CN108701430A - 确定用于焊缝点校准的搜索参数的方法、系统和装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种确定用于焊缝点校准的搜索参数的方法(100)、系统(1000)和装置(1100)。方法(100)包括：基于虚拟模型中待焊接对象的几何体结构，针对焊缝(S1)上的接缝顶点(A1)来确定(S101)彼此垂直的三个参考面(F1、F2、F3)；以及基于三个参考面(F1、F2、F3)和分别针对起始点(B0)和搜索点(B1、B2、B3)的预定标准，来确定(S102)用于焊缝点校准的搜索移动的起始点(B0)和搜索点(B1、B2、B3)。三个参考面(F1、F2、F3)可以被自动提取，并且可以基于此来确定针对搜索指令所需的搜索参数，这使得能够自动生成搜索指令，并且因此可以显著减少用于焊缝点校准的时间、人力和成本。

Description

确定用于焊缝点校准的搜索参数的方法、系统和装置
技术领域
本公开的实施例总体上涉及机器人焊接领域，并且更具体地涉及确定用于焊缝点校准的搜索参数的方法、系统和装置。
背景技术
目前，机器人广泛应用在诸如焊接、组装、输送、喷漆、激光加工等领域中。焊接机器人可以根据机器人程序而以预定方式自动执行焊接操作。然而，预编程的焊缝点不能直接用在焊接过程中，因为现实中待焊接的对象和机器人的布置总是与虚拟模型中的布置有所不同，并且因此针对待焊接的各种对象可能存在不同的偏移。因此，需要在焊接过程之前执行预编程的焊缝点的校准和校正。
在现有的解决方案中，用户可以进行编程并在线执行搜索程序，以校准并校正焊接应用中预编程的焊缝点。SmarTac是电弧焊接应用中的搜索程序的示例，用于控制机器人来执行搜索移动，以校准并校正焊缝点。诸如SmartTac搜索的搜索程序通常包括用于指导机器人执行搜索移动的搜索指令、搜索移动之间的通过点和用于添加SmarTac回到预编程的焊缝点的偏移以校正和校准焊缝点的算术指令。搜索指令包括使得机器人能够执行搜索移动所需的若干参数。为了填充针对单个搜索指令的参数，用户需要手动查找用于焊缝点的三个面参考，三个面参考可以分别指示焊缝点在X、Y、Z维度上的位置，并且用户还需要指出针对每个搜索移动的起始点。在确定了搜索指令之后，用户还需要输入通过点到搜索程序中，使得机器人可以具有更平滑和无碰撞的移动。
对于用户手动查找针对每个单个的接缝点的面参考是相当耗时和冗长的，并且用户必须针对每一个应用来执行SmartTac搜索，因为搜索唯一地取决于待焊接的每个对象的几何体结构。附加地，不可以重新使用搜索过程使得校准和校正过程不够灵活并且效率较低。
发明内容
为此，本公开提供了用于确定用于焊缝点校准的搜索参数的解决方案，以解决或至少部分地减轻现有技术中的至少一部分问题。
根据本公开的第一方面，提供了确定用于焊缝点校准的搜索参数的方法。方法包括基于虚拟模型中的待焊接的对象的几何体结构，针对焊缝上的接缝顶点来确定彼此垂直的三个参考面。方法进一步包括基于三个参考面和分别针对起始点和搜索点的预定标准来确定用于焊缝点校准的搜索移动的起始点和搜索点。
在本公开的第二方面中，还提供了确定用于焊缝点校准的搜索参数的系统。系统包括：一个或多个处理器；存储器，耦合至处理器的至少一个处理器；以及程序指令集，其存储在存储器中。程序指令能够由处理器的至少一个处理器执行，以使得系统：基于虚拟模型中的待焊接的对象的几何体结构，针对焊缝上的接缝顶点来确定彼此垂直的三个参考面；以及基于三个参考面和分别针对起始点和搜索点的预定标准来确定用于焊缝点校准的搜索移动的起始点和搜索点。
利用本公开的实施例，可以自动提取三个面参考，并且基于此可以确定针对搜索指令所需的搜索参数，这使得能够自动生成搜索指令并且因此可以显著减少用于焊缝点校准的时间、人力和成本。
附图说明
通过参考附图在说明书中示出的实施例的详细说明，本公开的以上特征和其他特征将变得更加明显，其中相同的附图标记表示相同或相似的部件，并且其中：
图1示意性地示出根据本公开的实施例的确定用于焊缝点校准的搜索参数的方法的流程图；
图2示意性地示出根据本公开的实施例的针对包含在焊缝中的接缝顶点的三个参考面的示例；
图3示意性地示出根据本公开的实施例的用于接缝顶点的参考面检测的示例；
图4示意性地示出根据本公开的实施例的另一接缝顶点处的参考面检测的另一示例；
图5示意性地示出根据本公开的实施例的起始点和搜索点确定的示例；
图6示意性地示出根据本公开的实施例的机器人利用其焊接工具垂直于待搜索的参考面来到达起始点和搜索点；
