CN110977226B - 车箱板焊接方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种车箱板焊接方法及系统，车箱板焊接系统包括控制设备和机器人，控制设备与机器人连接，方法应用于控制设备，包括：获取待焊接车箱板的车箱板参数；控制机器人对待焊接车箱板进行寻位，并获取确定出的寻位轨迹；根据寻位轨迹和车箱板参数，确定出待焊接车箱板的焊接轨迹；基于待焊接车箱板的焊接轨迹，控制机器人对待焊接车箱板进行焊接。通过在焊接待焊接车箱板前，对待焊接车箱板进行寻位，确定出待焊接车箱板的焊接轨迹，再对待焊接车箱板进行焊接，以保证对待焊接车箱板的焊接精度。通过这样的方式，可以在保证焊接精度的同时，实现对待焊接车箱板的自动焊接，能够提高车箱板的焊接效率。

Description

车箱板焊接方法及系统

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，具体而言，涉及一种车箱板焊接方法及系统。

背景技术

由于车箱板的焊缝具有轨迹复杂，焊接枪姿众多，拼接缝变化范围大等特点，因此车箱板的焊接现场往往要求一个工位用来焊接不同种类的车箱板。不同的车箱板，其车箱板组件(即，井格)大小不一，同时，由于夹具精度不高，通常会引起车箱板发生10毫米范围的偏移。所以，对于车箱板的焊接，不可能使用一般的机器人示教固定轨迹后，再批量生产的方法。而目前市面上对车箱板的焊接，多使用传统的人工焊接方式，焊接效率低下。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种车箱板焊接方法及系统，以实现在保证车箱板的焊接精度的同时，提高车箱板的焊接效率。

为了实现上述目的，本申请的实施例通过如下方式实现：

第一方面，本申请实施例提供一种车箱板焊接方法，车箱板焊接系统包括控制设备和机器人，控制设备与机器人连接，所述方法应用于所述控制设备，包括：获取待焊接车箱板的车箱板参数；控制所述机器人对所述待焊接车箱板进行寻位，并获取确定出的寻位轨迹；根据所述寻位轨迹和所述车箱板参数，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹；基于所述待焊接车箱板的焊接轨迹，控制所述机器人对所述待焊接车箱板进行焊接。

通过在焊接待焊接车箱板前，对待焊接车箱板进行寻位，确定出待焊接车箱板的焊接轨迹，再对待焊接车箱板进行焊接，以保证对待焊接车箱板进行焊接的焊接精度。通过这样的方式，可以在保证焊接精度的同时，实现对待焊接车箱板的自动焊接，能够提高车箱板的焊接效率。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，车箱板包括多个形状大小一致的车箱板组件，所述待焊接车箱板中包括基准车箱板组件，参考车箱板与所述待焊接车箱板的类型一致，所述参考车箱板中包括参考车箱板组件，控制所述机器人对所述待焊接车箱板进行寻位，并获取确定出的寻位轨迹，包括：控制所述机器人对所述基准车箱板组件进行寻位，并获取经所述机器人寻位确定出的所述基准车箱板组件的基准寻位轨迹；对应的，根据所述寻位轨迹和所述车箱板参数，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹，包括：根据所述基准寻位轨迹、所述车箱板参数，以及根据对所述参考车箱板组件进行焊接示教而确定出的参考焊接参数，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹。

由于车箱板包括多个形状大小一致的车箱板组件，通过对其中一个车箱板组件进行寻位，由此确定出所有的车箱板组件的寻位轨迹，并结合对参考车箱板中参考车箱板组件进行焊接示教而确定出的参考焊接参数，从而确定出待焊接车箱板的焊接轨迹，可以在保证焊接精度的同时，节约寻位的时间，从而进一步提升车箱板的焊接效率。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，根据所述基准寻位轨迹、所述车箱板参数和所述参考焊接参数，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹，包括：根据所述基准寻位轨迹，确定出所述基准车箱板组件的基准焊接轨迹；根据所述基准焊接轨迹和所述参考焊接参数，确定出焊接补偿值；根据所述基准寻位轨迹、所述焊接补偿值、所述车箱板参数，以及根据对所述参考车箱板组件进行寻位示教而确定出的参考寻位参数，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹。

通过基准寻位轨迹确定出基准车箱板组件的基准焊接轨迹，并结合参考焊接参数确定出焊接补偿值，进一步确定出待焊接车箱板的焊接轨迹，可以对待焊接车箱板的焊接轨迹进行补偿，从而能够进一步保证待焊接车箱板的焊接精度。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，根据所述基准寻位轨迹、所述焊接补偿值、所述车箱板参数和所述参考寻位参数，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹，包括：确定出所述基准寻位轨迹和所述参考寻位参数之间的差值为寻位补偿值；根据所述寻位补偿值和所述车箱板参数，确定出所述待焊接车箱板的寻位轨迹；基于所述待焊接车箱板的寻位轨迹确定出所述待焊接车箱板的初步焊接轨迹；根据所述焊接补偿值和所述初步焊接轨迹，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹。

