CN104148777B - 实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法及系统 - Google Patents

实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法，其中包括焊接轨迹数据采集和焊接轨迹数据平滑处理，本发明还涉及一种实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的系统，该系统包括微处理器和光电传感器，所述的微处理器包括焊接轨迹平滑处理模块、补偿模块和数据存储模块。采用本发明的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法及系统，可以在波纹板焊接轨迹数据的采集过程中，实时处理采集到的数据进行处理，最终通过这些信息控制焊枪运动，在焊枪角度固定的情况下实现自动焊接，减少焊接过程中发热形变的影响，提高焊接效率和质量，节约成本，且移植性强，具有更广泛的应用范围。

Description

实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法及系统
技术领域
本发明涉及波纹板的焊接技术领域，尤其涉及波纹板焊接数据平滑处理的领域，具体是指一种实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法及系统。
背景技术
目前，在自动焊接过程中，用于焊缝跟踪的传感器技术越来越重要，陆续出现了各种不同形式的传感器，其中接触式传感器、电弧传感器和光学传感器应用较为普遍。接触式传感器将焊缝变化转变为导杆或导轮的位置变化，并转化为电信号，该传感器由于性能稳定、成本低廉，在生产中曾得到广泛应用，但由于跟踪精度及速度的限制，已不适合高精度、高速度的焊接领域；电弧传感器以电弧本身的参数为跟踪目标，能实时反应焊缝变化，但检测精度易受焊接过程中熔滴过渡形式、飞溅的影响，尤其在对薄板焊件的对接和搭接接头的焊接中，应用方法较难掌握；相比之下光学传感器以获得信息丰富、精确度高、检测范围广等特点，逐渐引起人们的重视，并在焊接生产领域得到了日渐广泛地应用，这为焊接自动化的实现提供了有利条件。光学传感器中应用较多的为激光传感器、红外传感器、视觉传感器等，采用CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)摄像机、红外成像仪等现代化图像传感设备及智能化的图像处理方法，为准确获取焊缝信息提供了保证，进一步确保了焊接过程的稳定性和可靠性。
此外，在CCD采样过程中，由于现场环境的影响，采集到的焊接点的位置会有跳动，需要随时观察焊缝，并调整焊接参数或者焊枪位置，所以，集装箱波纹板焊接专机达不到完全的自动焊接，为了提高生产效率，同时减少焊接过程中形变对于采集的数据的影响，我们需要实时处理采集到的波纹板信息，然而，实时处理的需求导致每次处理的轨迹长度非常小，可能无法直接从一段独立的数据中获取波纹板的几何形状信息来进行处理。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种处理采集到的小段波纹板数据构建出焊枪的焊接轨迹，并进行平滑处理和缝隙补偿，使焊枪运动的轨迹符合波纹板焊接工艺的要求，在焊枪角度固定的情况下实现自动焊接，减少焊接过程中发热形变的影响，提高焊接质量和效率的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法及系统。
为了实现上述目的，本发明的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法及系统具有如下构成：
该实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)光电传感器采集波纹板中各个采集点的焊接轨迹数据，并将所述的焊接轨迹数据缓存至微处理器中；