图7示意性地示出根据本公开的实施例的机器人利用其焊接工具相对于待搜索的参考面具有锐角来到达起始点和搜索点；
图8示意性地示出根据本公开的实施例的没有通过点的机器人的两次搜索移动；
图9示意性地示出根据本公开的实施例的两次搜索移动之间的通过路径；
图10示意性地示出根据本公开的实施例的确定用于焊缝点校准的搜索参数的系统；以及
图11示意性地示出根据本公开的实施例的用于确定用于焊缝点校准的搜索参数的装置的框图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图通过实施例来详细描述如本公开中提供的解决方案。应当理解，这些实施例被呈现仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解并实现本公开，而不旨在以任何方式限制本公开的范围。
通常，除非在本文中另外明确地定义，否则在权利要求中使用的所有术语根据其在本技术领域中的普通含义来解释。对“一/一个/上述/所述[元件、设备、部件、装置、步骤等]”的所有参考应被公开地解释为指代所述元件、设备、部件、装置、单元、步骤等的至少一个实例，除非另有明确说明，否则不排除多个这样的设备、部件、装置、单元、步骤等。此外，本文中使用的不定冠词“一(a)/一个(an)”不排除多个这样的步骤、单元、模块、设备和对象等。
如上所述，在现有的解决方案中，三个面参考和起始点被手动输入，并且这是耗时且冗长的任务，这使得校准过程不够灵活和高效。因此，在本公开的实施例中，提供了用于确定针对焊缝点校准的搜索参数的解决方案。在本公开的实施例中，可以从虚拟模型自动提取三个面参考，并且基于此可以确定针对搜索指令所需的搜索参数。因此，这使得能够自动生成搜索指令，并且因此可以显著减少用于焊缝点校准的时间、人力和成本。在下文中，将参考图1至图11来描述本公开的具体实施例。
首先参考图1，图1示意性地示出了根据本公开的实施例的确定用于焊缝点校准的搜索参数的方法100的流程图。
如图1所示，方法从步骤101开始，在步骤101中，三个参考面可以基于虚拟模型中待焊接的对象的几何体结构、针对焊缝上的接缝顶点而被确定，其中三个参考面彼此垂直。在本文中，本文使用的“焊缝”指代沿其执行焊接以将至少两个部分焊接在一起的接缝。焊缝由多个接缝点形成，其中接缝的起始点和接缝的结束点可以被统称为接缝顶点。因此，在步骤101中提及的“接缝顶点”是指两个接缝顶点(即，起始点或结束点)中的任何点。
为了查找相对于工作对象的接缝点，这需要三个参考面，三个参考面可以形成参考坐标系统，并且因此在本公开的实施例中，将三个参考面分别定位到X、Y、Z轴上的接缝点的位置。三个参考面彼此垂直，以及它们的相交线形成X、Y、Z轴，并且三个轴的公共相交点可以形成参考坐标系统的原点。
图2示意性地示出了根据本公开的实施例的针对包含在焊缝中的接缝顶点确定的三个参考面的示例。如图2中所示，焊缝S1包含两个接缝顶点A1和A2，其中接缝顶点A1是起始点以及接缝顶点A2是结束点，并且存在三个参考面F1、F2和F3，三个参考面F1、F2和F3的每个垂直于其他两个参考面，其中参考面F1和F2是穿过S1的两个面，并且参考面F3是垂直于焊缝S1的面。另外，在图2中，理想地，接缝顶点A1是三个参考面F1、F2和F3的公共相交点。
可以理解，只要其使得能够查找相对于工作对象的接缝点，在本文中可以使用任何参考坐标系统。然而，优选的是，将参考坐标系统确定为其中轴的一个轴穿过焊缝并且其原点作为接缝顶点的坐标系统，因为在这种情况下，它可以极大地简化相对于工作对象的接缝点的搜索。
为了标识三个参考面F1、F2和F3，可以首先基于虚拟模型中待焊接的对象的几何体结构来确定第一参考面和第二参考面，其中第一和第二参考面是经过焊缝S1的参考面(即，图2中的F1和F2)。通常，对于诸如船舶或任何其他对象的焊接对象，虚拟模型将在制造之前被设计，并且其可以是三维模型，三维模型例如可以是计算机辅助设计(CAD)模型或任何其他类型的三维模型。虚拟模型用于描述真实世界中机器人和待焊接的真实对象的部件的结构和设置。因此，在虚拟模型中，所有部件或元件将根据其相应的真实设置进行布设。虚拟模型包含用于焊接对象的多个几何体。几何体的每个具有诸如长方体、圆柱体、圆锥体、球体、半球体的形状或任何其他形状或其组合。因此，所有几何体都可以以适当的数学方式来表达。因此，基于虚拟模型中待焊接的对象的几何体结构，可以标识穿过焊缝S1并且彼此垂直的两个参考面。例如可以使用本领域中的任何方法来实现穿过预定线的两个垂直面的标识，并且为了简化的目的，本文将不提供详细的描述。
