焊接的控制方法及裝置的制造方法
【專利摘要】一種焊接的控制方法及裝置。所述方法包括：掃描焊縫，提取所述焊縫的圖像特征點(diǎn)，所述焊縫的圖像特征點(diǎn)包括：所述焊縫上焊縫坡口的特征點(diǎn)及所述焊縫的軌跡的特征點(diǎn)；根據(jù)所述焊縫的圖像特征點(diǎn)，構(gòu)建所述焊縫的三維構(gòu)形；在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上，沿所述焊縫的軌跡每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng)計(jì)算對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)并輸出，以根據(jù)所計(jì)算的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接控制，所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)小于所述焊縫的長(zhǎng)度。應(yīng)用上述方案可以提高在焊縫較長(zhǎng)且焊縫坡口變化不均勻時(shí)的焊接質(zhì)量以及焊接效率。
【專利說明】
焊接的控制方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及焊接控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種焊接的控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工程機(jī)械結(jié)構(gòu)中，因兩板對(duì)接而產(chǎn)生的焊縫較多。為了保證焊接度，通常對(duì)焊縫 進(jìn)行加工形成焊縫坡口，所述焊縫坡口為一定幾何形狀的溝槽。
[0003] 常規(guī)的焊接過程中，通常使用焊接機(jī)器人對(duì)焊縫進(jìn)行自動(dòng)化焊接。焊接機(jī)器人是 通過人工示教進(jìn)行重復(fù)性動(dòng)作及控制的剛性化機(jī)器人，采用靜態(tài)固性的焊接工藝參數(shù)施 焊。
[0004] 然而，在對(duì)大型結(jié)構(gòu)件對(duì)接所產(chǎn)生的焊縫進(jìn)行焊接的過程中，由于大型結(jié)構(gòu)件經(jīng) 常會(huì)存在下料與組對(duì)誤差大的問題，由此導(dǎo)致所產(chǎn)生的焊縫坡口經(jīng)常發(fā)生變化。因此，在利 用焊接機(jī)器人對(duì)大型結(jié)構(gòu)件對(duì)接所產(chǎn)生的焊縫進(jìn)行焊接時(shí)，必將導(dǎo)致填充量不一、咬邊以 及焊漏等焊縫成形缺陷。
[0005] 針對(duì)上述問題，目前的焊接控制方法雖然可以使得焊接機(jī)器人在焊接時(shí)能夠根據(jù) 焊縫坡口的實(shí)際形狀，自動(dòng)匹配合適的焊接工藝參數(shù)，以確保最終的焊接質(zhì)量，然而，對(duì)于 在焊縫較長(zhǎng)且焊縫坡口變化不均勻時(shí)，焊接質(zhì)量仍較差，并且焊接效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是如何提高在焊縫較長(zhǎng)且焊縫坡口變化不均勻時(shí)的焊接 質(zhì)量及焊接效率。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種焊接的控制方法，所述方法包括:掃 描焊縫，提取所述焊縫的圖像特征點(diǎn)，所述焊縫的圖像特征點(diǎn)包括:所述焊縫上焊縫坡口的 特征點(diǎn)及所述焊縫的軌跡的特征點(diǎn)；根據(jù)所述焊縫的圖像特征點(diǎn)，構(gòu)建所述焊縫的三維構(gòu) 形;在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上，沿所述焊縫的軌跡每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng)計(jì)算對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)并 輸出，以根據(jù)所計(jì)算的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接控制，所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)小于所述焊縫的長(zhǎng)度。
[0008] 可選地，所述掃描焊縫，包括:利用激光視覺傳感器掃描所述焊縫。
[0009] 可選地，所述根據(jù)所述焊縫的圖像特征點(diǎn)，構(gòu)建所述焊縫的三維構(gòu)形，包括:將所 述焊縫的圖像特征點(diǎn)轉(zhuǎn)換至機(jī)器人工作坐標(biāo)系中；在所述機(jī)器人工作坐標(biāo)系中，將所述焊 縫上焊縫坡口的特征點(diǎn)及所述焊縫的軌跡的特征點(diǎn)相應(yīng)連接，獲得所述焊縫的三維構(gòu)形。
[0010] 可選地，所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)與焊縫長(zhǎng)度及曲率相關(guān)。
[0011] 可選地，所述在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上，沿所述焊縫的軌跡每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng)計(jì)算對(duì)應(yīng) 的焊接工藝參數(shù)，包括:在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上，每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng)構(gòu)建與所述焊縫的軌跡正交 的平面;計(jì)算與所構(gòu)建的平面正交后獲得的所述焊縫坡口的橫截面的面積;根據(jù)所述焊縫 坡口的橫截面的面積計(jì)算對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)。
