CN108465964B - 基于焊点结构化数据的三维白车身焊接工艺卡编制方法 - Google Patents

基于焊点结构化数据的三维白车身焊接工艺卡编制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于焊点结构化数据的三维白车身焊接工艺卡编制方法，包括：读取白车身的三维模型，以获取三维模型信息，根据三维模型信息中焊点的属性信息直接构建焊点和焊接零件之间的关系图，按照焊接的需要从三维模型信息中选择多个焊点，根据构建的焊点和焊接零件之间的关系图查找焊点对应的焊接零件，并根据焊点和焊接零件构建焊接工步，根据构建的焊接工步中焊点的焊接顺序，对焊点进行序号标注，针对得到的每个焊接工步输出焊接作业指导书和汇总信息。本发明通过利用三维焊点信息，在三维环境中通过构建焊点和焊接零件的关联关系，快速生成焊接工艺卡，从而实现大幅提高用户编制的效率，并可方便对焊接工艺卡进行修改。

Description

基于焊点结构化数据的三维白车身焊接工艺卡编制方法
技术领域
本发明属于白车身焊接工艺技术领域，更具体地，涉及一种基于焊点结构化数据的三维白车身焊接工艺卡编制方法。
背景技术
当前，白车身焊接工艺卡编制主要是基于二维的方式来生成焊接工艺卡，如在Excel中，是利用三维截图和Excel中的箭头、图形符号等方式来编制焊接工艺卡。一般而言，一个车型其白车身中焊点个数约为4000个，在焊接工艺卡制作过程中需要对每个焊点按焊接工位进行分配、编号和标识，并给定焊接方法和焊接参数。
据统计，一个车型完整的焊接工艺需要编制约60份焊接工艺卡，每份焊接工艺卡的页数约为3至20，手工制作约需要20人天的工作量才能完成。在焊接工艺卡编制完成之后，还需要根据设备、生产能力等情况对焊接工艺卡进行进一步的调整，又需要约20人天的工作量才能完成。
现有基于手工编制焊接工艺卡的白车身焊接工艺卡编制方法具有一些缺点：首先，其编制过程极其耗时费力，编制效率偏低；此外，后续对该焊接工艺卡进行修改也极不方便。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于焊点结构化数据的三维白车身焊接工艺卡编制方法，其目的在于，通过利用三维焊点信息，在三维环境中通过构建焊点和焊接零件的关联关系，快速生成焊接工艺卡，从而实现大幅提高用户编制的效率，并可方便对焊接工艺卡进行修改。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于焊点结构化数据的三维白车身焊接工艺卡编制方法，包括以下步骤：
(1)读取白车身的三维模型，以获取三维模型信息；
(2)判断步骤(1)中获得的三维模型信息是否完整，如果不完整则进入步骤(3)，如果完整则进入步骤(4)；
(3)以空条目的方式补全步骤(2)中所确定的不完整的三维模型信息，然后转入步骤(6)；
(4)根据步骤(1)得到的三维模型信息中焊点的属性信息判断能否直接构建焊点和焊接零件之间的关系图，如果能够，则使用焊点的属性信息中的焊接零件代号构建焊点和焊接零件之间的关系图，然后进入步骤(6)，否则转入步骤(5)；
(5)根据步骤(1)中获得的三维模型信息中白车身及其焊点的三维几何模型构造焊点和焊接零件之间的关系图；
(6)按照焊接的需要从三维模型信息中选择多个焊点，根据构建的焊点和焊接零件之间的关系图查找焊点对应的焊接零件，并根据焊点和焊接零件构建焊接工步，其中若需要对焊点进行调整，则直接在焊接工步中添加或删除焊点或对应的焊接零件；
(7)根据步骤(6)构建的焊接工步中焊点的焊接顺序，对焊点进行序号标注；
(8)针对三维模型信息中的剩余多个焊点，重复上述步骤(6)和(7)，从而最终得到多个焊接工步以及每个焊接工步中焊点的序号；
(9)针对步骤(8)得到的每个焊接工步输出一张焊接作业指导书，该焊接作业指导书中包括该焊接工步的截图、以及焊接工步中的焊接零件代号和焊点个数；
(10)针对步骤(8)得到的所有焊接工步输出汇总信息，该汇总信息包括每个焊接工步中的焊点序号、以及焊接零件的代号、厚度和材料，汇总信息和焊接作业指导书共同构成焊接工艺卡。