然后，通过检测虚拟检测部分和虚拟模型中的待焊接对象的其他部分之间的相交，第三参考面F3可以被确定，其中虚拟检测部分沿焊缝的方向延伸远离焊缝。
在标识了第一和第二参考面的情况下，可以基于第一和第二参考面来进一步标识第三参考F3。在本公开的实施例中，虚拟检测对象可以被用来检测第三参考面。该虚拟检测对象不是真正包含在虚拟模型中的对象，而是有意创建以便于检测第三参考面的虚拟对象。因此，可以借助于检测虚拟对象与虚拟模型的其他部分之间的任何相交来确定第三参考面。特别地，可以通过检测虚拟检测部分与待焊接对象的其他部分之间的相交来标识接缝点的一个或多个潜在参考面。如果潜在参考面垂直于第一参考面和第二参考面两者并且位于焊接机器人的有效搜索范围内，则可以将其确定为第三参考面。本文中的有效搜索范围表示焊接机器人可以到达的范围，并且在该范围内检测到的面将被认为是潜在参考面。有效搜索范围可以是限制潜在参考面离开接缝顶点的距离的形式。或者备选地，有效搜索范围可以由虚拟检测部分的延伸长度表示。这意味着虚拟检测部分的延伸长度可以用于指示有效的搜索范围，并且超出虚拟检测部分的延伸长度的任何面将不再被考虑。
虚拟检测部分可以沿焊缝的方向远离焊缝延伸。虚拟检测部分例如可以从在接缝顶点处的垂直于第一和第二参考面的面延伸，并且其可以是任何适当的形状。
如图3中所示，虚拟检测部分是具有圆形横截面的圆柱状部分，虚拟检测部分沿焊缝的方向远离焊缝S1延伸并且在接缝点A1处具有中心点。然而，如上所述，应注意，虚拟检测的形状不仅限于具有圆形截面的圆柱体，并且其可以是可用在检测第三参考面的任何可能的形状。例如，它可以是具有另一横截面的形状(例如，三角形、矩形、椭圆形、多边形等)的圆柱体、锥形体、截头圆锥体或任何其他形状。
另外，接缝点A1可以是虚拟检测部分的中心点，但不限于此，只要其不影响第三参考面的检测精度，接缝点A1也可以是虚拟检测部分上的点而不是中心点，或者其完全不在虚拟检测部分上，并且中心点位于距接缝点A1预定距离处。
对于如图2中所示的情况，在笛卡尔坐标中，圆柱体中心的取向和位置可以表示为：
其中指示从接缝起始点到接缝结束点的矢量；是当前接缝点相对于其工作对象的位置，并且负运算符“-”表示圆柱体远离焊缝延伸。
基于待焊接的对象的几何体结构，可以首先从待焊接的对象的其他部分获得与虚拟检测部分相交的一个或多个潜在面F3'、F3”、F3”'。可以通过使用本领域中任何已知的方法来实现两个表面的相交的检测，并且因此为了简化的目的将不在本文中进行描述。
在如图3所示放置了虚拟检测部分的情况下，第三参考面应是与虚拟检测部分相交并且同时垂直于第一和第二参考面F1和F2两者的参考面，其单位法向量可表示如下：
其中和分别是参考面F1和F2的单位法向量。
因此，如果其垂直于第一参考面F1和第二参考面F2，则潜在参考面中的一个参考面可以被选择作为第三参考面。在存在多于一个的垂直于第一参考面F1和第二参考面F2两者的参考面的情况下，可以优选地选择最接近接缝点A1的参考面作为第三参考面。
如果无法获得针对当前接缝顶点A1的任何参考面，则接着可以进一步检查焊缝S1的另一接缝顶点A2来看是否存在可用的任何参考面。即，可以将虚拟检测部分的布置从顶点A1改变到另一顶点A2。
如图4中所示，虚拟检测部分的布置被改变并且另一顶点A2被采用作为其中心点。然后类似的操作可以被执行并获得潜在参考面F3'和F3”，并且垂直于面F1和F2两者的参考面F3'和F3”中的一个参考面可以被选择作为第三参考面。
因此，可以在起始点A1或结束点A2处查找三个参考面，并且如果没有在两个点中的一个点处查找到面参考，则可以尝试另一个点。因此，为了查找三个参考面，至少需要在接缝起始点和接缝结束点中的一个点处执行Smartac搜索。
返回参考图1，在步骤102中，基于三个参考面和分别针对起始点和搜索点的预定标准，确定用于焊缝点校准的搜索移动的起始点和搜索点。
搜索指令通常需要若干搜索参数(诸如起始点、搜索点、速度、工具焊接枪、工作对象等)。起始点指示搜索移动开始的点；搜索点是待通过搜索移动来搜索的对象点；速度指示机器人移动的速度；工具焊接枪指示在搜索移动中待使用的枪的位置；并且工作对象指示与所使用的参考坐标相关的工作对象。
SmartTac中的示例搜索指令可以如下：
Search_1D Result,StartPoint,SearchPoint,Speed,ToolWeldGun,WorkObject
