一种加热火枪头的校正方法及装置

摘要

本发明公开了一种加热火枪头的校正方法及装置，其中校正方法包括：选火枪头中轴两侧对称的位置作为检测点，以相同角度分别测量检测点到焊接板面的距离；判断检测到的距离是否相等，如果是，则保持火枪头角度不变，结束；如果否，则结合该距离的差值，计算火枪头的偏移角度；按照偏移角度，实时转动火枪头，以实现校正。通过距离的检测能够在加工过程中准确的、实时的检测出火枪头与加工面之间的不垂直情况，并通过计算的方式得到火枪头距离与焊接板面垂直所需偏移的角度，并通过准确控制实时控制火枪头动作扭转偏移角度；一直保持火枪头垂直于焊接板面，令待加工的外板以理想角度受热，提高了工作效率。

权利要求

1.一种加热火枪头的校正方法，其特征在于，包括：

选火枪头中轴两侧对称的位置作为横向检测点，以相同的预设角度θ分别测量横向检测点到焊接板面的距离；

判断检测到的距离是否相等，如果是，则保持火枪头角度不变，结束；如果否，则结合该距离的差值，计算火枪头的偏移角度；

按照所述偏移角度，实时转动火枪头，以校正火枪头的焊接角度。

2.根据权利要求1所述的加热火枪头的校正方法，其特征在于，所述计算火枪头的偏移角度包括：获取该距离的差值EX，获取两个所述横向检测点以所述预设角度投影在所述焊接板面上的投影点距离DX，获取检测到距离较小的横向检测点对应的投影点关于所述火枪头的中轴的对称点距离该投影点之间的中轴投影距离LX；

计算所述偏移角度的大小，记为αX：

3.根据权利要求2所述的加热火枪头的校正方法，其特征在于，获取检测到距离较小的横向检测点对应的投影点关于所述火枪头的中轴的对称点距离该投影点之间的中轴投影距离LX，包括：获取距离较小的横向检测点对应的横向检测点距离所述焊接板面的距离HX1，计算中轴投影距离：LX＝2R-2HX1cosθ，

其中R为所述横向检测点距离所述火枪头中轴的距离，θ为所述预设角度。

4.根据权利要求3所述的加热火枪头的校正方法，其特征在于，获取两个所述横向检测点以所述预设角度投影在所述焊接板面上的投影点距离DX，包括：计算投影点距离DX：

5.根据权利要求4所述的加热火枪头的校正方法，其特征在于，所述预设角度θ的设置范围为：n为预设倍数值，L为横向检测点在平行火枪头中轴的方向上距离火枪头尖端的距离。

6.根据权利要求1至5任一项所述的加热火枪头的校正方法，其特征在于，还包括：选火枪头中轴两侧对称的位置作为纵向检测点，所述纵向检测点之间的连线垂直所述横向检测点之间的连线，以相同的预设角度θ分别测量纵向检测点到焊接板面的距离；

判断检测到的距离是否相等，如果是，则保持火枪头角度不变，结束；如果否，则结合该距离的差值，计算火枪头在纵向的偏移角度；

按照所述偏移角度，在纵向内实时转动火枪头，以校正火枪头的焊接角度。

7.一种加热火枪头的校正装置，其特征在于，包括：

激光传感器，分别以预设的距离R对称设置于火枪头中轴两侧，所述激光传感器均以相同的预设角度θ对准所述火枪头尖端下方位置；

处理器，与所述激光传感器电气连接，用于判断各个所述激光传感器得到的距离值是否相等，计算火枪头需要的偏移角度；

校正传动结构，与所述处理器电气连接，由所述处理器控制动作调整所述火枪头的角度。

8.根据权利要求7所述的加热火枪头的校正装置，其特征在于，还包括：传感器安装架，所述传感器安装架呈圆环状、安装固定于所述火枪头尾端，所述传感器安装架的中轴与所述火枪头的中轴重合，所述激光传感器安装连接于所述传感器安装架的圆环状边缘。

9.根据权利要求8所述的加热火枪头的校正装置，其特征在于，所述激光传感器包括两组在所述传感器安装架的圆环上、设置位置连线相互垂直的横向传感器及纵向传感器。

10.根据权利要求9所述的加热火枪头的校正装置，其特征在于，所述校正传动结构包括：用于在不同平面内转动所述火枪头的横向旋转机构及纵向旋转机构；所述横向传感器的连线与所述横向旋转机构的旋转平面平行，所述纵向传感器的连线与所述纵向旋转机构的旋转平面平行。