(2)所述的微处理器设定处理半径，并以所述的处理半径将所述的焊接轨迹数据分为数个数据段；
(3)所述的微处理器连接一个数据段中的两个端点和一个中间点形成三角形，并根据该数据段的两个端点的坐标数据和一个中间点的坐标数据计算三角形的面积相关的量；
(4)返回上述步骤(3)，直至该数据段的有限个中间点取完并计算得到数个三角形面积相关的量；
(5)所述的微处理器对所述的数个三角形面积相关的量取中值，并根据所述的三角形面积相关的量中值、该数据段的两个端点的坐标数据和一个中间点的坐标数据计算得出该中间点的平滑坐标数据；
(6)返回上述步骤(5)，直至该数据段的有限个中间点取完并计算得到数个中间点的平滑坐标数据；
(7)返回上述步骤(3)，直至所有数据段的中间点均计算得到对应的平滑坐标数据。
进一步地，所述的根据该数据段的两个端点的坐标数据和一个中间点的坐标数据计算三角形的面积相关的量，具体为：
Area＝(x-x1)·(y2-y1)-(y-y1)·(x2-x1)；
其中，Area为三角形的面积相关的量，Area绝对值为三角形的面积值的2倍，Area符号表示中间点相对于两个端点的线段的位置，当Area为正值时，表示中间点位于两个端点的线段的下方，当Area为负值时，表示中间点位于两个端点的线段的上方，(x1，y1)和(x2，y2)为该数据段的两个端点的坐标，(x，y)为该数据段的一个中间点的坐标；
更进一步地，所述的根据获得的三角形面积相关的量中值、该数据段的两个端点的坐标数据和一个中间点的坐标数据计算得出该中间点的平滑坐标数据，具体为：
x 0 = m e d i a n A r e a + [ x 1 · ( y 2 - y 1 ) 2 + x 3 · ( x 2 - x 1 ) 2 + ( y 2 - y 1 ) · ( y 3 - y 1 ) · ( x 2 - x 1 ) ] / ( y 2 - y 1 ) ( y 2 - y 1 ) + ( x 2 - x 1 ) 2 / ( y 2 - y 1 ) ;
y 0 = y 3 - x 2 - x 1 y 2 - y 1 · ( x 0 - x 3 ) ;
其中，medianArea为三角形面积相关的量中值，(x1，y1)和(x2，y2)为该数据段的两个端点的坐标，(x3，y3)为该数据段的一个中间点的坐标，(x0，y0)为该中间点的平滑坐标；
进一步地，所述的步骤(6)与(7)之间，还包括以下步骤：
(6.1)所述的微处理器将该数据段中数个中间点的纵轴坐标数据和对应的平滑纵轴坐标数据进行对比，并判断是否存在连续多个中间点的纵轴坐标数据与所对应的中间点的平滑纵轴坐标数据的差值超过微处理器设定的默认值；
(6.2)如果判断结果为存在连续多个中间点的纵轴坐标数据与所对应的中间点的平滑纵轴坐标数据的差值超过微处理器设定的默认值，则继续步骤(6.3)，否则继续步骤(7)；
(6.3)所述的微处理器删除所述的连续多个中间点。
进一步地，所述的步骤(1)和(2)之间，包括以下步骤：
(1.1)所述的微处理器对所述的光电传感器采集的焊接轨迹数据进行预处理。
更进一步地，所述的微处理器对所述的光电传感器采集的焊接轨迹数据进行预处理，包括以下步骤：
(1.1.1)所述的微处理器通过限幅滤波法判断所述的采集点中是否存在异常点；
(1.1.2)如果判断结果为所述的采集点中是否存在异常点，则继续步骤(1.3)，否则继续步骤(2)；
(1.1.3)所述的微处理器删除所述的异常点；
(1.1.4)所述的微处理器对所述的焊接轨迹数据进行中值过滤处理。
进一步地，所述的步骤(1)和(2)之间，还包括以下步骤：
(1.2)所述的微处理器根据所述的焊接轨迹数据获得波纹板的形状特征。
进一步地，所述的步骤(7)之后，包括以下步骤：
(8)所述的微处理器根据所述的采集点的平滑坐标数据和所述的采集点的形状特征对所述的采集点进行轨迹补偿、缝隙补偿和速度补偿。
更进一步地，所述的缝隙补偿包括根据对该采集点处焊枪轨迹纵轴的补偿和焊枪的运动速度的补偿。