通过基准寻位轨迹和参考寻位参数，确定出寻位补偿值，可以对待焊接车箱板的寻位轨迹进行补偿，尽可能减少由寻位轨迹确定出的焊接轨迹的误差，能够进一步保证待焊接车箱板的焊接精度。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述基准车箱板组件为矩形，根据所述基准寻位轨迹，确定出所述基准车箱板组件的基准焊接轨迹，包括：根据所述基准寻位轨迹，确定出所述基准车箱板组件每个角的位置坐标；根据所述位置坐标和预设的焊接参数，确定出所述基准焊接轨迹。

通过确定出基准车箱板组件中每个角的位置坐标，结合预设的焊接参数，可以高效准确地确定出焊接轨迹，提升待焊接车箱板的焊接效率。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，控制所述机器人对所述待焊接车箱板中基准车箱板组件进行寻位，并获取经所述机器人寻位确定出的所述基准车箱板组件的基准寻位轨迹，包括：控制所述机器人对所述待焊接车箱板的所有车箱板组件进行初步扫描，并获取经初步扫描后确定出的整体旋转平移量；根据所述整体旋转平移量，确定出所述待焊接车箱板的偏移量；确定出所述偏移量中对应所述基准车箱板组件的基准偏移量；基于所述基准偏移量，控制所述机器人对所述基准车箱板组件进行寻位，并获取经所述机器人寻位确定出的所述基准车箱板组件的基准寻位轨迹。

通过在对基准车箱板组件进行寻位前，对整个待焊接车箱板的所有车箱板组件进行初步扫描(即初步寻位)，可以确定出整个待焊接车箱板地旋转平移量，从而确定出基准车箱板组件的基准偏移量。而通过基准偏移量对基准车箱板组件进行寻位补偿，可以尽可能减少定位误差和反形变的误差，从而保证待焊接车箱板的焊接精度。

结合第一方面的可能的实现方式中的任意一种实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述车箱板组件包括多个C型钢，控制所述机器人对所述基准车箱板组件进行寻位，并获取经所述机器人寻位确定出的所述基准车箱板组件的基准寻位轨迹，包括：控制所述机器人对所述基准车箱板组件中每个C型钢进行寻位；记录每个C型钢与所述车箱板参数中C型钢参数的误差值；获取所述机器人基于每个C型钢的误差值而确定出的所述基准车箱板组件的基准寻位轨迹。

通过对每个C型钢的寻位而确定出的误差值，对基准车箱板组件中的寻位轨迹进行补偿，可以尽可能消除组对的累计误差和反形变的累计误差，进一步提升待焊接车箱板的焊接精度。

第二方面，本申请实施例提供一种车箱板焊接方法，车箱板焊接系统包括控制设备和机器人，控制设备与机器人连接，所述方法应用于所述机器人，包括：根据所述控制设备发送的寻位指令，对所述待焊接车箱板进行寻位，并将确定出的寻位轨迹发送给所述控制设备；获取所述控制设备根据所述寻位轨迹和所述车箱板参数确定出的所述待焊接车箱板的焊接轨迹；基于所述待焊接车箱板的焊接轨迹，对所述待焊接车箱板进行焊接。

第三方面，本申请实施例提供一种车箱板焊接系统，包括控制设备和机器人，所述控制设备与所述机器人连接，所述控制设备，用于获取待焊接车箱板的车箱板参数；所述机器人，用于对所述待焊接车箱板进行寻位，并确定出寻位轨迹；所述控制设备，还用于根据所述寻位轨迹和所述车箱板参数，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹；所述机器人，还用于基于所述待焊接车箱板的焊接轨迹，对所述待焊接车箱板进行焊接。

结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，在所述机器人对所述待焊接车箱板进行寻位，并确定出寻位轨迹之前，所述控制设备，还用于对所述机器人的TCP进行标定。

通过对机器人的TCP进行标定，可以保证整个车箱板焊接系统的精度。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种车箱板焊接系统的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种车箱板焊接方法的流程图。

图3为本申请实施例提供的一种待焊接车箱板的结构示意图。

图标：10-车箱板焊接系统；11-控制设备；12-机器人；13-行走梁；14-焊缝跟踪器；15-焊枪；20-待焊接车箱板；21-C型钢；22-钢板；23-车箱板组件。

具体实施方式

由于车箱板的焊缝具有轨迹复杂，焊接枪姿众多，拼接缝变化范围大等特点，因此车箱板的焊接现场往往要求一个工位用来焊接不同种类的车箱板。不同的车箱板，其车箱板组件(即，井格)大小不一，同时，由于夹具精度不高，通常会引起车箱板发生10毫米范围的偏移。所以，对于车箱板的焊接，不可能使用一般的机器人示教固定轨迹后，再批量生产的方法。而目前市面上对车箱板的焊接，多使用传统的人工焊接方式，焊接效率低下，而且普遍存在用工难的问题。