[0012] 可選地，所述焊接工藝參數(shù)包括:送絲速度以及焊接速度。
[0013] 可選地，所述根據(jù)所述焊縫坡口的橫截面的面積計(jì)算對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，包括： 按照如下公式計(jì)算實(shí)時(shí)焊接速度
=Vr+Δ V;以及按照如下公式計(jì)算實(shí) 時(shí)送絲速度：
，=cr+Ac;其中，AA = Ar-A'，A'為實(shí)時(shí)焊縫坡口的橫截面 積，Ar為同一類型的焊縫坡口在相同工藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)焊縫坡口的橫截面積，△ A為焊縫坡 口橫截面積實(shí)時(shí)偏差值；《:為實(shí)時(shí)焊接速度的計(jì)算參數(shù)，(〇2為實(shí)時(shí)送絲速度的計(jì)算參數(shù)， ?1>〇，《 2>〇;，為實(shí)時(shí)焊接速度，^為同一類型的焊縫坡口在相同工藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)焊接 速度，△ V為實(shí)時(shí)焊接速度增益量C '為實(shí)時(shí)送絲速度，Cr為同一類型的焊縫坡口在相同工藝 條件下的標(biāo)準(zhǔn)送絲速度，A C為實(shí)時(shí)送絲速度增益量;Ar、Vr、Cr、ω成ω 2是通過對(duì)不同類型 的焊縫坡口在不同工藝條件下進(jìn)行數(shù)據(jù)分析所預(yù)先獲得的。
[0014] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種焊接的控制裝置，所述裝置包括:掃描單元，適于掃描 焊縫，提取所述焊縫的圖像特征點(diǎn)，所述焊縫的圖像特征點(diǎn)包括:所述焊縫上焊縫坡口的特 征點(diǎn)及所述焊縫的軌跡的特征點(diǎn)；構(gòu)建單元，適于根據(jù)所述焊縫的圖像特征點(diǎn)，構(gòu)建所述焊 縫的三維構(gòu)形;計(jì)算單元，適于在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上，沿所述焊縫的軌跡每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng)計(jì) 算對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)并輸出，以根據(jù)所計(jì)算的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接控制，所述預(yù)設(shè)步 長(zhǎng)小于所述焊縫的長(zhǎng)度。
[0015] 可選地，所述掃描單元適于利用激光視覺傳感器掃描焊縫。
[0016] 可選地，所述激光視覺傳感器設(shè)置于機(jī)器人的末端。
[0017] 可選地，所述構(gòu)建單元包括:坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換子單元，適于將所述焊縫的圖像特征點(diǎn)轉(zhuǎn) 換至機(jī)器人工作坐標(biāo)系中；第一構(gòu)建子單元，適于在所述機(jī)器人工作坐標(biāo)系中，將所述焊縫 上焊縫坡口的特征點(diǎn)及所述焊縫的軌跡的特征點(diǎn)相應(yīng)連接，獲得所述焊縫的三維構(gòu)形。
[0018] 可選地，所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)與焊縫長(zhǎng)度及曲率相關(guān)。
[0019] 可選地，所述計(jì)算單元包括:第二構(gòu)建子單元，適于在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上，每隔 預(yù)設(shè)步長(zhǎng)構(gòu)建與所述焊縫的軌跡正交的平面;第一計(jì)算子單元，適于計(jì)算與所構(gòu)建的平面 正交后獲得的所述焊縫坡口的橫截面的面積;第二計(jì)算子單元，適于根據(jù)所述焊縫坡口的 橫截面的面積計(jì)算對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)并輸出。
[0020] 可選地，所述焊接工藝參數(shù)包括:送絲速度以及焊接速度。
[0021 ]可選地，所述第二計(jì)算子單元包括:第一計(jì)算模塊，適于計(jì)算焊縫坡口橫截面積實(shí) 時(shí)偏差值A(chǔ) A = Ar-A'，Α'為實(shí)時(shí)焊縫坡口的橫截面積，Ar為同一類型的焊縫坡口在相同工藝 條件下的標(biāo)準(zhǔn)焊縫坡口的橫截面積；第二計(jì)算模塊，適于計(jì)算實(shí)時(shí)焊接速度增益量
ω i為實(shí)時(shí)焊接速度的計(jì)算參數(shù)，ω ;第三計(jì)算模塊，適于計(jì)算實(shí)時(shí)焊 接速度V '= Vr+ Δ V ; Vr為同一類型的焊縫坡口在相同工藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)焊接速度;第四計(jì)算 模塊，適于計(jì)算實(shí)時(shí)送絲速度增益量