其中“Result”指示返回的搜索结果，参数“StartPoint”、“SearchPoint”、“Speed”、“ToolWeldGun”、“WorkObject”分别指示上述搜索参数。
对于搜索指令，待填充的参数是StartPoint、SearchPoint、Speed、ToolWeldGun和WorkObject。在机器人站中，存储有用于待焊接的对象的虚拟模型和相关的焊接参数(诸如Speed、ToolWeldGun和WorkObject)。对于最后三个参数，用户可以直接从机器人站获得。对于其余两个参数，可以根据上面获得的参考面来进行计算。
关于起始点，可以基于三个参考面和针对起始点的预定标准来确定。例如，为了避免与参考面和接缝本身发生碰撞，如图3所示，起始点可以被选择以通过远离参考面的固定距离被定位。即，针对起始点的预定标准可以指示从起始点到三个参考面中的相应一个参考面的预定距离。
关于另一参数，搜索点，将其定义为SmarTac传感器待搜索的特征的预期位置，其也可以基于起始点和针对搜索点的另一预定标准来确定。例如，搜索点可以是起始点在其参考面上的投影点。换言之，针对搜索点的另一预定标准指示搜索点被确定为起始点在相应参考面上的投影点。在这种情况下，在参考面处的搜索点可以获得为：
其中d指示起始点与参考面上的起始点的投影之间的距离。
如果需要在接缝点处执行多次搜索，则在选择搜索的起始点时应当将所有待搜索的参考面考虑在内。
图5示出了根据本公开的实施例的起始点和搜索点检测的示例。如图5所示，起始点B0被确定为距三个参考面预定距离的点。相应参考面处的搜索点被确定为在相应参考面上的起始点的投影。然而，应注意，尽管投影点被描述为搜索点，但是本公开不限于此，而是搜索点可以是任何其他点，只要其与起始点具有预定的空间关系，使得基于此可以确定偏移。
通过指导机器人从起始点对搜索点进行搜索，可以获得相对于该参考面的偏移。可以理解，如果不存在任何偏移，机器人应在搜索点处接触目标点。然而，由于机器人和待焊接对象的布置不能与虚拟模型中的机器人和待焊接对象的布置完全相同，因此机器人通常将不会在预定点处接触搜索点。因此，真实接触点与搜索点之间的差可以被用来确定偏移。
在本公开的实施例中，机器人将利用其焊接工具垂直于对象参考面来到达起始点和搜索点。即，焊接工具的法向单位矢量应当是起始点的旋转矩阵中的Z元素(第三行中的元素)或起始点的矩阵的第三列中的元素。图6示出了根据本公开的实施例的机器人利用其焊接工具垂直于待搜索的参考面而从起始点到达搜索点。如图6中所示，机器人利用其焊接工具垂直于参考面F3来到达起始点，并且机器人在保持焊接工具的取向以使其垂直于参考面F3的同时对搜索点进行搜索。
然而，为了利用其焊接工具垂直于参考面F3而到达这些点，可能引起突变的移动路径和机器人接头中的大幅改变。为了避免这些情况，建议朝向待搜索的参考面以锐角(诸如60度、45度、30度或任何其他适当的锐角等)旋转焊接工具，而不是保持焊接工具垂直于参考面F3。图7示意性地示出了根据本公开的实施例的机器人利用其焊接工具相对于待搜索的参考面具有特定角度而到达起始点和搜索点。如图7中所示，当机器人到达起始点时，其焊接工具不垂直于参考面F3，而是相对于参考面F3呈锐角；在执行搜索移动期间，焊接工具被保持相对于参考面F3呈角度并以相同角度到达搜索点。
通常，给定接缝点Ppoint(Px、Py、Pz)的全局位置和由用户d(dx、dy、dz)定义的固定安全距离(即，起始点距接缝点的距离)，起始点可以表示如下：
其中类似于等式2，和分别是参考面F1至F3的单位法向量。
返回参考图1，并且在步骤S103中，可选地，确定两次搜索移动之间的通过点，以在两次搜索移动之间生成平滑通过路径。
搜索移动完成之后，机器人应准备另一搜索移动。为了尽可能避免机器人接头中的大幅改变，可以在两次搜索移动之间提供通过路径。搜索路径可以通过在两次搜索指令之间插入移动指令来实现，使得机器人可以在两次搜索移动之间平滑移动。搜索指令是用于指导机器人执行由包含在指令中的搜索参数定义的搜索移动的程序指令，并且移动指令是用于指导机器人执行由包含在指令中的移动参数定义的移动的程序指令。移动指令可以包含通过点作为其参数，使得机器人可以沿通过路径移动。
图8示意性地示出了根据本公开的实施例的没有通过点的机器人的两次搜索移动。如图8中所示，第一搜索移动是从起始点B0搜索到搜索点B1，并且第二搜索移动是从起始点B0搜索到另一搜索点B3。如果不存在通过点，则接着机器人将以其过来的方式返回，然后调整焊接工具和对应的参考面F3之间的角度，以便为下一搜索移动做准备。即，机器人将在起始点B0处调整角度，并且然后继续下一搜索移动。但是，如果机器人在起始点B0处进行调整，可能引起机器人接头中的大幅改变或发生碰撞，这是不期望的。
