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，所述焊縫的圖像特征點包括：所述焊縫上焊縫坡口的特征點及所述焊縫的軌跡的特征點；根據(jù)所述焊縫的圖像特征點，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)步長計算對應(yīng)的焊接工藝參數(shù)并輸出，以根據(jù)所計算的焊接工藝參數(shù)進行焊接控制，所述預(yù)設(shè)步長小于所述焊縫的長度。應(yīng)用上述方案可以提高在焊縫較長且焊縫坡口變化不均勻時的焊接質(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] 在工程機械結(jié)構(gòu)中，因兩板對接而產(chǎn)生的焊縫較多。為了保證焊接度，通常對焊縫 進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，通常使用焊接機器人對焊縫進行自動化焊接。焊接機器人是 通過人工示教進行重復(fù)性動作及控制的剛性化機器人，采用靜態(tài)固性的焊接工藝參數(shù)施 焊。
[0004] 然而，在對大型結(jié)構(gòu)件對接所產(chǎn)生的焊縫進行焊接的過程中，由于大型結(jié)構(gòu)件經(jīng) 常會存在下料與組對誤差大的問題，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 用焊接機器人對大型結(jié)構(gòu)件對接所產(chǎn)生的焊縫進行焊接時，必將導(dǎo)致填充量不一、咬邊以 及焊漏等焊縫成形缺陷。
[0005] 針對上述問題，目前的焊接控制方法雖然可以使得焊接機器人在焊接時能夠根據(jù) 焊縫坡口的實際形狀，自動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，對于 在焊縫較長且焊縫坡口變化不均勻時，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且焊縫坡口變化不均勻時的焊接 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，所述焊縫的圖像特征點包括:所述焊縫上焊縫坡口的 特征點及所述焊縫的軌跡的特征點；根據(jù)所述焊縫的圖像特征點，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)步長計算對應(yīng)的焊接工藝參數(shù)并 輸出，以根據(jù)所計算的焊接工藝參數(shù)進行焊接控制，所述預(yù)設(shè)步長小于所述焊縫的長度。
[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，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轉(zhuǎn)換至機器人工作坐標系中；在所述機器人工作坐標系中，將所述焊 縫上焊縫坡口的特征點及所述焊縫的軌跡的特征點相應(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)步長與焊縫長度及曲率相關(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)步長計算對應(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)步長構(gòu)建與所述焊縫的軌跡正交 的平面;計算與所構(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算對應(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算對應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，包括： 按照如下公式計算實時焊接速度
=Vr+Δ V;以及按照如下公式計算實 時送絲速度：
，=cr+Ac;其中，AA = Ar-A'，A'為實時焊縫坡口的橫截面 積，Ar為同一類型的焊縫坡口在相同工藝條件下的標準焊縫坡口的橫截面積，△ A為焊縫坡 口橫截面積實時偏差值；《:為實時焊接速度的計算參數(shù)，(〇2為實時送絲速度的計算參數(shù)， ?1>〇，《 2>〇;，為實時焊接速度，^為同一類型的焊縫坡口在相同工藝條件下的標準焊接 速度，△ V為實時焊接速度增益量C '為實時送絲速度，Cr為同一類型的焊縫坡口在相同工藝 條件下的標準送絲速度，A C為實時送絲速度增益量;Ar、Vr、Cr、ω成ω 2是通過對不同類型 的焊縫坡口在不同工藝條件下進行數(shù)據(jù)分析所預(yù)先獲得的。
[0014] 本發(fā)明實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，所述焊縫的圖像特征點包括:所述焊縫上焊縫坡口的特 征點及所述焊縫的軌跡的特征點；構(gòu)建單元，適于根據(jù)所述焊縫的圖像特征點，構(gòu)建所述焊 縫的三維構(gòu)形;計算單元，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)步長計 算對應(yīng)的焊接工藝參數(shù)并輸出，以根據(jù)所計算的焊接工藝參數(shù)進行焊接控制，所述預(yù)設(shè)步 長小于所述焊縫的長度。
[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)置于機器人的末端。