M為實(shí)時(shí)送絲速度的計(jì)算參數(shù)，ω2> 〇 ;第五計(jì)算模塊，適于計(jì)算實(shí)時(shí)送絲速度C '= Cr+ Δ C，Cr為同一類型的焊縫坡口在相同工藝 條件下的標(biāo)準(zhǔn)送絲速度;其中，六:^^^成^是通過對(duì)不同類型的焊縫坡口在不同工藝 條件下進(jìn)行數(shù)據(jù)分析所預(yù)先獲得的。
[0022] 可選地，所述裝置還包括:存儲(chǔ)單元，適于存儲(chǔ)
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具有以下有益效果：
[0024]采用上述方案，獲得焊縫的三維構(gòu)形后，通過在所述三維構(gòu)形上，沿著焊縫的軌跡 每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng)獲取對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，由于所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)小于所述焊縫的長(zhǎng)度，因此需 要至少獲取三次的焊縫數(shù)據(jù)信息，而非僅在焊縫的首、尾兩端分別搜索一次焊縫寬度，因此 可以在焊縫較長(zhǎng)且焊縫坡口變化不均勻時(shí)更加準(zhǔn)確地獲得焊縫的數(shù)據(jù)信息，從而可以獲得 更好的焊接質(zhì)量。并且，通過掃描來獲得焊縫數(shù)據(jù)信息，相對(duì)于采用接觸式尋位的方式，速 度更快，因此可以有效提高焊接效率。
[0025]進(jìn)一步，使用激光視覺傳感器來掃描所述焊縫，可以快速、連續(xù)地獲得所述焊縫的 圖像特征點(diǎn)，并且無須與焊縫接觸，因此可以更快地獲得所述焊縫的深度信息，提高焊接效 率。
[0026]進(jìn)一步，通過在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng)構(gòu)建與所述焊縫軌跡正交的平 面，并計(jì)算所構(gòu)建的平面的面積，進(jìn)而按照所構(gòu)建的平面的面積對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行 焊接控制，其中，所述焊接工藝參數(shù)包括:送絲速度以及焊接速度。也就是說，每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng) 計(jì)算一次送絲速度以及焊接速度，并以此進(jìn)行焊接控制，而非依賴于焊接時(shí)是否采用擺動(dòng)， 可以使得整個(gè)焊接控制方法的適用范圍更廣。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中一種焊接的控制方法流程圖；
[0028] 圖2(a)為一種焊縫的圖像；
[0029]圖2(b)為對(duì)圖2(a)中所示焊縫進(jìn)行一次掃描后所獲得的掃描圖像；
[0030] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中一種焊縫的三維構(gòu)形的構(gòu)建示意圖；
[0031] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例中一種焊縫的三維構(gòu)形示意圖；
[0032]圖5是一種四邊形的示意圖；
[0033] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例中一種焊接的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 目前，在焊接控制過程中，主要采用接觸式尋位的方式，在焊縫的首、尾兩端分別 搜索一次焊縫寬度，并將搜索到的焊縫寬度最終轉(zhuǎn)換為焊接擺幅寬度，進(jìn)而利用所述焊接 擺幅寬度對(duì)焊接機(jī)器人的施焊進(jìn)行控制。
[0035] 然而，由于上述焊接控制方法僅在首、尾兩端尋位，因此所獲取的焊縫坡口的信息 較少，通常適用于坡口均勻變化且焊縫較短的情況，當(dāng)應(yīng)用于焊縫較長(zhǎng)且焊縫坡口變化不 均勻的情況時(shí)，焊接質(zhì)量較差，并且焊接效率較低。
[0036] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種焊接的控制方法，應(yīng)用所述方法，掃描焊 縫并獲得焊縫坡口及所述焊縫的軌跡的三維構(gòu)形后，通過在所構(gòu)建的焊縫的軌跡上每隔預(yù) 設(shè)步長(zhǎng)獲取對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，由于所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)小于所述焊縫的長(zhǎng)度，因此需要至少 獲取三次的焊縫數(shù)據(jù)信息，而非僅在焊縫的首、尾兩端分別搜索一次焊縫寬度，因此可以在 焊縫較長(zhǎng)且焊縫坡口變化不均勻時(shí)更加準(zhǔn)確地獲得焊縫的數(shù)據(jù)信息，從而可以獲得更好的 焊接質(zhì)量。并且，通過掃描來獲得焊縫數(shù)據(jù)信息，相對(duì)于采用接觸式尋位的方式，速度更快， 因此可以有效提尚焊接效率。
[0037] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和有益效果能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本 發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)地說明。
[0038] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種焊接的控制方法，所述方法可以包括如下步 驟：