优选地，获取的三维模型信息包括白车身及其焊点的三维几何模型、焊点的属性信息、以及焊接零件属性信息，焊点的属性信息包括焊接的层数、焊点的类型、焊接零件代号、以及焊接参数，其中焊接零件代号中包括彼此焊接的多个焊接零件的代号，焊接零件属性信息包括焊接零件的代号、名称、厚度和材料。
优选地，步骤(2)中判断三维模型信息的是否完整具体为，首先检查焊接零件中是否包含焊接零件的代号、名称、材料、以及厚度信息，然后检查焊点的属性信息中是否包含焊点的类型、以及焊接参数。
优选地，步骤(4)中判断是否能够构建焊点和焊接零件之间的关系图，是通过查看焊点的属性信息中是否包括焊接零件代号来实现，如果包括，则说明能够构建关系图，否则则表明不能够构建关系图。
优选地，步骤(5)具体包括以下子步骤：
(5-1)从焊点的三维几何模型中获取所有焊点的几何信息，其中圆球表示焊点的位置和大小，圆球的球心位置为焊点位置，与圆球相交的三维模型为焊点所焊接的零件；
(5-2)设置计数器N＝1；
(5-3)从焊点的三维几何模型中获取第N个焊点，并判断表示该焊点的圆球是否与白车身的三维几何模型中的每个三维零件包围盒相交，如果不相交，则设置N＝N+1，并重复本步骤，如果相交，则转入步骤(5-4)；
(5-4)判断表示该焊点的圆球是否与白车身的三维几何模型的任意一个几何面相交，若相交则转入步骤(5-5)，否则设置N＝N+1，并返回步骤(5-3)；
(5-5)构建该焊点与白车身三维集合模型中与之相交的几何面所在的零件之间的对应关系，然后设置N＝N+1，并返回步骤(5-3)，直到所有焊点都被获取完毕为止，从而最终得到了焊点和焊接零件之间的关系图。
优选地，序号采用对象化描述，且包括起点符号、序号、指引线、以及序号图形，序号的起点符号与焊点类型匹配。
优选地，所述方法进一步包括在对焊点进行序号标注以后，对焊点中关键焊点的起点符号进行修改的步骤。
优选地，汇总信息和焊接作业指导书是处于同一个文件的不同页中。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明的工艺卡的编制效率高：本发明首先能够自动获取三维模型信息，并自动构建焊点和焊接零件之间的关系图，可快速构建焊接工步；此外，本发明通过对焊点序号的对象化描述、并建立焊点序号与焊点信息的关联，实现焊点序号的快速绘制；最后，本发明能够快速的输出焊接工艺卡。
(2)本发明焊接工艺卡的修改方便：本发明通过对焊点序号的对象化描述，并建立焊点序号与焊点信息的关联，可实现对焊接工艺卡中的焊接工步进行快速修改。
附图说明
图1是本发明基于焊点结构化数据的三维白车身焊接工艺卡编制方法的流程图。
图2是本发明方法的步骤(7)中对焊点进行序号标注的示意图。
图3是本发明方法的步骤(9)中输出的焊接作业指导书的实例。
图4是本发明方法的步骤(10)中输出的汇总信息的实例。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明基于焊点结构化数据的三维白车身焊接工艺卡编制方法包括以下步骤：
(1)读取白车身的三维模型，以获取三维模型信息；
具体而言，读取三维模型可通过两种方法实现，一种是直接在三维系统中对白车身进行模型转换，另一种是利用三维模型读取接口直接读取白车身的三维模型，三维模型读取接口可采用商用的软件开发数据包(Software development kit，简称SDK)，例如Spatial公司的Interop数据包。
获取的三维模型信息包括白车身及其焊点的三维几何模型、焊点的属性信息、以及焊接零件属性信息。
焊点的属性信息包括焊接的层数、焊点的类型(例如两层焊、三层焊、四层焊等)、焊接零件代号、以及焊接参数(电阻焊、二氧化碳保护焊等)。其中焊接零件代号中包括彼此焊接的多个焊接零件的代号，例如，如果是采用的两层焊，即焊接零件A和焊接零件B进行焊接，则焊接零件代号为A+B。
焊接零件属性信息包括焊接零件的代号、名称、厚度和材料。
(2)判断步骤(1)中获得的三维模型信息是否完整，如果不完整则进入步骤(3)，如果完整则进入步骤(4)；
具体而言，本步骤判断三维模型信息的是否完整具体为，首先检查焊接零件中是否包含焊接零件的代号、名称、材料、以及厚度信息，然后检查焊点的属性信息中是否包含焊点的类型、以及焊接参数。
(3)以空条目的方式补全步骤(2)中所确定的不完整的三维模型信息，然后转入步骤(6)；