[0017] 可選地，所述構(gòu)建單元包括:坐標系轉(zhuǎn)換子單元，適于將所述焊縫的圖像特征點轉(zhuǎn) 換至機器人工作坐標系中；第一構(gòu)建子單元，適于在所述機器人工作坐標系中，將所述焊縫 上焊縫坡口的特征點及所述焊縫的軌跡的特征點相應(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)步長與焊縫長度及曲率相關(guān)。
[0019] 可選地，所述計算單元包括: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)步長構(gòu)建與所述焊縫的軌跡正交的平面;第一計算子單元，適于計算與所構(gòu)建的平面 正交后獲得的所述焊縫坡口的橫截面的面積;第二計算子單元，適于根據(jù)所述焊縫坡口的 橫截面的面積計算對應(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，所述第二計算子單元包括:第一計算模塊，適于計算焊縫坡口橫截面積實 時偏差值A(chǔ) A = Ar-A'，Α'為實時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 條件下的標準焊縫坡口的橫截面積；第二計算模塊，適于計算實時焊接速度增益量
ω i為實時焊接速度的計算參數(shù)，ω ;第三計算模塊，適于計算實時焊 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準焊接速度;第四計算 模塊，適于計算實時送絲速度增益量
M為實時送絲速度的計算參數(shù)，ω2> 〇 ;第五計算模塊，適于計算實時送絲速度C '= Cr+ Δ C，Cr為同一類型的焊縫坡口在相同工藝 條件下的標準送絲速度;其中，六:^^^成^是通過對不同類型的焊縫坡口在不同工藝 條件下進行數(shù)據(jù)分析所預(yù)先獲得的。
[0022] 可選地，所述裝置還包括:存儲單元，適于存儲
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例的技術(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)步長獲取對應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，由于所述預(yù)設(shè)步長小于所述焊縫的長度，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 可以在焊縫較長且焊縫坡口變化不均勻時更加準確地獲得焊縫的數(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，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]進一步，通過在所構(gòu)建的三維構(gòu)形上每隔預(yù)設(shè)步長構(gòu)建與所述焊縫軌跡正交的平 面，并計算所構(gòu)建的平面的面積，進而按照所構(gòu)建的平面的面積對應(yīng)的焊接工藝參數(shù)進行 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 計算一次送絲速度以及焊接速度，并以此進行焊接控制，而非依賴于焊接時是否采用擺動， 可以使得整個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)為對圖2(a)中所示焊縫進行一次掃描后所獲得的掃描圖像；
[0030] 圖3是本發(fā)明實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)明實施例中一種焊接的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[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，進而利用所述焊接 擺幅寬度對焊接機器人的施焊進行控制。
[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，當應(yīng)用于焊縫較長且焊縫坡口變化不 均勻的情況時，焊接質(zhì)量較差，并且焊接效率較低。
[0036] 針對上述問題，本發(fā)明實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)步長獲取對應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，由于所述預(yù)設(shè)步長小于所述焊縫的長度，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 焊縫較長且焊縫坡口變化不均勻時更加準確地獲得焊縫的數(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)合附圖對本 發(fā)明的具體實施例做詳細地說明。
[0038] 參照圖1，本發(fā)明實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。
[0040] 在本發(fā)明的一實施例中，可以在機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，對所述焊縫的掃描圖像進行圖像識 另IJ，提取所述焊縫的圖像特征點。其中，所述焊縫的圖像特征點至少包括所述焊縫上焊縫坡 口的特征點及所述焊縫的軌跡的特征點。具體圖像識別的方法不受限制，比如可以預(yù)先設(shè) 置圖像識別模型，通過所述圖像識別模型來識別所述掃描圖像。