[0039] 步驟11，掃描焊縫，提取所述焊縫的圖像特征點(diǎn)。
[0040] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，可以在機(jī)器人的末端安裝激光視覺傳感器，所述激光視 覺傳感器可以向所述焊縫發(fā)射線狀激光，并采集所述焊縫的圖像。通過所述激光視覺傳感 器可以連續(xù)、快速地掃描焊縫，相對(duì)于接觸式尋位的方式，可以更快地獲得所述焊縫的深度 f目息，因此可以有效提尚焊接效率。
[0041] 通過掃描焊縫，獲得所述焊縫的掃描圖像后，對(duì)所述焊縫的掃描圖像進(jìn)行圖像識(shí) 另IJ，提取所述焊縫的圖像特征點(diǎn)。其中，所述焊縫的圖像特征點(diǎn)至少包括所述焊縫上焊縫坡 口的特征點(diǎn)及所述焊縫的軌跡的特征點(diǎn)。具體圖像識(shí)別的方法不受限制，比如可以預(yù)先設(shè) 置圖像識(shí)別模型，通過所述圖像識(shí)別模型來識(shí)別所述掃描圖像。
[0042] 例如，對(duì)于圖2(a)中示出的焊縫，通過激光視覺傳感器進(jìn)行一次掃描后，可以獲得 圖2(b)中示出的掃描圖像。在圖2(b)中，區(qū)域A內(nèi)示出的多個(gè)點(diǎn)為對(duì)該掃描圖像所提取的圖 像特征點(diǎn)。其中，《$，，表示所述焊縫的軌跡的一特征點(diǎn)，"?"表示所述焊縫上焊縫坡口的 一特征點(diǎn)，白色實(shí)線為所述焊縫所在工件的邊界。
[0043]步驟12,根據(jù)所述焊縫的圖像特征點(diǎn)，構(gòu)建所述焊縫的三維構(gòu)形。
[0044] 在具體實(shí)施中，提取所述焊縫的圖像特征點(diǎn)后，可以通過三維測(cè)量法獲得各個(gè)圖 像特征點(diǎn)在激光視覺傳感器所對(duì)應(yīng)的激光坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，利用預(yù)先獲得的激光坐標(biāo)系與 機(jī)器人工作坐標(biāo)系之間的映射關(guān)系，將各個(gè)圖像特征點(diǎn)在激光坐標(biāo)系下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至機(jī)器 人工作坐標(biāo)系中，進(jìn)而在所述機(jī)器人工作坐標(biāo)系中，將所述焊縫的軌跡的特征點(diǎn)以及所述 焊縫坡口的特征點(diǎn)相應(yīng)連接，獲得所述焊縫的三維構(gòu)形。
[0045] 圖3為一種焊縫的三維構(gòu)形的構(gòu)建示意圖。參照?qǐng)D3，《$,，表示所述焊縫的軌跡的 一特征點(diǎn)，"?"表示所述焊縫上焊縫坡口的一特征點(diǎn)。根據(jù)各個(gè)特征點(diǎn)在機(jī)器人工作坐標(biāo) 系下的坐標(biāo)，將焊縫的軌跡的各個(gè)特征點(diǎn)相應(yīng)連接，得到所述焊縫的軌跡（如圖中實(shí)線所 示），將焊縫坡口的各個(gè)特征點(diǎn)相應(yīng)連接，得到多條焊道邊界線（如圖中點(diǎn)劃線所示）。所述 焊縫的軌跡及焊道邊界線構(gòu)成所述焊縫的三維構(gòu)形。
[0046] 步驟13,在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上，沿所述焊縫的軌跡每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng)計(jì)算對(duì)應(yīng)的焊 接工藝參數(shù)并輸出，以根據(jù)所計(jì)算的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接控制，所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)小于所述 焊縫的長(zhǎng)度。
[0047] 在具體實(shí)施中，獲得所述焊縫的三維構(gòu)形后，可以采用多種方法獲取對(duì)應(yīng)的焊接 工藝參數(shù)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，可以在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上，沿所述焊縫的軌跡，每隔 預(yù)設(shè)步長(zhǎng)構(gòu)建與所述焊縫的軌跡正交的平面，并計(jì)算與所構(gòu)建的平面正交后獲得的所述焊 縫坡口的橫截面的面積，進(jìn)而按照所述焊縫坡口的橫截面的面積計(jì)算對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù) 以進(jìn)行焊接控制。
[0048] 需要說明的是，在具體實(shí)施中，所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)可以根據(jù)焊縫的長(zhǎng)度及曲率進(jìn)行設(shè) 置。可以理解的是，所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)越小，焊接控制的精度越高，但整個(gè)焊接控制所需時(shí)間也 就越長(zhǎng)。具體無論所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)如何設(shè)置，只要所述預(yù)設(shè)補(bǔ)償小于所述焊縫的長(zhǎng)度即可，也 就是在整個(gè)焊接控制過程中，至少獲取三次上焊接工藝參數(shù)即可。
