括：
7.如权利要求1所述的输电塔塔腿现场自动焊接方法，其特征在于，如果障碍物最低点到焊接表面的距离小于焊枪工作时的最小高度，或焊枪的倾斜焊接距离小于障碍物到对应焊接终点的距离时，将焊接障碍物的起点作为焊接终点，将障碍物所在的焊接轨迹拆分为两个轨迹，分别在障碍物的两端通过倾斜焊枪进行焊接。
8.输电塔塔腿现场自动焊接系统，其特征在于，包括：
9.如权利要求8所述的输电塔塔腿现场自动焊接系统，包括一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1-7任一项所述的输电塔塔腿现场自动焊接方法的步骤。
10.如权利要求8所述的输电塔塔腿现场自动焊接系统，包括一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现了如权利要求1-7任一项所述的输电塔塔腿现场自动焊接方法的步骤。