更进一步地，所述的步骤(7)和(8)之间，包括以下步骤：
(7.1)所述的微处理器依次缓存所述的数个数据段的端点；
(7.2)所述的微处理器设定滤波半径，并以每个端点为起点在滤波半径内取其它的端点计算该端点的中值和进行平均值滤波处理。
更进一步地，所述的步骤(8)之后，还包括以下步骤：
(9)所述的微处理器对补偿后的采集点进行整体平滑处理。
更进一步地，所述的微处理器对补偿后的采集点进行整体平滑处理，包括以下步骤：
(9.1)所述的微处理器设定取值半径，并取一个补偿后的采集点作为目标点，
(9.2)所述的微处理器以取值半径为长度在该目标点前后取对应长度的其它补偿后的采集点；
(9.3)所述的微处理器判断所述的目标点和这些补偿后的采集点中是否存在拐点；
(9.4)如果判断结果为所述的目标点和这些补偿后的采集点中存在拐点，则继续步骤(9.5)，否则继续步骤(9.6)；
(9.5)所述的微处理器根据所述的目标点的横轴向权重和纵轴向权重重置该目标点的平滑坐标数据；
(9.6)所述的微处理器对所述的目标点和所述的这些补偿后的采集点对应的平滑坐标数据取平均值，并作为所述的目标点的平滑坐标数据。
更进一步地，所述的横轴向权重和纵轴向权重根据杨辉三角计算得出。
此外，本发明还提供一种实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的系统，所述的系统包括微处理器和光电传感器，所述的微处理器包括：
焊接轨迹平滑处理模块，用以对所述的焊接轨迹数据进行平滑处理；
补偿模块，用以对经过平滑处理的平滑坐标数据进行轨迹补偿、缝隙补偿和速度补偿；
数据存储模块，用以缓存所述的光电传感器采集的焊接轨迹数据，以及缓存并提供所述的焊接轨迹平滑处理模块和补偿模块需要的处理数据。
采用了本发明中的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法及系统，可以在波纹板焊接轨迹数据的采集过程中，实时处理采集到的数据进行处理，最终通过这些信息控制焊枪运动，在焊枪角度固定的情况下实现自动焊接，减少焊接过程中发热形变的影响，高效完成自动焊接过程，改善焊工焊接作业现场环境，减少工人直接参与焊接过程，避免人为操作导致的误差，提高焊接效率和质量，节约成本，且移植性强，应用范围广泛。
附图说明
图1为本发明的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法。
图2为本发明的用于处理小段数据的数据结构DataList的结构示意图。
图3为本发明的方法在应用中的一个具体实施例的流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
请参阅图1，在一种实施方式中，该实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法包括以下步骤：
(1)光电传感器采集波纹板中各个采集点的焊接轨迹数据，并将所述的焊接轨迹数据缓存至微处理器中；
(2)所述的微处理器设定处理半径，并以所述的处理半径将所述的焊接轨迹数据分为数个数据段；
(3)所述的微处理器连接一个数据段中的两个端点和一个中间点形成三角形，并根据该数据段的两个端点的坐标数据和一个中间点的坐标数据计算三角形的面积相关的量；
(4)返回上述步骤(3)，直至该数据段的有限个中间点取完并计算得到数个三角形面积相关的量；
(5)所述的微处理器对所述的数个三角形面积相关的量取中值，并根据所述的三角形面积相关的量中值、该数据段的两个端点的坐标数据和一个中间点的坐标数据计算得出该中间点的平滑坐标数据；
(6)返回上述步骤(5)，直至该数据段的有限个中间点取完并计算得到数个中间点的平滑坐标数据；
(7)返回上述步骤(3)，直至所有数据段的中间点均计算得到对应的平滑坐标数据。
在一种优选的实施方式中，所述的根据该数据段的两个端点的坐标数据和一个中间点的坐标数据计算三角形的面积相关的量，具体为：