图9示意性地示出了根据本公开的实施例的两次搜索移动之间的通过路径。如图9中所示，通过路径由带箭头的虚线示出，并且包括三个通过点，其从B0开始、穿过通过点V1、V2和V3并最终返回到B0。在这些通过点中，通过点V1是起始点B0与搜索点B1之间的中间点，通过点V3是起始点B0与搜索B3之间的中间点，并且通过点V2是通过点V1与V3之间的中间点。通过点V1可以是起始点B0与搜索点B1之间的任何中间点(例如，它们之间的中点)。类似于通过点V1，通过点V2和V3也可以是诸如中点的任何中间点。另外，可以理解的是，图9中所示的通过路径仅仅是示例，并且通过路径不限于此，例如，其可以包括更多的通过点或者具有不同形状的通过路径。
如图9中所示，在针对搜索点B1的第一搜索移动完成并返回到起始点B0之后，机器人将沿通过路径移动其焊接工具。首先，通过保持焊接点的取向，机器人从起始点B0移动到V1，然后机器人在其从通过点V1移动到V2并从通过点V2移动到V3时改变焊接点的取向，并且最后其从通过点V3返回到起始点B0。一旦机器人沿通过路径完成移动，机器人将完成角度调整并准备下一搜索移动。即，不直接在起始点B0处执行角度调整，而是在沿通过路径移动期间执行角度调整。借助于这种沿通过路径的移动，可以确保发生更少的碰撞并且避免在起始点B0处执行角度调整时将发生的机器人接头中的大幅改变。
之后，在图1的步骤S104中，所确定的搜索参数可以被进一步用于生成用于搜索移动的搜索程序。搜索指令的生成在本领域中是已知的，因此为了简化的目的将不在本文中详述。
如上所述，针对待焊接的对象的所有期望的焊缝，重复如上所述的操作，可以获得用于焊缝点校准的搜索移动的搜索参数，然后可以使用这些搜索参数并可选地使用通过点来生成搜索程序。可以理解，可以在确定所有相关参数之后生成所有指令，并且也可以在确定针对焊缝的相关参数之后生成指令。
在本公开的实施例中，在确定起始点、搜索点、针对期望接缝点的通过点之后，可以以类似的方式对所有这些参数命名，以使搜索指令、通过点和电弧焊接指令可以具有相干的参数。因此，能够生成包含点声明的程序，随后是相关的搜索指令、针对所有期望接缝的通过路径。因此，已准备好将控制器部署用于在线配置并与电弧焊接指令进一步集成。
利用上文提及的本公开的实施例，可以自动提取三个参考面，并且基于此可以确定针对搜索指令所需的搜索参数，这使得能够自动生成搜索指令并因此可以显著减少用于焊缝点校准的时间、人力和成本。
图10进一步示意性地示出了根据本公开的实施例的确定用于焊缝点校准的搜索参数的系统1000。如图10中所示，系统1000包括：一个或多个处理器1001；存储器1002，耦合至处理器1001中的至少一个处理器；以及程序指令集1003，存储在存储器中并能够由处理器1001中的至少一个处理器执行，以使得系统1000：基于虚拟模型中待焊接的对象的几何体结构、针对焊缝上的接缝顶点来确定彼此垂直的三个参考面；以及基于三个参考面和分别针对起始点和搜索点的预定标准来确定用于焊缝点校准的搜索移动的起始点和搜索点。
在本公开的实施例中，接缝点、起始点和搜索点被用于生成用于焊缝点校准的搜索程序。
在本公开的实施例中，还可以使得系统1000确定两次搜索移动之间的通过点，以生成两次搜索移动之间的平滑通过路径，其中通过点还被用于生成针对搜索移动的搜索指令。例如，通过点包括两次搜索移动的每次的起始点和搜索点之间的中间点。
在本公开的实施例中，系统1000可以进一步被配置成如果未能针对焊缝上的接缝顶点确定三个参考面，则针对焊缝上的另一接缝顶点确定另外三个参考面。
在本公开的实施例中，可以利用焊接工具相对于待搜索的参考面呈锐角来执行搜索移动。
在本公开的实施例中，可以进一步使得系统1000能够通过以下操作来确定三个参考面：基于虚拟模型中待焊接的对象的几何结构，确定穿过焊缝的第一参考面和第二参考面；以及通过检测虚拟检测部分和虚拟模型中的待焊接对象的其他部分之间的相交来确定第三参考面，其中虚拟检测部分沿焊缝的方向远离焊缝延伸。具体地，进一步使得系统1000能够通过以下操作来确定第三参考面：通过检测虚拟检测部分与待焊接对象的其他部分之间的相交来获得一个或多个潜在参考面；以及如果一个或多个潜在参考面的一个潜在参考面垂直于第一参考面和第二参考面两者并且位于焊接机器人的有效搜索范围内，则确定其为第三参考面。