说明书

一种加热火枪头的校正方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及船舶制造技术领域，更具体地说，涉及一种加热火枪头的校正方法，还涉及一种加热火枪头的校正装置。

背景技术

[0002] 水火弯板，是一种弯制复杂曲度板和船体内部大型构件的主要工艺方法，广泛应用于船舶制造领域。影响水火弯板成型的两个主要影响因素是温度和焰道的规划，焰道的规划决定了船体复杂外板的成型类型，而温度决定了船体复杂外板的成型效果。

[0003] 根据加工经验，当火枪头与船体复杂外板的加热点所在的切面保持垂直时，热量最容易渗透进船体复杂外板，能够在最短的时间内使船体复杂外板发生塑形形变，提高加工效率。

[0004] 目前，水火弯板的成型大多采用扫描仪获取板的轮廓信息，再计算某一个加工点所在切平面的法向量，最后再将这个法向量转化为每一个轴的运动值，然后根据预先计算好的值，调节好火枪头的姿态，使其垂直放置在该工作点的位置，进行工作。

[0005] 然而，船体复杂外板在加工过程中会受热发生形变，火枪头预先设定好的加工姿态将无法保持与船体复杂外板加热点所在的切面垂直，而火枪头加工过程中的角度变化会令热量的渗入变差，降低了加工的效率。

[0006] 综上所述，如何有效地解决火枪头在加工过程中，难以保持与加工平面的垂直，导致加工效率降低等的技术问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

[0007] 有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种加热火枪头的校正方法，该加热火枪头的校正方法可以有效地解决火枪头在加工过程中，难以保持与加工平面的垂直，导致加工效率降低等的技术问题，本发明的第二个目的是提供一种加热火枪头的校正装置。

[0008] 为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

[0009] 一种加热火枪头的校正方法，包括：

[0010] 选火枪头中轴两侧对称的位置作为横向检测点，以相同的预设角度θ分别测量横向检测点到焊接板面的距离；

[0011] 判断检测到的距离是否相等，如果是，则保持火枪头角度不变，结束；如果否，则结合该距离的差值，计算火枪头的偏移角度；

[0012] 按照所述偏移角度，实时转动火枪头，以校正火枪头的焊接角度。

[0013] 优选的，上述加热火枪头的校正方法中，所述计算火枪头的偏移角度包括：

[0014] 获取该距离的差值EX，获取两个所述横向检测点以所述预设角度投影在所述焊接板面上的投影点距离DX，获取检测到距离较小的横向检测点对应的投影点关于所述火枪头的中轴的对称点距离该投影点之间的中轴投影距离LX；

[0015] 计算所述偏移角度的大小，记为αX：

[0016]

[0017] 优选的，上述加热火枪头的校正方法中，获取检测到距离较小的横向检测点对应的投影点关于所述火枪头的中轴的对称点距离该投影点之间的中轴投影距离LX，包括：

[0018] 获取距离较小的横向检测点对应的横向检测点距离所述焊接板面的距离HX1，[0019] 计算中轴投影距离：

[0020] LX＝2R-2HX1cosθ，

[0021] 其中R为所述横向检测点距离所述火枪头中轴的距离，θ为所述预设角度。

[0022] 优选的，上述加热火枪头的校正方法中，获取两个所述横向检测点以所述预设角度投影在所述焊接板面上的投影点距离DX，包括：

[0023] 计算投影点距离DX：

[0024]

[0025] 优选的，上述加热火枪头的校正方法中，所述预设角度θ的设置范围为：

[0026]

[0027] n为预设倍数值，L为横向检测点在平行火枪头中轴的方向上距离火枪头尖端的距离。

[0028] 优选的，上述加热火枪头的校正方法中，还包括：

[0029] 选火枪头中轴两侧对称的位置作为纵向检测点，所述纵向检测点之间的连线垂直所述横向检测点之间的连线，以相同的预设角度θ分别测量纵向检测点到焊接板面的距离；