[0049] 具體地，參照?qǐng)D4,在所構(gòu)建的焊縫的軌跡Ll上，可以先按照預(yù)設(shè)步長(zhǎng)離散化所構(gòu) 建的焊縫的軌跡，獲得多個(gè)焊縫的軌跡點(diǎn)si~s8。之后，在每個(gè)焊縫軌跡點(diǎn)處構(gòu)建一正交于 所述焊縫的軌跡的平面，該平面與各個(gè)焊道邊界線(如圖中點(diǎn)劃線所示)相交獲得所述焊縫 坡口的一橫截面，例如，在焊縫的軌跡點(diǎn)s2處所獲得的所述焊縫坡口橫截面M1，在焊縫的軌 跡點(diǎn)s8處所獲得的所述焊縫坡口橫截面M2。
[0050] 需要說明的是，在具體實(shí)施中，所述焊縫坡口橫截面可能為三角形，如圖4中所述 焊縫坡口橫截面M1，也可能為四邊形，如圖4中所述焊縫坡口橫截面M2。當(dāng)然，還可能為其它 形狀，具體不受限制。但無論所述焊縫坡口的橫截面的形狀如何，均不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限 制，且均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0051] 下面以所述焊縫坡口橫截面為三角形或四邊形為例，對(duì)如何計(jì)算其面積進(jìn)行說 明：
[0052]當(dāng)所述焊縫坡口的橫截面為三角形時(shí)，以三角形三邊長(zhǎng)分別為a，b，c為例，三角形 的面積Ad可以通過如下公式獲得：
[0053]
( 1 )
[0054] 其中，P = (a+b+c)/2。
[0055] 當(dāng)所述焊縫坡口的橫截面為四邊形時(shí)，參照?qǐng)D5,以四邊形邊長(zhǎng)分別為a，b，c，d為 例，令邊長(zhǎng)為a的邊與邊長(zhǎng)為d的邊之間的夾角為Q 1，而邊長(zhǎng)為b的邊與邊長(zhǎng)為c的邊之間的 夾角為θ2,則四邊形的面積如可以通過如下公式獲得：
[0056]
(2)
[0057] 其中，P = (a+b+c+d)/2。
[0058] 計(jì)算得到所述焊縫坡口的橫截面積后，可以按照所述焊縫坡口的橫截面的面積計(jì) 算對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)以進(jìn)行焊接控制。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述焊接工藝參數(shù)可以 包括:送絲速度以及焊接速度。不同的工藝條件及焊縫坡口類型，同一所述焊縫坡口的橫截 面的面積所對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)可能會(huì)不同。
[0059] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，令某一類型的焊縫坡口在指定工藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)焊縫坡 口的橫截面積為Ar，實(shí)時(shí)焊縫坡口的橫截面積為A'，焊縫坡口橫截面積實(shí)時(shí)偏差值為Δ A。 該類型的焊縫坡口在指定工藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)焊接速度為Vr，實(shí)時(shí)焊接速度為V'，實(shí)時(shí)焊接 速度增益量為Αν。該類型的焊縫坡口在指定工藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)送絲速度為 Cr，實(shí)時(shí)送絲速 度為C '，實(shí)時(shí)送絲速度增益量為Δ C 〇
[0060] 在具體實(shí)施中，計(jì)算得到所述焊縫坡口的橫截面積后，可以先根據(jù)公式(3)，獲得 焊縫坡口橫截面積實(shí)時(shí)偏差值為Δ A:
[0061] AA=Ar-A' (3)
[0062] 接著，將焊縫坡口橫截面積實(shí)時(shí)偏差值為△ A分別代入公式(4)及(5)，獲得實(shí)時(shí)焊
[0063] 接速度增益量A V，以及實(shí)時(shí)送絲速度增益量A c:
(4)
[0064] (5)
[0065]最后，通過實(shí)時(shí)焊接速度增益量Δν與實(shí)時(shí)焊接速度v'之間的關(guān)系，g卩v'= Vr+A v，獲得實(shí)時(shí)焊接速度ν'；通過實(shí)時(shí)送絲速度增益量A c與實(shí)時(shí)送絲速度c'之間的關(guān)系，SPc' =Cr+ Δ C，獲得實(shí)時(shí)送絲速度C '。
[0066] 其中，O1為實(shí)時(shí)焊接速度的計(jì)算參數(shù)，ω2為實(shí)時(shí)送絲速度的計(jì)算參數(shù)，，ω 〇〇， ω2>0,且六^^^^^及^是通過對(duì)不同類型的焊縫坡口在不同工藝條件下進(jìn)行線性回歸 分析所預(yù)先獲得的。
[0067] 采用上述方法，獲得各個(gè)焊縫軌跡點(diǎn)處的實(shí)時(shí)焊接速度以及實(shí)時(shí)送絲速度后，可 以先對(duì)全部的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行一階平滑濾波，以消除所述全部的焊接工藝參數(shù)內(nèi)的噪 聲，再進(jìn)行相應(yīng)的焊接控制。
[0068] 綜上可知，采用上述方案，在焊縫的三維構(gòu)形上，沿著焊縫的軌跡，每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng) 獲取對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，由于所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)小于所述焊縫的長(zhǎng)度，因此可以獲取至少三 次的焊縫數(shù)據(jù)信息，而非僅在焊縫的首、尾兩端分別搜索一次焊縫寬度，在焊縫較長(zhǎng)且焊縫 坡口變化不均勻時(shí)可以獲得更好的焊接質(zhì)量。
