本發(fā)明涉及超聲焊接，尤其涉及一種超聲波焊接設(shè)備的焊接頭軌跡優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)有技術(shù)中，超聲波焊接作為一種高效、環(huán)保的連接技術(shù)，廣泛應(yīng)用于汽車、電子、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的超聲波焊接設(shè)備在執(zhí)行焊接任務(wù)時(shí)，通常依賴于預(yù)設(shè)的焊接軌跡進(jìn)行作業(yè)，這些軌跡往往基于經(jīng)驗(yàn)或簡單的幾何形狀設(shè)計(jì)，缺乏對(duì)焊接件實(shí)際表面特征的精細(xì)考量。

2、中國專利申請(qǐng)?zhí)枮閏n118438446a的專利文獻(xiàn)公開了一種焊接機(jī)器人軌跡的規(guī)劃方法，該方法包括以下步驟：首先，利用視覺傳感器、激光掃描和力反饋傳感器采集焊接接頭的數(shù)據(jù)，并應(yīng)用包括卡爾曼濾波器或深度學(xué)習(xí)模型的數(shù)據(jù)融合算法整合多傳感器信息，以實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫幾何和空間位置的精確描述；其次，基于所獲取的焊縫信息，引入結(jié)合圖搜索包括a*算法與機(jī)器學(xué)習(xí)如強(qiáng)化學(xué)習(xí)的自適應(yīng)路徑規(guī)劃算法，以實(shí)時(shí)適應(yīng)由于材料變形或熱擴(kuò)散引起的焊縫變化，調(diào)整焊接路徑；最后建立焊接過程的仿真模型預(yù)測不同焊接參數(shù)對(duì)焊縫質(zhì)量的影響，并利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法如支持向量機(jī)或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整焊接速度、功率和壓力參數(shù)，以優(yōu)化焊接過程中的參數(shù)設(shè)置。

3、現(xiàn)有技術(shù)中通過仿真模型和機(jī)器學(xué)習(xí)算法來預(yù)測和調(diào)整焊接參數(shù)，依賴于大量的歷史數(shù)據(jù)和先驗(yàn)知識(shí)，在實(shí)際焊接過程中遇到問題不能實(shí)時(shí)調(diào)整，從而使焊接軌跡不精確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種超聲波焊接設(shè)備的焊接頭軌跡優(yōu)化方法，通過識(shí)別和分析焊接軌跡對(duì)應(yīng)的軌跡表面圖像，實(shí)時(shí)獲取表面特征，并據(jù)此對(duì)初始焊接軌跡進(jìn)行調(diào)整可以解決焊接軌跡不精確的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種超聲波焊接設(shè)備的焊接頭軌跡優(yōu)化方法，包括：識(shí)別待焊接件，獲取待焊接件的初始參數(shù)，基于初始參數(shù)確定初始焊接軌跡；

3、識(shí)別所述初始焊接軌跡對(duì)應(yīng)的軌跡表面圖像，分析軌跡表面圖像以獲取表面特征；

4、基于表面特征對(duì)所述初始焊接軌跡進(jìn)行調(diào)整，獲取調(diào)整焊接軌跡；

5、實(shí)時(shí)監(jiān)測根據(jù)所述調(diào)整焊接軌跡焊接過程的焊接特征，根據(jù)焊接特征對(duì)調(diào)整焊接軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，獲取目標(biāo)焊接軌跡；

6、分析根據(jù)所述目標(biāo)焊接軌跡焊接后的焊接件的焊接性能，根據(jù)焊接性能的分析結(jié)果對(duì)所述目標(biāo)焊接軌跡進(jìn)行調(diào)整，以在下一焊接周期進(jìn)行優(yōu)化。

7、進(jìn)一步地，所述基于初始參數(shù)確定初始焊接軌跡的步驟包括：

8、獲取所述待焊接件的待焊接圖像；

9、對(duì)所述待焊接圖像進(jìn)行分析，確定待焊接區(qū)域輪廓特征；

10、基于所述待焊接區(qū)域輪廓特征將其分為直線焊接區(qū)域和非直線焊接區(qū)域；

11、分別計(jì)算所述直線焊接區(qū)域和所述非直線焊接區(qū)域的占比，獲取直線占比和非直線占比；

12、比較所述直線占比和所述非直線占比，基于比較結(jié)果確定初始焊接軌跡。

13、進(jìn)一步地，所述基于所述待焊接區(qū)域輪廓特征將其分為直線焊接區(qū)域和非直線焊接區(qū)域的步驟包括：

14、識(shí)別所述待焊接區(qū)域輪廓特征中若干拐點(diǎn)，基于若干拐點(diǎn)對(duì)所述待焊接區(qū)域輪廓特征進(jìn)行劃分，獲取若干子輪廓；

15、計(jì)算若干所述子輪廓的曲率值，將曲率值與預(yù)設(shè)曲率值進(jìn)行比較，基于比較結(jié)果確定所述直線焊接區(qū)域和所述非直線焊接區(qū)域。

16、進(jìn)一步地，所述基于比較結(jié)果確定初始焊接軌跡的步驟包括：

17、當(dāng)所述直線占比大于等于所述非直線占比時(shí)，對(duì)所述直線焊接區(qū)域進(jìn)行焊接，當(dāng)直線焊接區(qū)域焊接完成后對(duì)所述非直線焊接區(qū)域進(jìn)行焊接，以獲取初始焊接軌跡；