Area＝(x-x1)·(y2-y1)-(y-y1)·(x2-x1)；
其中，Area为三角形的面积相关的量，Area绝对值为三角形的面积值的2倍，Area符号表示中间点相对于两个端点的线段的位置，当Area为正值时，表示中间点位于两个端点的线段的下方，当Area为负值时，表示中间点位于两个端点的线段的上方，(x1，y1)和(x2，y2)为该数据段的两个端点的坐标，(x，y)为该数据段的一个中间点的坐标；
在一种更优选的实施方式中，所述的根据获得的三角形面积相关的量中值、该数据段的两个端点的坐标数据和一个中间点的坐标数据计算得出该中间点的平滑坐标数据，具体为：
x 0 = m e d i a n A r e a + [ x 1 · ( y 2 - y 1 ) 2 + x 3 · ( x 2 - x 1 ) 2 + ( y 2 - y 1 ) · ( y 3 - y 1 ) · ( x 2 - x 1 ) ] / ( y 2 - y 1 ) ( y 2 - y 1 ) + ( x 2 - x 1 ) 2 / ( y 2 - y 1 ) ;
y 0 = y 3 - x 2 - x 1 y 2 - y 1 · ( x 0 - x 3 ) ;
其中，medianArea为三角形面积相关的量中值，(x1，y1)和(x2，y2)为该数据段的两个端点的坐标，(x3，y3)为该数据段的一个中间点的坐标，(x0，y0)为该中间点的平滑坐标；
在一种优选的实施方式中，所述的步骤(6)与(7)之间，还包括以下步骤：
(6.1)所述的微处理器将该数据段中数个中间点的纵轴坐标数据和对应的平滑纵轴坐标数据进行对比，并判断是否存在连续多个中间点的纵轴坐标数据与所对应的中间点的平滑纵轴坐标数据的差值超过微处理器设定的默认值；
(6.2)如果判断结果为存在连续多个中间点的纵轴坐标数据与所对应的中间点的平滑纵轴坐标数据的差值超过微处理器设定的默认值，则继续步骤(6.3)，否则继续步骤(7)；
(6.3)所述的微处理器删除所述的连续多个中间点。
在一种优选的实施方式中，所述的步骤(1)和(2)之间，包括以下步骤：
(1.1)所述的微处理器对所述的光电传感器采集的焊接轨迹数据进行预处理。
在一种更优选的实施方式中，所述的微处理器对所述的光电传感器采集的焊接轨迹数据进行预处理，包括以下步骤：
(1.1.1)所述的微处理器通过限幅滤波法判断所述的采集点中是否存在异常点；
(1.1.2)如果判断结果为所述的采集点中是否存在异常点，则继续步骤(1.3)，否则继续步骤(2)；
(1.1.3)所述的微处理器删除所述的异常点；
(1.1.4)所述的微处理器对所述的焊接轨迹数据进行中值过滤处理。
在一种优选的实施方式中，所述的步骤(1)和(2)之间，还包括以下步骤：
(1.2)所述的微处理器根据所述的焊接轨迹数据获得波纹板的形状特征。
在一种优选的实施方式中，所述的步骤(7)之后，包括以下步骤：
(8)所述的微处理器根据所述的采集点的平滑坐标数据和所述的采集点的形状特征对所述的采集点进行轨迹补偿、缝隙补偿和速度补偿。
在一种更优选的实施方式中，所述的缝隙补偿包括根据对该采集点处焊枪轨迹纵轴的补偿和焊枪的运动速度的补偿。
在一种更优选的实施方式中，所述的步骤(7)和(8)之间，包括以下步骤：
(7.1)所述的微处理器依次缓存所述的数个数据段的端点；
(7.2)所述的微处理器设定滤波半径，并以每个端点为起点在滤波半径内取其它的端点计算该端点的中值和进行平均值滤波处理。
在一种更优选的实施方式中，所述的步骤(8)之后，还包括以下步骤：
(9)所述的微处理器对补偿后的采集点进行整体平滑处理。
在一种更优选的实施方式中，所述的微处理器对补偿后的采集点进行整体平滑处理，包括以下步骤：
(9.1)所述的微处理器设定取值半径，并取一个补偿后的采集点作为目标点，
(9.2)所述的微处理器以取值半径为长度在该目标点前后取对应长度的其它补偿后的采集点；
(9.3)所述的微处理器判断所述的目标点和这些补偿后的采集点中是否存在拐点；