[0069]為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，以下對(duì)上述焊接的控制方法所 對(duì)應(yīng)的裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0070] 參照?qǐng)D6,本發(fā)明實(shí)施例一種焊接的控制裝置，所述裝置可以包括:掃描單元61，構(gòu) 建單元62以及計(jì)算單元63。其中：
[0071] 所述掃描單元61，適于掃描焊縫，提取所述焊縫的圖像特征點(diǎn)，所述焊縫的圖像特 征點(diǎn)包括:所述焊縫上焊縫坡口的特征點(diǎn)及所述焊縫的軌跡的特征點(diǎn)；
[0072]所述構(gòu)建單元62,適于根據(jù)所述焊縫的圖像特征點(diǎn)，構(gòu)建所述焊縫三維構(gòu)形；
[0073]所述計(jì)算單元63,適于在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上，沿所述焊縫的軌跡每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng) 獲取對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)并輸出，以根據(jù)所計(jì)算的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接控制，所述預(yù)設(shè) 步長(zhǎng)小于所述焊縫的長(zhǎng)度。
[0074] 在具體實(shí)施中，所述掃描單元61適于利用激光視覺傳感器掃描焊縫。
[0075] 在具體實(shí)施中，所述激光視覺傳感器設(shè)置于機(jī)器人的末端。
[0076]在具體實(shí)施中，所述構(gòu)建單元62可以包括:坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換子單元621以及第一構(gòu)建子 單元622。其中：
[0077]所述坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換子單元621，適于將所述焊縫的圖像特征點(diǎn)轉(zhuǎn)換至機(jī)器人工作坐 標(biāo)系中；
[0078]所述第一構(gòu)建子單元622，適于在所述機(jī)器人工作坐標(biāo)系中，將所述焊縫上焊縫坡 口的特征點(diǎn)及所述焊縫的軌跡的特征點(diǎn)相應(yīng)連接，獲得所述焊縫的三維構(gòu)形。
[0079] 在具體實(shí)施中，所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)與焊縫長(zhǎng)度及曲率相關(guān)。
[0080] 在具體實(shí)施中，所述計(jì)算單元63可以包括:第二構(gòu)建子單元631、第一計(jì)算子單元 632以及第二計(jì)算子單元633。其中：
[0081]所述第二構(gòu)建子單元631，適于在所構(gòu)建的焊縫的軌跡上，每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng)構(gòu)建與所 述焊縫的軌跡正交的平面；
[0082]所述第一計(jì)算子單元632,適于計(jì)算與所構(gòu)建的平面正交后獲得的所述焊縫坡口 的橫截面的面積；
[0083] 所述第二計(jì)算子單元633,適于根據(jù)所述焊縫坡口的橫截面的面積計(jì)算對(duì)應(yīng)的焊 接工藝參數(shù)并輸出。
[0084] 在具體實(shí)施中，所述焊接工藝參數(shù)包括:送絲速度以及焊接速度。
[0085]在具體實(shí)施中，所述第二計(jì)算子單元633可以包括:第一計(jì)算模塊71，第二計(jì)算模 塊72，第三計(jì)算模塊73，第四計(jì)算模塊74以及第五計(jì)算模塊75。其中：
[0086] 所述第一計(jì)算模塊71，適于計(jì)算焊縫坡口橫截面積實(shí)時(shí)偏差值A(chǔ)A = Ar_A'，A'為 實(shí)時(shí)焊縫坡口的橫截面積，Ar為同一類型的焊縫坡口在相同工藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)焊縫坡口的 橫截面積；
[0087] 所述第二計(jì)算模塊72，適于計(jì)算實(shí)時(shí)焊接速度增益量
％實(shí)時(shí) 焊接速度的計(jì)算參數(shù)，O1X);
[0088]所述第三計(jì)算模塊73,適于計(jì)算實(shí)時(shí)焊接速度ν' =Vr+Δ V; Vr為同一類型的焊縫坡 口在相同工藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)焊接速度；
[0089]所述第四計(jì)算模塊74,適于計(jì)算實(shí)時(shí)送絲速度增益iω2為實(shí)時(shí) 送絲速度的計(jì)算參數(shù)，《2>0;
[0090]所述第五計(jì)算模塊75,適于計(jì)算實(shí)時(shí)送絲速度C ' = Cr+ Δ C，Cr為同一類型的焊縫坡 口在相同工藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)送絲速度；
[0091] 其中，六^^^^^^及^^是通過對(duì)不同類型的焊縫坡口在不同工藝條件下進(jìn)行數(shù) 據(jù)分析所預(yù)先獲得的。
[0092] 在具體實(shí)施中，所述裝置還包括:存儲(chǔ)單元64，適于存儲(chǔ)Ar、Vr、Cr、ω !及ω 2。