[0030] 判断检测到的距离是否相等，如果是，则保持火枪头角度不变，结束；如果否，则结合该距离的差值，计算火枪头在纵向的偏移角度；

[0031] 按照所述偏移角度，在纵向内实时转动火枪头，以校正火枪头的焊接角度。

[0032] 本发明提供的加热火枪头的校正方法，包括：

[0033] 选火枪头中轴两侧对称的位置作为横向检测点，以相同的预设角度θ分别测量横向检测点到焊接板面的距离；判断检测到的距离是否相等，如果是，则保持火枪头角度不变，结束；如果否，则结合该距离的差值，计算火枪头的偏移角度；按照所述偏移角度，实时转动火枪头，以校正火枪头的焊接角度。采用本发明提供的这种火枪头校正方法，通过距离的检测能够在加工过程中准确的、实时的检测出火枪头与加工面之间的不垂直情况，并通过计算的方式得到火枪头距离与焊接板面垂直所需偏移的角度，并通过准确控制实时控制火枪头动作扭转偏移角度；这种方法设计能够在连续工作中，通过实时的检测及校正动作，一直保持火枪头垂直于焊接板面，令待加工的外板以理想角度受热，在尽可能短的时间内发生需要的塑性形变，大大提高了工作效率。综上所述，本发明提供的加热火枪头的校正方法有效地解决了火枪头在加工过程中，难以保持与加工平面的垂直，导致加工效率降低等的技术问题。

[0034] 为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种加热火枪头的校正装置，包括：

[0035] 激光传感器，分别以预设的距离R对称设置于火枪头中轴两侧，所述激光传感器均以相同的预设角度θ对准所述火枪头尖端下方位置；

[0036] 处理器，与所述激光传感器电气连接，用于判断各个所述激光传感器得到的距离值是否相等，计算火枪头需要的偏移角度；

[0037] 校正传动结构，与所述处理器电气连接，由所述处理器控制动作调整所述火枪头的角度。

[0038] 该加热火枪头的校正装置能够用于实现上述任一种加热火枪头的校正方法。由于上述的加热火枪头的校正方法具有上述技术效果，能够实现该加热火枪头的校正方法的加热火枪头的校正装置也应具有相应的技术效果。

[0039] 优选的，上述加热火枪头的校正装置中，还包括：

[0040] 传感器安装架，所述传感器安装架呈圆环状、安装固定于所述火枪头尾端，所述传感器安装架的中轴与所述火枪头的中轴重合，所述激光传感器安装连接于所述传感器安装架的圆环状边缘。

[0041] 优选的，上述加热火枪头的校正装置中，所述激光传感器包括两组在所述传感器安装架的圆环上、设置位置连线相互垂直的横向传感器及纵向传感器。

[0042] 优选的，上述加热火枪头的校正装置中，所述校正传动结构包括：

[0043] 用于在不同平面内转动所述火枪头的横向旋转机构及纵向旋转机构；所述横向传感器的连线与所述横向旋转机构的旋转平面平行，所述纵向传感器的连线与所述纵向旋转机构的旋转平面平行。

附图说明

[0044] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0045] 图1为本发明实施例提供的加热火枪头的校正方法的流程示意图；

[0046] 图2为本发明实施例提供的加热火枪头的校正原理示意图；

[0047] 图3为本发明实施例提供的加热火枪头的校正装置的结构示意图。

[0048] 附图中标记如下：

[0049] 激光传感器1、传感器安装架2、火枪头3、焊接板面4、。

具体实施方式

[0050] 本发明实施例公开了一种加热火枪头的校正方法，以解决火枪头在加工过程中，难以保持与加工平面的垂直，导致加工效率降低等的技术问题。

[0051] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0052] 请参阅图1和图2，图1为本发明实施例提供的加热火枪头的校正方法的流程示意图；图2为本发明实施例提供的加热火枪头的校正原理示意图。

[0053] 本发明实施例提供的加热火枪头的校正方法，包括：

[0054] S01：选火枪头中轴两侧对称的位置作为横向检测点，以相同的预设角度θ分别测量横向检测点到焊接板面的距离。其中，两个横向检测点距离火枪头中轴距离相等，并且二者之间的连线垂直于火枪头的中轴；此外，以相同的预设角度θ分别测量横向检测点到焊接板面的距离，指的是横向检测点与其在焊接板面上的延伸点之间的连线与中轴之间的夹角为θ。

[0055] S02：判断检测到的距离是否相等；S03：如果是，则保持火枪头角度不变，结束；S04：如果否，则结合该距离的差值，计算火枪头的偏移角度。如果两横向检测点检测到的距离相等，则说明火枪头在横向平面内与焊接平面目前为垂直状态；其中结合距离的差值指的是，还需要参考横向检测点与中轴之间的位置数据等，之后通过计算得到火枪头偏移角度，该偏移角度即为火枪头相对垂直于焊接板面的位置错开的角度。