(9.4)如果判断结果为所述的目标点和这些补偿后的采集点中存在拐点，则继续步骤(9.5)，否则继续步骤(9.6)；
(9.5)所述的微处理器根据所述的目标点的横轴向权重和纵轴向权重重置该目标点的平滑坐标数据；
(9.6)所述的微处理器对所述的目标点和所述的这些补偿后的采集点对应的平滑坐标数据取平均值，并作为所述的目标点的平滑坐标数据。
在一种更优选的实施方式中，所述的横轴向权重和纵轴向权重根据杨辉三角计算得出。
此外，本发明还提供一种实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的系统，所述的系统包括微处理器和光电传感器，所述的微处理器包括：
焊接轨迹平滑处理模块，用以对所述的焊接轨迹数据进行平滑处理；
补偿模块，用以对经过平滑处理的平滑坐标数据进行轨迹补偿、缝隙补偿和速度补偿；
数据存储模块，用以缓存所述的光电传感器采集的焊接轨迹数据，以及缓存并提供所述的焊接轨迹平滑处理模块和补偿模块需要的处理数据。
在具体应用中，本发明要解决的技术问题是：在机床运动过程中，实时处理CCD模块采集到的离散的点的序列，控制焊枪运动，使焊枪运动的轨迹符合波纹板焊接工艺的要求。
在焊接过程中实现实时处理CCD采集到的小段波纹板信息，其原理为：提供一种数据结构，能够根据处理的需要调用上一段的数据或者将一部分数据放入下一段中一起处理，将段与段的数据连接起来。将采集到的点放入这个数据结构中，进行平滑和焊接工艺的处理，最终得到连续、平滑的焊枪运动轨迹。
因此，为了解决上述问题，本发明的一个具体实施例如下：
1.构建一个便于处理小段数据的数据结构Datalist，如图2所示；
其中，处理小段信息的数据结构DataList主要内容如下：
a)缓存到下一段处理的数据列表(MotionCacheLength)，其长度与缓存到下一段处理的点的个数相对应，这是由于在处理每一个点的时候，都需要用到后面的点，所以要将每一数据段末尾的点放到下一数据段的头部进行处理；
b)附加到下一数据段头部的原始数据列表(AttachedHeadLength)，其长度与附加到下一数据段的点的个数相对应，这是由于一些处理还需要获得当前点前面的数据，通过这个属性将处理过点的原始值复制到下一段中；
c)处理的运动指令的列表(_motionCodes)，每个采集点都有对对应的处理的运动指令，通过这个列表实现点的缓存和附加到下一段。
2.根据波纹板的形状特征对实时采集的小段的离散点进行平滑，如图3所示；
2.1)对待处理的采集点进行预处理，去掉采样集合中的异常点，之后进行中值平滑，具体包括以下步骤：
2.1.1)删除异常点(限幅滤波法)，通过LeaseDistanceProcess类，设定一个查询半径R和最大距离S，该处理缓存到下一数据段的点的个数为R。调用该类的Process()函数，遍历待处理采样集合中的采样点的数据，从处理的采样点A开始，向后取半径R长度的点，找出这些点里面距离A最近的点B，如果A和B距离小于S，则将点B为下一个点，否则，认为除A以外的点都是异常点，把当前的点A作为下一个点处理，删除采样集合中所有的异常点；
2.1.2)中值处理(中值滤波法)通过MiddleValueProcess类，设定滤波半径r，缓存和附加到下一段的点个数都为r。调用该类的Process()函数，遍历2.1.1)处理过的采样点，对于每个点，取前后r范围内的数据，将X、Y、Z三个轴的数据分别存入一个列表middleList，进行排序，取中间值Xm、Ym、Zm作为该点X、Y、Z的值；
2.2)判断波纹板的形状特征，通过每个采样点周围斜率的变化情况，找出波纹板的拐角点，并以此为依据，将轨迹分为上坡、波峰、下坡、波谷四个部分，具体为：