[0093] 在具體實(shí)施中，所述焊接的控制裝置通過掃描工件2的焊縫，得到一焊縫軌跡點(diǎn)處 的實(shí)時(shí)焊接速度以及實(shí)時(shí)送絲速度后，可以將焊縫軌跡點(diǎn)的位置信息以及對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)焊接 速度發(fā)送至機(jī)器人的控制裝置1，由機(jī)器人的控制裝置1控制機(jī)器人3在該焊縫軌跡點(diǎn)處以 相應(yīng)的焊接速度對(duì)工件2進(jìn)行焊接；以及將焊縫軌跡點(diǎn)的位置信息以及對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)送絲速 度發(fā)送至設(shè)置在機(jī)器人3上的焊接控制器，由所述焊接控制器控制機(jī)器人3在該焊縫軌跡點(diǎn) 處以相應(yīng)的送絲速度進(jìn)行焊接。當(dāng)然，所述焊接的控制裝置也可以集成于所述機(jī)器人的控 制裝置3或者焊接控制器中，具體不受限制。
[0094]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例的各種方法中的全部或部分步驟是可 以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，存儲(chǔ) 介質(zhì)可以包括:R〇M、RAM、磁盤或光盤等。
[0095]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所 限定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種焊接的控制方法，其特征在于，包括： 掃描焊縫，提取所述焊縫的圖像特征點(diǎn)，所述焊縫的圖像特征點(diǎn)包括:所述焊縫上焊縫 坡口的特征點(diǎn)及所述焊縫的軌跡的特征點(diǎn)； 根據(jù)所述焊縫的圖像特征點(diǎn)，構(gòu)建所述焊縫的三維構(gòu)形； 在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上，沿所述焊縫的軌跡每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng)計(jì)算對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)并 輸出，以根據(jù)所計(jì)算的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接控制，所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)小于所述焊縫的長(zhǎng)度。2. 如權(quán)利要求1所述的焊接的控制方法，其特征在于，所述掃描焊縫，包括： 利用激光視覺傳感器掃描所述焊縫。3. 如權(quán)利要求1所述的焊接的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述焊縫的圖像特征 點(diǎn)，構(gòu)建所述焊縫的三維構(gòu)形，包括： 將所述焊縫的圖像特征點(diǎn)轉(zhuǎn)換至機(jī)器人工作坐標(biāo)系中； 在所述機(jī)器人工作坐標(biāo)系中，將所述焊縫上焊縫坡口的特征點(diǎn)及所述焊縫的軌跡的特 征點(diǎn)相應(yīng)連接，獲得所述焊縫的三維構(gòu)形。4. 如權(quán)利要求1所述的焊接的控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)與焊縫長(zhǎng)度及曲率 相關(guān)。5. 如權(quán)利要求1所述的焊接的控制方法，其特征在于，所述在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上，沿 所述焊縫的軌跡每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng)計(jì)算對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，包括： 在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上，每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng)構(gòu)建與所述焊縫的軌跡正交的平面； 計(jì)算與所構(gòu)建的平面正交后獲得的所述焊縫坡口的橫截面的面積； 根據(jù)所述焊縫坡口的橫截面的面積計(jì)算對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)。6. 如權(quán)利要求5所述的焊接的控制方法，其特征在于，所述焊接工藝參數(shù)包括:送絲速 度以及焊接速度。7. 如權(quán)利要求6所述的焊接的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述焊縫坡口的橫截面 的面積計(jì)算對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，包括： 按照如下公式計(jì)算實(shí)時(shí)焊接速度：V - Vr+ A V ; 以及按照如下公式計(jì)算實(shí)時(shí)送絲速度：C? =Cr+A C； 其中，AA = Ar-A'，A'為實(shí)時(shí)焊縫坡口的橫截面積，Ar為同一類型的焊縫坡口在相同工 藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)焊縫坡口的橫截面積，A A為焊縫坡口橫截面積實(shí)時(shí)偏差值； ?:為實(shí)時(shí)焊接速度的計(jì)算參數(shù)，《2為實(shí)時(shí)送絲速度的計(jì)算參數(shù)， c〇i>0, C〇2>0； v '為實(shí)時(shí)焊接速度，Vr為同一類型的焊縫坡口在相同工藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)焊接速度，A V 為實(shí)時(shí)焊接速度增益量 C'為實(shí)時(shí)送絲速度，Cr為同一類型的焊縫坡口在相同工藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)送絲速度，Ac 為實(shí)時(shí)送絲速度增益量； 是通過對(duì)不同類型的焊縫坡口在不同工藝條件下進(jìn)行數(shù)據(jù)分析所預(yù) 先獲得的。