18、當(dāng)所述直線占比小于所述非直線占比時(shí)，根據(jù)最短路徑算法確定待焊接區(qū)域的最短焊接路徑，將其作為所述初始焊接軌跡。

19、進(jìn)一步地，所述分析軌跡表面圖像以獲取表面特征的步驟包括：

20、通過邊緣檢測算法識(shí)別所述軌跡表面圖像中的若干邊緣輪廓；

21、識(shí)別若干邊緣輪廓包含的邊緣輪廓區(qū)域的亮度值；

22、基于亮度值識(shí)別結(jié)果確定所述表面圖像中裂縫區(qū)域和凸起區(qū)域。

23、進(jìn)一步地，所述基于表面特征對(duì)所述初始焊接軌跡進(jìn)行調(diào)整的步驟包括：

24、識(shí)別所述裂縫區(qū)域的裂縫走向和裂縫長度，基于裂縫走向和裂縫長度確定補(bǔ)焊路徑，以對(duì)所述初始焊接軌跡進(jìn)行調(diào)整；

25、計(jì)算所述凸起區(qū)域?qū)?yīng)的凸起面積，當(dāng)凸起面積大于等于預(yù)設(shè)面積時(shí)，根據(jù)凸起區(qū)域的邊緣形狀設(shè)置新的焊接軌跡，以對(duì)所述初始焊接軌跡進(jìn)行調(diào)整。

26、進(jìn)一步地，所述實(shí)時(shí)監(jiān)測根據(jù)所述調(diào)整焊接軌跡焊接過程的焊接特征的步驟包括：

27、獲取焊接過程中實(shí)時(shí)圖像；

28、基于實(shí)時(shí)圖像獲取焊接過程中焊接頭與待焊接件的接觸位置。

29、進(jìn)一步地，所述根據(jù)焊接特征對(duì)調(diào)整焊接軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)的步驟包括：

30、計(jì)算所述接觸位置與調(diào)整焊接軌跡對(duì)應(yīng)的位置間的偏差距離；

31、基于所述偏差距離對(duì)焊接頭進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，以對(duì)所述調(diào)整焊接軌跡進(jìn)行校準(zhǔn)，獲取所述目標(biāo)焊接軌跡。

32、進(jìn)一步地，所述分析根據(jù)所述目標(biāo)焊接軌跡焊接后的焊接件的焊接性能的步驟包括：

33、對(duì)焊接拐點(diǎn)處的圖像進(jìn)行采集，獲取拐點(diǎn)圖像；

34、對(duì)所述拐點(diǎn)圖像進(jìn)行分析，識(shí)別焊接氣孔及焊接均勻度；

35、基于所述焊接氣孔及焊接均勻度對(duì)焊接件進(jìn)行分析，根據(jù)識(shí)別結(jié)果識(shí)別焊接性能。

36、進(jìn)一步地，所述根據(jù)焊接性能的分析結(jié)果對(duì)所述目標(biāo)焊接軌跡進(jìn)行調(diào)整的步驟包括：

37、當(dāng)焊接性能差時(shí)，在拐點(diǎn)處以預(yù)設(shè)間隔添加焊接點(diǎn)，以對(duì)所述目標(biāo)焊接軌跡進(jìn)行調(diào)整；

38、當(dāng)焊接性能不差時(shí)，不對(duì)所述目標(biāo)焊接軌跡進(jìn)行調(diào)整。

39、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，通過識(shí)別待焊接件的初始參數(shù)并確定初始焊接軌跡，能夠更精確地掌握焊接過程中的實(shí)際情況，基于表面特征對(duì)初始焊接軌跡進(jìn)行調(diào)整，顯著減少焊接缺陷，從而提高焊接件的整體質(zhì)量，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測焊接過程中的焊接特征，并根據(jù)這些特征對(duì)調(diào)整焊接軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，使得焊接過程更加穩(wěn)定可控，及時(shí)調(diào)整焊接參數(shù)和軌跡，確保焊接質(zhì)量的一致性，通過不斷優(yōu)化焊接軌跡，減少不必要的焊接路徑和重復(fù)工作，從而降低焊接時(shí)間和成本，提高資源利用效率，提高了焊接質(zhì)量和效率，分析焊接性能并根據(jù)結(jié)果對(duì)目標(biāo)焊接軌跡進(jìn)行調(diào)整，形成了一個(gè)閉環(huán)的優(yōu)化過程，為后續(xù)焊接提供更加準(zhǔn)確和高效的基礎(chǔ)，提高焊接的效率和準(zhǔn)確性。

40、尤其，通過對(duì)待焊接圖像的分析，能夠精確識(shí)別出待焊接區(qū)域的輪廓特征，提高了焊接軌跡的精確性，將焊接區(qū)域細(xì)分為直線焊接區(qū)域和非直線焊接區(qū)域，并分別計(jì)算其占比，有助于針對(duì)不同類型的焊接區(qū)域制定更合適的焊接軌跡和策略，通過比較直線占比和非直線占比，決定初始焊接軌跡的走向和順序，減少焊接頭在焊接過程中的不必要移動(dòng)，從而降低能耗和磨損，提高焊接效率，針對(duì)不同類型的焊接區(qū)域，制定不同的焊接路徑策略，從而實(shí)現(xiàn)定制化焊接，提高焊接質(zhì)量。

41、尤其，通過識(shí)別裂縫區(qū)域的裂縫走向和長度，精確地確定補(bǔ)焊路徑，提高了補(bǔ)焊的針對(duì)性和效率，當(dāng)遇到凸起區(qū)域時(shí)，通過計(jì)算凸起面積并與預(yù)設(shè)面積進(jìn)行比較，為后續(xù)路徑優(yōu)化提供基礎(chǔ)，如果凸起面積較大，根據(jù)凸起區(qū)域的邊緣形狀設(shè)置新的焊接軌跡，確保焊接頭能夠緊密貼合焊接表面，提高焊接質(zhì)量，通過調(diào)整焊接軌跡以適應(yīng)凸起區(qū)域，提高了焊接的質(zhì)量。