通过CornerProcess类，设定一个半径R’，该处理缓存和附加到下一段数据中的点都为R’。遍历2.1.2处理之后的采样集合，对于采样集合头尾1.5个半径R’长度范围外的点，取它周围、前、后三个半径区域内的数据。对于每个区域的数据，我们从第一个点开始，间隔一定数量的点连线，求出斜率，连到这个区域内最后一个点的时候，求出这一范围内的斜率平均值K。之后计算着三个区域的斜率关系，当前后区域的斜率K1、K2的平均值接近中间区域平均斜率K3并且前后两个区域斜率K1和K2中一个较大，一个较小的时候，认为当前的点为拐角点。以此来设定Data中的IsCorner属性。根据K1K2的关系，确定拐角点之后的坡型，设置Data.CornerStyle值；
2.3)对该采样点进行焊接轨迹数据平滑处理，具体为：
通过MedianBySlopeProcess类，设定处理半径r’，该处理缓存和附加到下一段的点的个数为r’。遍历2.1.1集合中的点(此时这些点带有坡型的信息)，集合头尾半径r’长度个数的点不处理，剩余的点取它前后半径长度范围内的数据，连接所取数据首尾的点P1(x1，y1)和P2(x2，y2)，作为基准线段。对于其他的点P(x，y)，将他们分别跟基准线段端点P1和P2连接，形成三角形，根据向量内积获得以下三角形的面积相关的量公式：
Area＝(x-x1)·(y2-y1)-(y-y1)·(x2-x1)；
对面积相关的量取中值，然后根据面积相关的量的中值medianArea、首位点P1、P2的位置和当前点的位置p3(x3，y3)计算出新的位置作为当前点的位置：
x 0 = m e d i a n A r e a + [ x 1 · ( y 2 - y 1 ) 2 + x 3 · ( x 2 - x 1 ) 2 + ( y 2 - y 1 ) · ( y 3 - y 1 ) · ( x 2 - x 1 ) ] / ( y 2 - y 1 ) ( y 2 - y 1 ) + ( x 2 - x 1 ) 2 / ( y 2 - y 1 ) ;
y 0 = y 3 - x 2 - x 1 y 2 - y 1 · ( x 0 - x 3 ) ;
设置Data.X＝x0；Data.Y＝y0。将处理后点的Y轴的值与处理前的Y轴的值对比，如果连续多个点的Y轴的值都做了比较大的调整，则删除这些点，重复2.3)的操作；
2.4)单独处理数据段头尾的采样点的焊接轨迹数据，具体为：
在处理小段数据的时候需要缓存一部分头部和尾部数据，这部分数据长度是之前处理中缓存点的和。对于这些点，只调整XYZ的位置，无需判断形状信息。以半径为2对每个点的X、Y、Z轴的值进行中值和平均值滤波。头尾各剩下的两个点分别跟它们后面和前面的点比较，如果Y和Z轴的值差距较大，则去掉这些点。
3.根据波纹板焊接工艺对波纹板相应位置进行轨迹、缝隙和速度的补偿，如图3所示；
3.1)获取平滑缝隙值，具体为：
每20个焊接点(即经之前步骤处理后的采样点)一组，对缝隙值进行中值平滑，得出中间值_width，并将这20个点的WeldJointWidth属性设为_width；
3.2)根据缝隙值和缝隙所在的坡型进行缝隙补偿，其中，缝隙补偿包括根据对焊枪轨迹Y轴的补偿和该点处焊枪的运动速度的补偿，具体为：
将缝隙值按大小分为5个区间，每个区间内，分别设置上坡、波峰、下坡、波谷的轨迹和速度补偿值Δy和Δf，设置每个点的Y+＝Δy；Feed+＝Δf；
3.3)根据坡型进行速度和轨迹补偿，由于焊枪是固定的，焊枪与波纹板不同坡型所成的角度在变化，因此需要在平滑后的轨迹基础上分别对不同的坡型进行轨迹的补偿，具体为：
设置上坡、波峰、下坡、波谷的整体补偿ΔY和ΔF，Y+＝ΔY；；Feed+＝ΔF；
3.4)对轨迹进行整体平滑。在AverageProcess中设定取值半径R”，待处理集合头尾半径R”长度个数的点不处理，遍历剩余的点，取每个点前后R”个点，在这一范围内，如果所有点的IsCorner属性都为false，则直接对X、Y、Z轴的值取平均值重置当前点X、Y、Z轴的值。否则设定每个点X、Y轴向数据的权重，其中，权重通过用杨辉三角来设置，即根据R得出相应长度的杨辉三角数组，将其作为需要处理的点的权重值，通过当前值乘以权重的方式重置焊接点的X、Y、Z轴的值。