8. -種焊接的控制裝置，其特征在于，包括： 掃描單元，適于掃描焊縫，提取所述焊縫的圖像特征點(diǎn)，所述焊縫的圖像特征點(diǎn)包括： 所述焊縫上焊縫坡口的特征點(diǎn)及所述焊縫的軌跡的特征點(diǎn)； 構(gòu)建單元，適于根據(jù)所述焊縫的圖像特征點(diǎn)，構(gòu)建所述焊縫的三維構(gòu)形； 計(jì)算單元，適于在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上，沿所述焊縫的軌跡每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng)計(jì)算對(duì)應(yīng)的 焊接工藝參數(shù)并輸出，以根據(jù)所計(jì)算的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接控制，所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)小于所 述焊縫的長(zhǎng)度。9. 如權(quán)利要求8所述的焊接的控制裝置，其特征在于，所述掃描單元適于利用激光視覺 傳感器掃描焊縫。10. 如權(quán)利要求9所述的焊接的控制裝置，其特征在于，所述激光視覺傳感器設(shè)置于機(jī) 器人的末端。11. 如權(quán)利要求8所述的焊接的控制裝置，其特征在于，所述構(gòu)建單元包括： 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換子單元，適于將所述焊縫的圖像特征點(diǎn)轉(zhuǎn)換至機(jī)器人工作坐標(biāo)系中； 第一構(gòu)建子單元，適于在所述機(jī)器人工作坐標(biāo)系中，將所述焊縫上焊縫坡口的特征點(diǎn) 及所述焊縫的軌跡的特征點(diǎn)相應(yīng)連接，獲得所述焊縫的三維構(gòu)形。12. 如權(quán)利要求8所述的焊接的控制裝置，其特征在于，所述預(yù)設(shè)步長(zhǎng)與焊縫長(zhǎng)度及曲 率相關(guān)。13. 如權(quán)利要求8所述的焊接的控制裝置，其特征在于，所述計(jì)算單元包括： 第二構(gòu)建子單元，適于在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上，每隔預(yù)設(shè)步長(zhǎng)構(gòu)建與所述焊縫的軌跡 正交的平面； 第一計(jì)算子單元，適于計(jì)算與所構(gòu)建的平面正交后獲得的所述焊縫坡口的橫截面的面 積； 第二計(jì)算子單元，適于根據(jù)所述焊縫坡口的橫截面的面積計(jì)算對(duì)應(yīng)的焊接工藝參數(shù)并 輸出。14. 如權(quán)利要求13所述的焊接的控制裝置，其特征在于，所述焊接工藝參數(shù)包括:送絲 速度以及焊接速度。15. 如權(quán)利要求14所述的焊接的控制裝置，其特征在于，所述第二計(jì)算子單元包括： 第一計(jì)算模塊，適于計(jì)算焊縫坡口橫截面積實(shí)時(shí)偏差值A(chǔ) A = Ar-A'，A '為實(shí)時(shí)焊縫坡口 的橫截面積，Ar為同一類型的焊縫坡口在相同工藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)焊縫坡口的橫截面積；第二計(jì)算模塊，適于計(jì)算實(shí)時(shí)焊接速度增益量 為實(shí)時(shí)焊接速度的 計(jì)算參數(shù)，《i>〇; 第三計(jì)算模塊，適于計(jì)算實(shí)時(shí)焊接速度V' = Vr+A V;Vr為同一類型的焊縫坡口在相同工 藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)焊接速度； 第四計(jì)算模塊，適于計(jì)算實(shí)時(shí)送絲速度增益量，《2為實(shí)時(shí)送絲速度的 計(jì)算參數(shù)，《2>0; 第五計(jì)算模塊，適于計(jì)算實(shí)時(shí)送絲速度C' =Cr+A C，Cr為同一類型的焊縫坡口在相同工 藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)送絲速度； 其中，▲^^、(^、(^及^^是通過對(duì)不同類型的焊縫坡口在不同工藝條件下進(jìn)行數(shù)據(jù)分 析所預(yù)先獲得的。 16 .如權(quán)利要求15所述的焊接的控制裝置，其特征在于，還包括： 存儲(chǔ)單元，適于存儲(chǔ)Ar、Vr、Cr、W :及《 2。
【文檔編號(hào)】B23K26/70GK106041295SQ201610522808
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月5日
【發(fā)明人】龔燁飛, 唐建武, 張嘎, 趙儉, 陳劉明, 蔣超
【申請(qǐng)人】昆山華恒機(jī)器人有限公司