例如，如果步骤(2)中确定缺少焊接零件的厚度信息，则本步骤中将厚度信息作为一个空的条目添加到三维模型信息的焊接零件属性信息中。
(4)根据步骤(1)得到的三维模型信息中焊点的属性信息判断能否直接构建焊点和焊接零件之间的关系图，如果能够，则使用焊点的属性信息中的焊接零件代号构建焊点和焊接零件之间的关系图，然后进入步骤(6)，否则转入步骤(5)；
具体而言，判断是否能够构建上述关系图，是通过查看焊点的属性信息中是否包括焊接零件代号来实现，如果包括，则说明能够构建关系图，否则则表明不能够构建关系图。
例如，某个焊点P1的属性信息中的焊接零件代号是A+B，则构建的焊点和焊接零件之间的关系图是P1-A，P1-B。
(5)根据步骤(1)中获得的三维模型信息中白车身及其焊点的三维几何模型构造焊点和焊接零件之间的关系图；
本步骤具体包括以下子步骤：
(5-1)从焊点的三维几何模型中获取所有焊点的几何信息，白车身的焊点采用圆球表示焊点的位置和大小，圆球的球心位置为焊点位置，与圆球相交的三维模型为焊点所焊接的零件；
(5-2)设置计数器N＝1；
(5-3)从焊点的三维几何模型中获取第N个焊点，并判断表示该焊点的圆球是否与白车身的三维几何模型中的每个三维零件包围盒相交，如果不相交，则设置N＝N+1，并重复本步骤，如果相交，则转入步骤(5-4)；
(5-4)判断表示该焊点的圆球是否与白车身的三维几何模型的任意一个几何面相交，若相交则转入步骤(5-5)，否则设置N＝N+1，并返回步骤(5-3)；
具体而言，判断二者是否相交，是判断圆球的球心距离几何面上任何一点的距离是否小于圆球半径R，若是则表示相交，否则表示不相交。
(5-5)构建该焊点与白车身三维集合模型中与之相交的几何面所在的零件之间的对应关系，然后设置N＝N+1，并返回步骤(5-3)，直到所有焊点都被获取完毕为止，从而最终得到了焊点和焊接零件之间的关系图。
(6)按照焊接的需要从三维模型信息中选择多个焊点，根据构建的焊点和焊接零件之间的关系图查找焊点对应的焊接零件，并根据焊点和焊接零件构建焊接工步，其中若需要对焊点进行调整，则直接在焊接工步中添加或删除焊点或对应的焊接零件。
(7)根据步骤(6)构建的焊接工步中焊点的焊接顺序，对焊点进行序号标注(如图2所示)，并对焊点中的关键焊点的起点符号进行修改。
具体而言，关键焊点是白车身加工过程中由汽车的工艺人员所确定的。
在焊接工步的三维图形区中，序号表达是采用如下形式实现：
1)采用二三维混合方式表达，序号整体表现形式为二维方式，但序号的起点与三维的焊点位置关联，当三维视图旋转时，序号终点位置自动随三维模型在视图上的投影点变化而自动更新序号的起点位置。
2)序号能自动根据焊点类型(如两层、三层、四层等信息)生成相应的序号的起点符号，如三角形、四边形、以及多边形等，且符号根据需要采用不同的颜色进行填充；
3)序号采用对象化描述，序号包含起点符号、序号、指引线、以及序号图形；
4)序号起点符号与焊点类型匹配，当修改焊点类型之后，系统自动根据焊点类型生成相应的焊点符号。
为提高效率，系统还需要提供一些快速编辑序号的工具，如序号重排、修改初始序号、序号排版工具等。
(8)针对三维模型信息中的剩余多个焊点，重复上述步骤(6)和(7)，从而最终得到多个焊接工步以及每个焊接工步中焊点的序号；
后续根据工步中的二三维混排的三维模型和序号可生成焊接工步的截图，根据序号与焊点的关联关系可生成焊接工艺的统计汇总信息。
本步骤中得到的多个焊接工步构成整个白车身的焊接工艺。
(9)针对步骤(8)得到的每个焊接工步输出一张焊接作业指导书(其通常是Excel格式的文件，也可以是其他格式的文件)，该焊接作业指导书中包括该焊接工步的截图、以及焊接工步中的焊接零件代号和焊点个数。
如图3所示，其示出了本步骤输出的焊接作业指导书的实例。
(10)针对步骤(8)得到的所有焊接工步输出汇总信息(其和上述焊接作业指导书是处于同一个文件的不同页中)，该汇总信息包括每个焊接工步中的焊点序号、以及焊接零件的代号、厚度和材料，该汇总信息和焊接作业指导书共同构成焊接工艺卡。