在本公开的实施例中，虚拟检测部分远离焊缝延伸的长度限定了有效的搜索范围。
在本公开的实施例中，进一步使得系统1000能够通过以下操作确定针对搜索移动的起始点和搜索点：基于三个参考面和针对起始点的预定标准来确定起始点；以及基于起始点和针对搜索点的另一预定标准来确定搜索点。在本公开的示例中，针对起始点的预定标准可以指示从起始点到三个参考面中的相应一个参考面的预定距离。在本公开的另一示例中，针对搜索点的另一预定标准可以指示搜索点被确定为起始点在相应参考面上的投影点。
除了上文描述的方法和系统之外，还呈现了用于确定用于焊缝点校准的搜索参数的装置，将参考图11来描述该装置。
如图11中所示，示出了用于确定用于焊缝点校准的搜索参数的装置1100。装置可以包括参考面确定模块1101以及起始点和搜索点确定模块1102。参考面确定模块1101被配置成基于虚拟模型中待焊接的对象的几何体结构、针对焊缝上的接缝顶点确定彼此垂直的三个参考面。起始点和搜索点确定模块1102被配置成基于三个参考面和分别针对起始点和搜索点的预定标准来确定用于焊缝点校准的搜索移动的起始点和搜索点。
在本公开的实施例中，可以使用接缝点、起始点和搜索点来生成用于焊缝点校准的搜索程序
在本公开的另一实施例中，装置可以进一步包括通过点确定模块1103，通过点确定模块1103被配置成确定两次搜索移动之间的通过点，以生成两次搜索移动之间的平滑通过路径，其中将通过点还被用于生成针对焊缝点校准的搜索程序。通过点可以包括两次搜索移动的每次的起始点和搜索点之间的中间点。
在本公开的进一步的实施例中，参考面确定模块1101可以进一步被配置成如果未能针对焊缝上的接缝顶点确定三个参考面，则针对焊缝上的另一接缝顶点确定另外三个参考面。
在本公开的又一实施例中，可以利用焊接工具相对于待搜索的参考面呈锐角来执行搜索移动。
在本公开的进一步的实施例中，参考面确定模块1101进一步被配置成通过基于在虚拟模型中待焊接的对象的几何体结构确定穿过焊缝的第一参考面和第二参考面来确定三个参考面；以及通过检测虚拟检测部分与虚拟模型中的待焊接对象的其他部分之间的相交来确定第三参考面，其中虚拟检测部分沿焊缝的方向远离焊缝延伸。
具体地，通过以下操作来确定第三参考面：通过检测虚拟检测部分与待焊接对象的其他部分之间的相交来获得一个或多个潜在参考面；以及如果一个或多个潜在参考面的一个潜在参考面垂直于第一参考面和第二参考面两者并且位于焊接机器人的有效搜索范围内，则确定其为第三参考面。虚拟检测部分远离焊缝延伸的长度限定了有效搜索范围。
在本公开的进一步的实施例中，起始点和搜索点确定模块1102进一步被配置成通过基于三个参考面和针对起始点的预定标准确定起始点来确定针对搜索移动的起始点和搜索点；以及基于起始点和针对搜索点的另一预定标准来确定搜索点。在本公开的示例中，针对起始点的预定标准可以指示从起始点到三个参考面的相应一个参考面的预定距离。在本公开的另一示例中，针对搜索点的另一预定标准可以指示搜索点被确定为起始点在相应参考面上的投影点。
应理解，参考附图描述了本公开的具体实施例；然而，仅出于图示的目的而呈现这些实施例，并且本公开不限于此。例如，主要利用参考电弧焊接来描述实施例；然而本公开不限于此，并且可以应用于具有类似问题的任何其他焊接应用中；上文描述了SmarTac搜索程序，并且只要搜索程序用于执行针对焊缝点校准和校正的搜索移动，搜索程序也可以是任何类型的搜索程序。
本领域技术人员还可以理解，本文提供的解决方案可以采取硬件实施例、软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)的形式或者将软件和硬件方面组合的实施例的形式。即，可以通过电子元件或设备、存储在存储设备中的软件或电子设备和软件的组合(例如，通过微处理器、数字信号处理器、简单的芯片机、以及适当的程序等)来实现参考面确定、起始点和搜索点确定、通过点确定和指令生成。
在上文中，已参考附图通过实施例详细描述了本公开的实施例。应当理解，虽然本说明书包含许多具体的实现细节，但这些细节不应当被解释为对所要求保护的任何发明的范围的限制，而是作为对具体发明的具体实施例特定的特征的描述。也可以在单个实施例中组合实现本说明书中在单独实施例的上下文中描述的某些特征。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独地或以任何适当的子组合来实现。此外，尽管上文可以将特征描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此进行保护，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以在某些情况下从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变型。