[0042] 例如，對于圖2(a)中示出的焊縫，通過激光視覺傳感器進行一次掃描后，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)示出的多個點為對該掃描圖像所提取的圖 像特征點。其中，《$，，表示所述焊縫的軌跡的一特征點，"?"表示所述焊縫上焊縫坡口的 一特征點，白色實線為所述焊縫所在工件的邊界。
[0043]步驟12,根據(jù)所述焊縫的圖像特征點，構(gòu)建所述焊縫的三維構(gòu)形。
[0044] 在具體實施中，提取所述焊縫的圖像特征點后，可以通過三維測量法獲得各個圖 像特征點在激光視覺傳感器所對應(yīng)的激光坐標系下的坐標，利用預(yù)先獲得的激光坐標系與 機器人工作坐標系之間的映射關(guān)系，將各個圖像特征點在激光坐標系下的坐標轉(zhuǎn)換至機器 人工作坐標系中，進而在所述機器人工作坐標系中，將所述焊縫的軌跡的特征點以及所述 焊縫坡口的特征點相應(yīng)連接，獲得所述焊縫的三維構(gòu)形。
[0045] 圖3為一種焊縫的三維構(gòu)形的構(gòu)建示意圖。參照圖3，《$,，表示所述焊縫的軌跡的 一特征點，"?"表示所述焊縫上焊縫坡口的一特征點。根據(jù)各個特征點在機器人工作坐標 系下的坐標，將焊縫的軌跡的各個特征點相應(yīng)連接，得到所述焊縫的軌跡（如圖中實線所 示），將焊縫坡口的各個特征點相應(yīng)連接，得到多條焊道邊界線（如圖中點劃線所示）。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)步長計算對應(yīng)的焊 接工藝參數(shù)并輸出，以根據(jù)所計算的焊接工藝參數(shù)進行焊接控制，所述預(yù)設(shè)步長小于所述 焊縫的長度。
[0047] 在具體實施中，獲得所述焊縫的三維構(gòu)形后，可以采用多種方法獲取對應(yīng)的焊接 工藝參數(shù)。在本發(fā)明的一實施例中，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)步長構(gòu)建與所述焊縫的軌跡正交的平面，并計算與所構(gòu)建的平面正交后獲得的所述焊 縫坡口的橫截面的面積，進而按照所述焊縫坡口的橫截面的面積計算對應(yīng)的焊接工藝參數(shù) 以進行焊接控制。
[0048] 需要說明的是，在具體實施中，所述預(yù)設(shè)步長可以根據(jù)焊縫的長度及曲率進行設(shè) 置?？梢岳斫獾氖牵鲱A(yù)設(shè)步長越小，焊接控制的精度越高，但整個焊接控制所需時間也 就越長。具體無論所述預(yù)設(shè)步長如何設(shè)置，只要所述預(yù)設(shè)補償小于所述焊縫的長度即可，也 就是在整個焊接控制過程中，至少獲取三次上焊接工藝參數(shù)即可。
[0049] 具體地，參照圖4,在所構(gòu)建的焊縫的軌跡Ll上，可以先按照預(yù)設(shè)步長離散化所構(gòu) 建的焊縫的軌跡，獲得多個焊縫的軌跡點si~s8。之后，在每個焊縫軌跡點處構(gòu)建一正交于 所述焊縫的軌跡的平面，該平面與各個焊道邊界線(如圖中點劃線所示)相交獲得所述焊縫 坡口的一橫截面，例如，在焊縫的軌跡點s2處所獲得的所述焊縫坡口橫截面M1，在焊縫的軌 跡點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)成對本發(fā)明的限 制，且均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0051] 下面以所述焊縫坡口橫截面為三角形或四邊形為例，對如何計算其面積進行說 明：
[0052]當所述焊縫坡口的橫截面為三角形時，以三角形三邊長分別為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] 當所述焊縫坡口的橫截面為四邊形時，參照圖5,以四邊形邊長分別為a，b，c，d為 例，令邊長為a的邊與邊長為d的邊之間的夾角為Q 1，而邊長為b的邊與邊長為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 算對應(yīng)的焊接工藝參數(shù)以進行焊接控制。在本發(fā)明的一實施例中，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 面的面積所對應(yīng)的焊接工藝參數(shù)可能會不同。
[0059] 在本發(fā)明的一實施例中，令某一類型的焊縫坡口在指定工藝條件下的標準焊縫坡 口的橫截面積為Ar，實時焊縫坡口的橫截面積為A'，焊縫坡口橫截面積實時偏差值為Δ A。 該類型的焊縫坡口在指定工藝條件下的標準焊接速度為Vr，實時焊接速度為V'，實時焊接 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準送絲速度為 Cr，實時送絲速 度為C '，實時送絲速度增益量為Δ C 〇
[0060] 在具體實施中，計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時偏差值為Δ A:
[0061] AA=Ar-A' (3)
[0062] 接著，將焊縫坡口橫截面積實時偏差值為△ A分別代入公式(4)及(5)，獲得實時焊
[0063] 接速度增益量A V，以及實時送絲速度增益量A c:
(4)
[0064] (5)
[0065]最后，通過實時焊接速度增益量Δν與實時焊接速度v'之間的關(guān)系，g卩v'= Vr+A v，獲得實時焊接速度ν'；通過實時送絲速度增益量A c與實時送絲速度c'之間的關(guān)系，SPc' =Cr+ Δ C，獲得實時送絲速度C '。
[0066] 其中，O1為實時焊接速度的計算參數(shù)，ω2為實時送絲速度的計算參數(shù)，，ω 〇〇， ω2>0,且六^^^^^及^是通過對不同類型的焊縫坡口在不同工藝條件下進行線性回歸 分析所預(yù)先獲得的。