如图4所示，其示出了本步骤输出的汇总信息的实例。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于焊点结构化数据的三维白车身焊接工艺卡编制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)读取白车身的三维模型，以获取三维模型信息；
(2)判断步骤(1)中获得的三维模型信息是否完整，如果不完整则进入步骤(3)，如果完整则进入步骤(4)；
(3)以空条目的方式补全步骤(2)中所确定的不完整的三维模型信息，然后转入步骤(6)；
(4)根据步骤(1)得到的三维模型信息中焊点的属性信息判断能否直接构建焊点和焊接零件之间的关系图，如果能够，则使用焊点的属性信息中的焊接零件代号构建焊点和焊接零件之间的关系图，然后进入步骤(6)，否则转入步骤(5)；
(5)根据步骤(1)中获得的三维模型信息中白车身及其焊点的三维几何模型构造焊点和焊接零件之间的关系图；
(6)按照焊接的需要从三维模型信息中选择多个焊点，根据构建的焊点和焊接零件之间的关系图查找焊点对应的焊接零件，并根据焊点和焊接零件构建焊接工步，其中若需要对焊点进行调整，则直接在焊接工步中添加或删除焊点或对应的焊接零件；
(7)根据步骤(6)构建的焊接工步中焊点的焊接顺序，对焊点进行序号标注；
(8)针对三维模型信息中的剩余多个焊点，重复上述步骤(6)和(7)，从而最终得到多个焊接工步以及每个焊接工步中焊点的序号；
(9)针对步骤(8)得到的每个焊接工步输出一张焊接作业指导书，该焊接作业指导书中包括该焊接工步的截图、以及焊接工步中的焊接零件代号和焊点个数；
(10)针对步骤(8)得到的所有焊接工步输出汇总信息，该汇总信息包括每个焊接工步中的焊点序号、以及焊接零件的代号、厚度和材料，汇总信息和焊接作业指导书共同构成焊接工艺卡。
2.根据权利要求1所述的三维白车身焊接工艺卡编制方法，其特征在于，
获取的三维模型信息包括白车身及其焊点的三维几何模型、焊点的属性信息、以及焊接零件属性信息；
焊点的属性信息包括焊接的层数、焊点的类型、焊接零件代号、以及焊接参数，其中焊接零件代号中包括彼此焊接的多个焊接零件的代号；
焊接零件属性信息包括焊接零件的代号、名称、厚度和材料。
3.根据权利要求2所述的三维白车身焊接工艺卡编制方法，其特征在于，步骤(2)中判断三维模型信息的是否完整具体为，首先检查焊接零件中是否包含焊接零件的代号、名称、材料、以及厚度信息，然后检查焊点的属性信息中是否包含焊点的类型、以及焊接参数。
4.根据权利要求2或3所述的三维白车身焊接工艺卡编制方法，其特征在于，步骤(4)中判断是否能够构建焊点和焊接零件之间的关系图，是通过查看焊点的属性信息中是否包括焊接零件代号来实现，如果包括，则说明能够构建关系图，否则则表明不能够构建关系图。
5.根据权利要求4所述的三维白车身焊接工艺卡编制方法，其特征在于，步骤(5)具体包括以下子步骤：
(5-1)从焊点的三维几何模型中获取所有焊点的几何信息，其中圆球表示焊点的位置和大小，圆球的球心位置为焊点位置，与圆球相交的三维模型为焊点所焊接的零件；
(5-2)设置计数器N＝1；
(5-3)从焊点的三维几何模型中获取第N个焊点，并判断表示该焊点的圆球是否与白车身的三维几何模型中的每个三维零件包围盒相交，如果不相交，则设置N＝N+1，并重复本步骤，如果相交，则转入步骤(5-4)；
(5-4)判断表示该焊点的圆球是否与白车身的三维几何模型的任意一个几何面相交，若相交则转入步骤(5-5)，否则设置N＝N+1，并返回步骤(5-3)；
(5-5)构建该焊点与白车身三维集合模型中与之相交的几何面所在的零件之间的对应关系，然后设置N＝N+1，并返回步骤(5-3)，直到所有焊点都被获取完毕为止，从而最终得到了焊点和焊接零件之间的关系图。
6.根据权利要求1所述的三维白车身焊接工艺卡编制方法，其特征在于，序号采用对象化描述，且包括起点符号、序号、指引线、以及序号图形，序号的起点符号与焊点类型匹配。
7.根据权利要求6所述的三维白车身焊接工艺卡编制方法，其特征在于，进一步包括在对焊点进行序号标注以后，对焊点中关键焊点的起点符号进行修改的步骤。
8.根据权利要求1所述的三维白车身焊接工艺卡编制方法，其特征在于，汇总信息和焊接作业指导书是处于同一个文件的不同页中。
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