采用了本发明中的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法及系统，可以在波纹板焊接轨迹数据的采集过程中，实时处理采集到的数据进行处理，最终通过这些信息控制焊枪运动，在焊枪角度固定的情况下实现自动焊接，减少焊接过程中发热形变的影响，高效完成自动焊接过程，改善焊工焊接作业现场环境，减少工人直接参与焊接过程，避免人为操作导致的误差，提高焊接效率和质量，节约成本，且移植性强，应用范围广泛。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (12)

1.一种实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法，其特征在于，所述的方法包括：
(1)光电传感器采集波纹板中各个采集点的焊接轨迹数据，并将所述的焊接轨迹数据缓存至微处理器中；
(2)所述的微处理器设定处理半径，并以所述的处理半径将所述的焊接轨迹数据分为数个数据段；
(3)所述的微处理器连接一个数据段中的两个端点和一个中间点形成三角形，并根据该数据段的两个端点的坐标数据和一个中间点的坐标数据计算三角形的面积相关的量；
(4)返回上述步骤(3)，直至该数据段的有限个中间点取完并计算得到数个三角形面积相关的量；
(5)所述的微处理器对所述的数个三角形面积相关的量取中值，并根据所述的三角形面积相关的量中值、该数据段的两个端点的坐标数据和一个中间点的坐标数据计算得出该中间点的平滑坐标数据；
(6)返回上述步骤(5)，直至该数据段的有限个中间点取完并计算得到数个中间点的平滑坐标数据；
(7)返回上述步骤(3)，直至所有数据段的中间点均计算得到对应的平滑坐标数据；
所述的根据该数据段的两个端点的坐标数据和一个中间点的坐标数据计算三角形的面积相关的量，具体为：
Area＝(x-x1)·(y2-y1)-(y-y1)·(x2-x1)；
其中，Area为三角形的面积相关的量，Area绝对值为三角形的面积值的2倍，Area符号表示中间点相对于两个端点的线段的位置，当Area为正值时，表示中间点位于两个端点的线段的下方，当Area为负值时，表示中间点位于两个端点的线段的上方，(x1，y1)和(x2，y2)为该数据段的两个端点的坐标，(x，y)为该数据段的一个中间点的坐标。
2.根据权利要求1所述的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法，其特征在于，所述的根据获得的三角形面积相关的量中值、该数据段的两个端点的坐标数据和一个中间点的坐标数据计算得出该中间点的平滑坐标数据，具体为：
x 0 = m e d i a n A r e a + [ x 1 · ( y 2 - y 1 ) 2 + x 3 · ( x 2 - x 1 ) 2 + ( y 2 - y 1 ) · ( y 3 - y 1 ) · ( x 2 - x 1 ) ] / ( y 2 - y 1 ) ( y 2 - y 1 ) + ( x 2 - x 1 ) 2 / ( y 2 - y 1 ) ;
y 0 = y 3 - x 2 - x 1 y 2 - y 1 · ( x 0 - x 3 ) ;
其中，medianArea为三角形面积相关的量中值，(x1，y1)和(x2，y2)为该数据段的两个端点的坐标，(x3，y3)为该数据段的一个中间点的坐标，(x0，y0)为该中间点的平滑坐标。
3.根据权利要求1所述的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法，其特征在于，所述的步骤(6)与(7)之间，还包括以下步骤：
(6.1)所述的微处理器将该数据段中数个中间点的纵轴坐标数据和对应的平滑纵轴坐标数据进行对比，并判断是否存在连续多个中间点的纵轴坐标数据与所对应的中间点的平滑纵轴坐标数据的差值超过微处理器设定的默认值；
(6.2)如果判断结果为存在连续多个中间点的纵轴坐标数据与所对应的中间点的平滑纵轴坐标数据的差值超过微处理器设定的默认值，则继续步骤(6.3)，否则继续步骤(7)；