当结合附图阅读时，考虑到前面的描述，对于本公开的前述示例性实施例的各种修改、改编对于相关领域的技术人员来说可以变得显而易见。任何和所有修改仍将落入本公开的非限制性和示例性实施例的范围内。此外，对于本公开的这些实施例所属领域的技术人员而言，本文阐述的公开内容的其他实施例将受益于前述说明书和相关附图中呈现的教导。
因此，应理解，本公开的实施例不限于所公开的具体实施例，并且修改和其他实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。虽然本文中使用了特定术语，但它们仅用于一般和描述性的意义，而不为了限制。

Claims (23)

1.一种确定用于焊缝点校准的搜索参数的方法(100)，所述方法包括：
基于虚拟模型中的待焊接对象的几何体结构，针对焊缝(S1)上的接缝顶点(A1)确定(S101)彼此垂直的三个参考面(F1、F2、F3)；以及
基于所述三个参考面(F1、F2、F3)和分别针对起始点(B0)和搜索点(B1、B2、B3)的预定标准，确定(S102)用于焊缝点校准的搜索移动的所述起始点(B0)和所述搜索点(B1、B2、B3)。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中所述接缝顶点(A1)、所述起始点(B0)和所述搜索点(B0)被用于生成(S104)针对焊缝点校准的搜索程序。
3.根据权利要求2所述的方法(100)，还包括：
确定(S103)在两次搜索移动之间的通过点(V1、V2、V3)，以生成在所述两次搜索移动之间的平滑通过路径，其中所述通过点(V1、V2、V3)进一步被用于生成针对所述焊缝点校准的所述搜索程序。
4.根据权利要求3所述的方法(100)，其中所述通过点(V1、V2、V3)包括在所述两次搜索移动的每次搜索移动的起始点(B0)与搜索点(B1、B2、B3)之间的中间点。
5.根据权利要求2所述的方法(100)，还包括：
如果未能针对所述焊缝上的所述接缝顶点确定所述三个参考面，则针对所述焊缝上的另一接缝顶点确定另外三个参考面。
6.根据权利要求2所述的方法(100)，其中所述搜索移动利用焊接工具相对于待搜索的参考面(F3)呈锐角而被执行。
7.根据权利要求1至6所述的方法(100)，其中确定三个参考面(F1、F2、F3)包括：
基于所述虚拟模型中的所述待焊接对象的几何体结构，确定穿过所述焊缝(S1)的第一参考面(F1)和第二参考面(F2)；以及
通过检测虚拟检测部分与所述虚拟模型中的所述待焊接对象的其他部分之间的相交，来确定第三参考面(F3)，其中所述虚拟检测部分沿所述焊缝(S1)的方向远离所述焊缝(S1)延伸。
8.根据权利要求7所述的方法(100)，其中所述确定所述第三参考面(F3)包括：
通过检测所述虚拟检测部分与所述待焊接对象的所述其他部分之间的相交，获得一个或多个潜在参考面(F3'、F3”、F3”')；以及
如果所述一个或多个潜在参考面(F3'、F3”、F3”')中的一个潜在参考面垂直于所述第一参考面(F1)和所述第二参考面(F2)两者、并且位于焊接机器人的有效搜索范围内，则确定所述一个潜在参考面为所述第三参考面(F3)。
9.根据权利要求8所述的方法(100)，其中所述虚拟检测部分远离所述焊缝(S1)延伸的长度限定所述有效搜索范围。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法(100)，其中确定针对搜索移动的起始点(B0)和搜索点(B1、B2、B3)包括：
基于所述三个参考面(F1、F2、F3)和针对所述起始点的预定标准，确定所述起始点(B0)；以及
基于所述起始点(B0)和针对所述搜索点的另一预定标准，确定所述搜索点(B1、B2、B3)。
11.根据权利要求10所述的方法(100)，其中针对所述起始点(B0)的所述预定标准指示从所述起始点(B0)到所述三个参考面(F1、F2、F3)中的相应一个参考面的预定距离，和/或
其中针对所述搜索点(B1、B2、B3)的所述另一预定标准指示所述搜索点(B1、B2、B3)被确定为所述起始点(B0)在所述相应参考面(F1、F2、F3)上的投影点。