[0067] 采用上述方法，獲得各個焊縫軌跡點處的實時焊接速度以及實時送絲速度后，可 以先對全部的焊接工藝參數(shù)進行一階平滑濾波，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 獲取對應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，由于所述預(yù)設(shè)步長小于所述焊縫的長度，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，在焊縫較長且焊縫 坡口變化不均勻時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現(xiàn)本發(fā)明，以下對上述焊接的控制方法所 對應(yīng)的裝置進行詳細描述。
[0070] 參照圖6,本發(fā)明實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，所述焊縫的圖像特 征點包括:所述焊縫上焊縫坡口的特征點及所述焊縫的軌跡的特征點；
[0072]所述構(gòu)建單元62,適于根據(jù)所述焊縫的圖像特征點，構(gòu)建所述焊縫三維構(gòu)形；
[0073]所述計算單元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 獲取對應(yīng)的焊接工藝參數(shù)并輸出，以根據(jù)所計算的焊接工藝參數(shù)進行焊接控制，所述預(yù)設(shè) 步長小于所述焊縫的長度。
[0074] 在具體實施中，所述掃描單元61適于利用激光視覺傳感器掃描焊縫。
[0075] 在具體實施中，所述激光視覺傳感器設(shè)置于機器人的末端。
[0076]在具體實施中，所述構(gòu)建單元62可以包括:坐標系轉(zhuǎn)換子單元621以及第一構(gòu)建子 單元622。其中：
[0077]所述坐標系轉(zhuǎn)換子單元621，適于將所述焊縫的圖像特征點轉(zhuǎn)換至機器人工作坐 標系中；
[0078]所述第一構(gòu)建子單元622，適于在所述機器人工作坐標系中，將所述焊縫上焊縫坡 口的特征點及所述焊縫的軌跡的特征點相應(yīng)連接，獲得所述焊縫的三維構(gòu)形。
[0079] 在具體實施中，所述預(yù)設(shè)步長與焊縫長度及曲率相關(guān)。
[0080] 在具體實施中，所述計算單元63可以包括:第二構(gòu)建子單元631、第一計算子單元 632以及第二計算子單元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)步長構(gòu)建與所 述焊縫的軌跡正交的平面；
[0082]所述第一計算子單元632,適于計算與所構(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] 所述第二計算子單元633,適于根據(jù)所述焊縫坡口的橫截面的面積計算對應(yīng)的焊 接工藝參數(shù)并輸出。
[0084] 在具體實施中，所述焊接工藝參數(shù)包括:送絲速度以及焊接速度。
[0085]在具體實施中，所述第二計算子單元633可以包括:第一計算模塊71，第二計算模 塊72，第三計算模塊73，第四計算模塊74以及第五計算模塊75。其中：
[0086] 所述第一計算模塊71，適于計算焊縫坡口橫截面積實時偏差值A(chǔ)A = Ar_A'，A'為 實時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準焊縫坡口的 橫截面積；
[0087] 所述第二計算模塊72，適于計算實時焊接速度增益量
％實時 焊接速度的計算參數(shù)，O1X);
[0088]所述第三計算模塊73,適于計算實時焊接速度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準焊接速度；
[0089]所述第四計算模塊74,適于計算實時送絲速度增益iω2為實時 送絲速度的計算參數(shù)，《2>0;
[0090]所述第五計算模塊75,適于計算實時送絲速度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準送絲速度；
[0091] 其中，六^^^^^^及^^是通過對不同類型的焊縫坡口在不同工藝條件下進行數(shù) 據(jù)分析所預(yù)先獲得的。
[0092] 在具體實施中，所述裝置還包括:存儲單元64，適于存儲Ar、Vr、Cr、ω !及ω 2。
[0093] 在具體實施中，所述焊接的控制裝置通過掃描工件2的焊縫，得到一焊縫軌跡點處 的實時焊接速度以及實時送絲速度后，可以將焊縫軌跡點的位置信息以及對應(yīng)的實時焊接 速度發(fā)送至機器人的控制裝置1，由機器人的控制裝置1控制機器人3在該焊縫軌跡點處以 相應(yīng)的焊接速度對工件2進行焊接；以及將焊縫軌跡點的位置信息以及對應(yīng)的實時送絲速 度發(fā)送至設(shè)置在機器人3上的焊接控制器，由所述焊接控制器控制機器人3在該焊縫軌跡點 處以相應(yīng)的送絲速度進行焊接。當然，所述焊接的控制裝置也可以集成于所述機器人的控 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，該程序可以存儲于一計算機可讀存儲介質(zhì)中，存儲 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)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求所 限定的范圍為準。