(6.3)所述的微处理器删除所述的连续多个中间点。
4.根据权利要求1所述的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法，其特征在于，所述的步骤(1)和(2)之间，包括以下步骤：
(1.1)所述的微处理器对所述的光电传感器采集的焊接轨迹数据进行预处理。
5.根据权利要求4所述的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法，其特征在于，所述的微处理器对所述的光电传感器采集的焊接轨迹数据进行预处理，包括以下步骤：
(1.1.1)所述的微处理器通过限幅滤波法判断所述的采集点中是否存在异常点；
(1.1.2)如果判断结果为所述的采集点中是否存在异常点，则继续步骤(1.3)，否则继续步骤(2)；
(1.1.3)所述的微处理器删除所述的异常点；
(1.1.4)所述的微处理器对所述的焊接轨迹数据进行中值过滤处理。
6.根据权利要求1所述的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法，其特征在于，所述的步骤(1)和(2)之间，还包括以下步骤：
(1.2)所述的微处理器根据所述的焊接轨迹数据获得波纹板的形状特征。
7.根据权利要求6所述的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法，其特征在于，所述的步骤(7)之后，包括以下步骤：
(8)所述的微处理器根据所述的采集点的平滑坐标数据和所述的采集点的形状特征对所述的采集点进行轨迹补偿、缝隙补偿和速度补偿。
8.根据权利要求7所述的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法，其特征在于，所述的缝隙补偿包括根据对该采集点处焊枪轨迹纵轴的补偿和焊枪的运动速度的补偿。
9.根据权利要求7所述的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法，其特征在于，所述的步骤(8)之后，还包括以下步骤：
(9)所述的微处理器对补偿后的采集点进行整体平滑处理。
10.根据权利要求9所述的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法，其特征在于，所述的微处理器对补偿后的采集点进行整体平滑处理，包括以下步骤：
(9.1)所述的微处理器设定取值半径，并取一个补偿后的采集点作为目标点，
(9.2)所述的微处理器以取值半径为长度在该目标点前后取对应长度的其它补偿后的采集点；
(9.3)所述的微处理器判断所述的目标点和这些补偿后的采集点中是否存在拐点；
(9.4)如果判断结果为所述的目标点和这些补偿后的采集点中存在拐点，则继续步骤(9.5)，否则继续步骤(9.6)；
(9.5)所述的微处理器根据所述的目标点的横轴向权重和纵轴向权重重置该目标点的平滑坐标数据；
(9.6)所述的微处理器对所述的目标点和所述的这些补偿后的采集点对应的平滑坐标数据取平均值，并作为所述的目标点的平滑坐标数据。
11.根据权利要求10所述的实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的方法，其特征在于，所述的横轴向权重和纵轴向权重根据杨辉三角计算得出。
12.一种基于权利要求1至11中任一项所述的方法实现波纹板焊接轨迹数据平滑处理的系统，所述的系统包括微处理器和光电传感器，其特征在于，所述的微处理器包括：
焊接轨迹平滑处理模块，用以对所述的焊接轨迹数据进行平滑处理；
补偿模块，用以对经过平滑处理的平滑坐标数据进行轨迹补偿、缝隙补偿和速度补偿；
数据存储模块，用以缓存所述的光电传感器采集的焊接轨迹数据，以及缓存并提供所述的焊接轨迹平滑处理模块和补偿模块需要的处理数据。
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