[0056] S05：按照所述偏移角度，实时转动火枪头，以校正火枪头的焊接角度。通过电气控制等技术实现控制火枪头的定向定量旋转，令其完成角度等于计算出的偏移角度的旋转，恢复火枪头与焊接板面的垂直。其中本实施例提供的技术方案为连续不断进行的，即在整个水火弯板成型的过程中，实施实时连续的检测火枪头的垂直度，并进行相应的校正，以保持垂直度。

[0057] 采用本发明提供的这种火枪头校正方法，通过距离的检测能够在加工过程中准确的、实时的检测出火枪头与加工面之间的不垂直情况，并通过计算的方式得到火枪头距离与焊接板面垂直所需偏移的角度，并通过准确控制实时控制火枪头动作扭转偏移角度；这种方法设计能够在连续工作中，通过实时的检测及校正动作，一直保持火枪头垂直于焊接板面，令待加工的外板以理想角度受热，在尽可能短的时间内发生需要的塑性形变，大大提高了工作效率。综上所述，本发明提供的加热火枪头的校正方法有效地解决了火枪头在加工过程中，难以保持与加工平面的垂直，导致加工效率降低等的技术问题。

[0058] 为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述加热火枪头的校正方法中，所述步骤二中计算所述偏移角度包括：

[0059] 获取该距离的差值EX，获取两个所述横向检测点以所述预设角度投影在所述焊接板面上的投影点距离DX，获取检测到距离较小的横向检测点对应的投影点关于所述火枪头的中轴的对称点距离该投影点之间的中轴投影距离LX；

[0060] 计算所述偏移角αX的大小：

[0061]

[0062] 本实施例提供的技术方案，检测到的两个检测点距投影点的距离分别为HX1、HX2，此处设定HX1为距离较大的，则EX＝HX1-HX2，通过计算得到两横向检测点检测到距离焊接板面的距离差值；并获得横向检测点以角度θ投影于焊接板面的两个投影点之间的距离。采用这种计算方式获得偏移角的大小，通过三角函数的推导得到，技术方案实现简单准确，容易通过计算机芯片等实现操作，便于进行生产的自动化进行。

[0063] 为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述加热火枪头的校正方法中，获取检测到距离较小的横向检测点对应的投影点关于所述火枪头的中轴的对称点距离该投影点之间的中轴投影距离LX，包括：

[0064] 获取距离较小的横向检测点对应的横向检测点距离所述焊接板面的距离HX1，[0065] 计算中轴投影距离：

[0066] LX＝2R-2HX1cosθ，

[0067] 其中R为所述横向检测点距离所述火枪头中轴的距离，θ为所述预设角度。本实施例提供的技术方案主要用到了横向检测点距离中轴的距离，以及预设角度，这两个数值都可作为预先设置好的固定值来看，通过这种计算范式，能够减少计算量，令方法实现更加容易。

[0068] 为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述加热火枪头的校正方法中，获取两个所述横向检测点以所述预设角度投影在所述焊接板面上的投影点距离DX，包括：

[0069] 计算投影点距离DX：

[0070]

[0071] 为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述加热火枪头的校正方法中，所述预设角度θ的设置范围为：

[0072]

[0073] n为预设倍数值，L为横线检测点在平行火枪头中轴的方向上距离火枪头尖端的距离。

[0074] 本实施例中提供的技术方案，进一步限定了预设角度的大小范围，当θ趋近于时，横向检测点以预设角度延长与火枪头中轴的交汇点就越靠近火枪头的尖端，于是计算火枪头尖端的偏角也就更加准确；但是当二者过于接近几乎相等时，又会令检测难以实行，所以在此处设置预设角度的最大值，其与 相关，由此同时保证了校正垂直计算的精确性，以及方案的可行性。

[0075] 为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述加热火枪头的校正方法中，还包括：

[0076] 选火枪头中轴两侧对称的位置作为纵向检测点，所述纵向检测点之间的连线垂直所述横向检测点之间的连线，以相同的预设角度θ分别测量纵向检测点到焊接板面的距离；

[0077] 判断检测到的距离是否相等，如果是，则保持火枪头角度不变，结束；如果否，则结合该距离的差值，计算火枪头在纵向的偏移角度；

[0078] 按照所述偏移角度，在纵向内实时转动火枪头，以校正火枪头的焊接角度。

[0079] 本实施例提供的技术方案中，参考上述各实施例的技术方案，区别在于新增的纵向检测点的设置方向与横向检测点垂直，保证了在立体空间内，火枪头可以通过横向及纵向平面内的转动全方位的调整其工作角度，保证了垂直对齐的实施全面性，令火枪头无论从哪个角度内都能垂直于焊接板面。