【主權(quán)項】
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，所述焊縫的圖像特征點包括:所述焊縫上焊縫 坡口的特征點及所述焊縫的軌跡的特征點； 根據(jù)所述焊縫的圖像特征點，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)步長計算對應(yīng)的焊接工藝參數(shù)并 輸出，以根據(jù)所計算的焊接工藝參數(shù)進行焊接控制，所述預(yù)設(shè)步長小于所述焊縫的長度。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，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轉(zhuǎn)換至機器人工作坐標系中； 在所述機器人工作坐標系中，將所述焊縫上焊縫坡口的特征點及所述焊縫的軌跡的特 征點相應(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)步長與焊縫長度及曲率 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)步長計算對應(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)步長構(gòu)建與所述焊縫的軌跡正交的平面； 計算與所構(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算對應(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 的面積計算對應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，包括： 按照如下公式計算實時焊接速度：V - Vr+ A V ; 以及按照如下公式計算實時送絲速度：C? =Cr+A C； 其中，AA = Ar-A'，A'為實時焊縫坡口的橫截面積，Ar為同一類型的焊縫坡口在相同工 藝條件下的標準焊縫坡口的橫截面積，A A為焊縫坡口橫截面積實時偏差值； ?:為實時焊接速度的計算參數(shù)，《2為實時送絲速度的計算參數(shù)， c〇i>0, C〇2>0； v '為實時焊接速度，Vr為同一類型的焊縫坡口在相同工藝條件下的標準焊接速度，A V 為實時焊接速度增益量 C'為實時送絲速度，Cr為同一類型的焊縫坡口在相同工藝條件下的標準送絲速度，Ac 為實時送絲速度增益量； 是通過對不同類型的焊縫坡口在不同工藝條件下進行數(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，所述焊縫的圖像特征點包括： 所述焊縫上焊縫坡口的特征點及所述焊縫的軌跡的特征點； 構(gòu)建單元，適于根據(jù)所述焊縫的圖像特征點，構(gòu)建所述焊縫的三維構(gòu)形； 計算單元，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)步長計算對應(yīng)的 焊接工藝參數(shù)并輸出，以根據(jù)所計算的焊接工藝參數(shù)進行焊接控制，所述預(yù)設(shè)步長小于所 述焊縫的長度。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 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： 坐標系轉(zhuǎn)換子單元，適于將所述焊縫的圖像特征點轉(zhuǎn)換至機器人工作坐標系中； 第一構(gòu)建子單元，適于在所述機器人工作坐標系中，將所述焊縫上焊縫坡口的特征點 及所述焊縫的軌跡的特征點相應(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)步長與焊縫長度及曲 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)步長構(gòu)建與所述焊縫的軌跡 正交的平面； 第一計算子單元，適于計算與所構(gòu)建的平面正交后獲得的所述焊縫坡口的橫截面的面 積； 第二計算子單元，適于根據(jù)所述焊縫坡口的橫截面的面積計算對應(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，所述第二計算子單元包括： 第一計算模塊，適于計算焊縫坡口橫截面積實時偏差值A(chǔ) A = Ar-A'，A '為實時焊縫坡口 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準焊縫坡口的橫截面積；第二計算模塊，適于計算實時焊接速度增益量 為實時焊接速度的 計算參數(shù)，《i>〇; 第三計算模塊，適于計算實時焊接速度V' = Vr+A V;Vr為同一類型的焊縫坡口在相同工 藝條件下的標準焊接速度； 第四計算模塊，適于計算實時送絲速度增益量，《2為實時送絲速度的 計算參數(shù)，《2>0; 第五計算模塊，適于計算實時送絲速度C' =Cr+A C，Cr為同一類型的焊縫坡口在相同工 藝條件下的標準送絲速度； 其中，▲^^、(^、(^及^^是通過對不同類型的焊縫坡口在不同工藝條件下進行數(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： 存儲單元，適于存儲Ar、Vr、Cr、W :及《 2。
【文檔編號】B23K26/70GK106041295SQ201610522808
【公開日】2016年10月26日
【申請日】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
【申請人】昆山華恒機器人有限公司