12.一种确定用于焊缝点校准的搜索参数的系统(1000)，包括：
一个或多个处理器(1001)；
存储器(1002)，耦合至所述处理器(1001)中的至少一个处理器；以及
程序指令集(1003)，其被存储在所述存储器(1002)中并且能够由所述处理器(1001)中的至少一个处理器执行，以使得所述系统(1000)：
基于虚拟模型中的待焊接对象的几何体结构，针对焊缝(S1)上的接缝顶点(A1)，确定彼此垂直的三个参考面(F1、F2、F3)；以及
基于所述三个参考面(F1、F2、F3)和分别针对起始点(B0)和搜索点(B1、B2、B3)的预定标准，确定用于焊缝点校准的搜索移动的所述起始点(B0)和所述搜索点(B1、B2、B3)。
13.根据权利要求12所述的系统(1000)，其中所述接缝顶点(A1)、所述起始点(B0)和所述搜索点(B0)被用于生成针对所述焊缝点校准的搜索程序。
14.根据权利要求13所述的系统(1000)，其中进一步使得所述系统：
确定在两次搜索移动之间的通过点(V1、V2、V3)，以生成在所述两次搜索移动之间的平滑通过路径，其中所述通过点(V1、V2、V3)进一步被用于生成针对所述焊缝点校准的所述搜索程序。
15.根据权利要求14所述的系统(1000)，其中所述通过点(V1、V2、V3)包括在所述两次搜索移动的每次搜索移动的起始点(B0)和搜索点(B1、B2、B3)之间的中间点。
16.根据权利要求13所述的系统(1000)，其中进一步使得所述系统(100)：
如果未能针对所述焊缝上的所述接缝顶点确定所述三个参考面，则针对所述焊缝上的另一接缝顶点确定另外三个参考面。
17.根据权利要求13所述的系统(1000)，其中所述搜索移动利用焊接工具相对于待搜索的参考面(F3)呈锐角而被执行。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的系统(1000)，其中进一步使得所述系统通过以下操作来确定所述三个参考面(F1、F2、F3)：
基于所述虚拟模型中的所述待焊接对象的几何体结构，确定穿过所述焊缝(S1)的第一参考面(F1)和第二参考面(F2)；以及
通过检测虚拟检测部分与所述虚拟模型中的所述待焊接对象的其他部分之间的相交，来确定第三参考面(F3)，其中所述虚拟检测部分沿所述焊缝(S1)的方向远离所述焊缝(S1)延伸。
19.根据权利要求18所述的系统(1000)，其中进一步使得所述系统(1000)通过以下操作来确定所述第三参考面(F3)：
通过检测所述虚拟检测部分与所述待焊接对象的所述其他部分之间的相交，获得一个或多个潜在参考面(F3'、F3”、F3”')；以及
如果所述一个或多个潜在参考面(F3'、F3”、F3”')中的一个潜在参考面垂直于所述第一参考面(F1)和所述第二参考面(F2)两者、并且位于焊接机器人的有效搜索范围内，则确定所述一个潜在参考面为所述第三参考面(F3)。
20.根据权利要求19所述的系统(1000)，其中所述虚拟检测部分远离所述焊缝(S1)延伸的长度限定所述有效搜索范围。
21.根据权利要求12至20中任一项所述的系统(1000)，其中进一步使得所述系统通过以下操作确定针对所述搜索移动的所述起始点(B0)和所述搜索点(B1、B2、B3)：
基于所述三个参考面(F1、F2、F3)和针对所述起始点的预定标准，确定所述起始点(B0)；以及
基于所述起始点(B0)和针对所述搜索点的另一预定标准，确定所述搜索点(B1、B2、B3)。
22.根据权利要求21所述的系统(1000)，其中针对所述起始点(B0)的所述预定标准指示从所述起始点(B0)到所述三个参考面(F1、F2、F3)中的相应一个参考面的预定距离，和/或
其中针对所述搜索点(B1、B2、B3)的所述另一预定标准指示所述搜索点(B1、B2、B3)被确定为所述起始点(B0)在所述相应参考面(F1、F2、F3)上的投影点。
23.一种确定用于焊缝点校准的搜索参数的装置(1100)，包括：
参考面确定模块(1101)，被配置成基于虚拟模型中的待焊接对象的几何体结构，针对焊缝(S1)上的接缝顶点(A1)，确定彼此垂直的三个参考面(F1、F2、F3)；以及
起始点和搜索点确定模块(1102)，被配置成基于所述三个参考面(F1、F2、F3)和分别针对起始点(B0)和搜索点(B1、B2、B3)的预定标准，来确定用于焊缝点校准的搜索移动的所述起始点(B0)和所述搜索点(B1、B2、B3)。
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