[0080] 其中，对火枪头进行纵向垂直校正与上述实施例中的横向校正方法基本一致，为了计算简便，减少计算中使用数据量，优选的方案是：将纵向检测点距离火枪头中轴的距离与横向检测点与中轴的距离设置成相等的，并且纵向检测点距离火枪头尖端的距离也与横向检测点距离尖端的距离相等，检测角度与横向检测点相同，统一选择θ。

[0081] 可由纵向检测点得到两个距离焊接板面的距离，计距离差为EY

[0082] 获取距离较小的纵向检测点对应的纵向检测点距离所述焊接板面的距离HY1，[0083] 计算中轴投影距离：

[0084] LY＝2R-2HY1cosθ；

[0085] 获取两个纵向检测点以预设角度投影在焊接板面上的投影点距离DY，包括：

[0086] 计算投影点距离DY：

[0087]

[0088] 计算火枪头的纵向偏移角度：

[0089]

[0090] 其中对火枪头的纵向校正的计算判定及根据计算结果进行转动校正的过程可与横向校正的各个对应步骤同步进行，也可先进行横向或纵向其中一个方向的垂直校正，再进行另一个方向的垂直校正。

[0091] 请参阅图2及图3，图3为本发明实施例提供的加热火枪头的校正装置的结构示意图。

[0092] 基于上述实施例中提供的加热火枪头的校正方法，本发明还提供了一种加热火枪头的校正装置，包括：

[0093] 激光传感器1，分别以预设的距离R对称设置于火枪头3中轴两侧，所述激光传感器1均以相同的预设角度θ对准所述火枪头3尖端下方位置；

[0094] 处理器，与所述激光传感器1电气连接，用于判断各个所述激光传感器1得到的距离值是否相等，计算火枪头3需要的偏移角度；偏移角度为火枪头3中轴与焊接板面4垂直线之间的角度。

[0095] 校正传动结构，与所述处理器电气连接，由所述处理器控制动作调整所述火枪头3的角度。以便令火枪头3的中轴达到与焊接板面4垂直。

[0096] 由于该加热火枪头的校正装置能够实现上述实施例中任意一种加热火枪头的校正方法，所以该加热火枪头的校正装置的有益效果请参考上述实施例。

[0097] 具体的，激光传感器用于进行直线的测距，用于执行上述实施例中横向及纵向检测点进行预设角度测距的步骤，通过处理器完成各个步骤中的计算，获得中间结果及最终的火枪头转动角度；由处理器连接的校正传动结构用于具体执行火枪头的定角度转动以便消除偏移角。

[0098] 为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述加热火枪头的校正装置中，还包括：

[0099] 传感器安装架2，所述传感器安装架2呈圆环状、安装固定于所述火枪头3尾端，所述传感器支架的中轴与所述火枪头3的中轴重合，所述激光传感器1安装连接于所述传感器支架的圆环状边缘。

[0100] 本实施例提供的技术方案通过圆环状的传感器安装架实现传感器的安装固定，以便保证传感器位置稳定，及对称设置的传感器能够较为准确的保证关于火枪头中轴对称。

[0101] 为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述加热火枪头的校正装置中，所述激光传感器1包括两组在传感器支架的圆环上、设置位置连线相互垂直的横向传感器及纵向传感器。

[0102] 本实施例提供的技术方案中设置一组横向传感器及一组纵向传感器，以便在整个空间内对火枪头进行垂直校准，其效果参考上述实施例中同时设置横向检测点及纵向检测点对火枪头进行校准方案的技术效果。

[0103] 为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述加热火枪头的校正装置中，所述校正传动结构包括：

[0104] 用于在不同平面内转动所述火枪头3的横向旋转机构及纵向旋转机构；所述横向传感器的连线与所述横向旋转机构的旋转平面平行，所述纵向传感器的连线与所述纵向旋转机构的旋转平面平行。

[0105] 本实施例提供的技术方案限定了校正传动装置的设置方向，不仅是相互平行的两组不同的旋转机构，并且两组旋转机构的旋转平面与检测平面重合，这种设置简化了处理器需进行的计算，通过直接检测到的基本数据即可计算得到在两个相互垂直平面内的偏移角，从而简单有效的实现转动校准的操作。

[0106] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0107] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。