基于此，本申请的发明人提供一种车箱板焊接方法及系统，以通过先对车箱板进行寻位再对车箱板进行焊接的方式，在保证车箱板的焊接精度的同时，提高车箱板的焊接效率，尽可能避免用工难的问题。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的车箱板焊接系统10。在本实施例中，车箱板焊接系统10主要应用于对车箱板的焊接工作。车箱板焊接系统10可以包括：控制设备11、机器人12、行走梁13、焊枪15和焊缝跟踪器14。

在本实施例中，焊缝跟踪器14(一种扫描装置，用于扫描焊缝，因此，焊缝跟踪器也可以替换为相机、传感器等实现扫描功能的装置，此处不作限定)设置在机器人12上(为了便于寻位和焊接的转换，可以将焊缝跟踪器14及焊枪15设置在机器人的同一轴臂上，但并不限定于此种设置方法)，通过机器人带动焊缝跟踪器14运动而实现寻位功能。控制设备11与机器人12连接，用于控制机器人12运行而实现对车箱板20的寻位和焊接。

示例性的，车箱板焊接系统10可以包括焊机，焊机与焊枪15连接，而焊枪15可以设置在机器人12的轴臂上，通常设置在机器人12运动轴臂的末端，以便于使用焊枪15进行焊接。机器人可以设置在行走梁13上，机器人12的数量可以为一个或多个，行走梁13的数量可以为多条。例如，两条行走梁13，四个机器人12，每条行走梁13上各设置两个机器人12(此处为举例，不作为限定，机器人和行走梁的数量都可以为1，也可以都为2，或其他数值)。而机器人12的类型，可以选择FANUC机器人，当然并不限定于此，也可以选择其他的机器人12，例如松下、川崎等。

机器人可以在行走梁13上运动，而在存在不止一个机器人12时，例如以两条行走梁13、四个机器人12，每条行走梁13上各设置两个机器人12为例，考虑机器人12防碰撞问题：可以设定所有机器人12同向焊接和寻位；四个机器人12之间也可以进行通讯，便于设置干涉区域，防止碰撞。另外，机器人(例如为六自由度机器人)的运动关节的活动角度可设置，这样能够便于设置机器人的关节运动角度，避免奇异点问题(机器人的关节运动到一定幅度后，便不能再继续运动的情况)。当然，为了避免机器人12之间的碰撞，还可以在其中的部分机器人12发生故障时，通过控制设备11控制其停机，而与之在同一行走梁13上的机器人12在完成当前的焊接工作(例如机器人在行走梁上的当前位置能够完成的焊接工作可称为当前的焊接工作)后，即停止运行，避免机器人12之间的碰撞。

车箱板焊接系统可以运行本申请实施例提供的车箱板焊接方法，以对车箱板进行焊接。请参阅图2，图2示出了本申请实施例提供的一种车箱板焊接方法的流程图。在本实施例中，车箱板焊接方法可以包括步骤S10、步骤S20、步骤S30和步骤S40。

在车箱板焊接系统执行步骤S10之前，将对车箱板焊接系统的准备工作进行介绍，以便理解本方案。

为了保证车箱板焊接系统的精度，在本实施例中，车箱板焊接系统可以先对机器人的TCP(Tool Center Point，工具坐标系)进行标定。

示例性的，可以采用常规的FANUC(发那科，一种机器人品牌)六点法，或三点法标定即可。精准的TCP标定，是系统精度的基础，可以在车箱板标准放置位置的中点进行标定，以尽可能提高精度。标定完成后，可以控制机器人转动焊枪，TCP点偏移在1毫米以内即可视为标定成功。

为了保证车箱板焊接系统的机器人、控制设备、焊缝跟踪器之间的即时通信，可以将机器人、控制设备、焊缝跟踪器组成局域网。当然，机器人、控制设备、焊缝跟踪器也可以通过互联网进行即时通信，并不限定于组成局域网的方式。示例性的，可以将机器人、控制设备、焊缝跟踪器的IP分别设置为：192.168.2.6、192.168.2.2、192.168.2.3。而标定好机器人的TCP后，车箱板焊接系统可以在机器人、控制设备、焊缝跟踪器之间通过ping确认连接是否成功，其中，ping为一种命令，可用于测试网络中两台设备之间的连接是否成功。

而为了实现机器人的工具坐标系、焊缝跟踪器的相机坐标系与车箱板的世界坐标系之间的转换，可以对机器人和焊缝跟踪器进行标定。由于焊缝跟踪器与焊枪都固定在机器人的同一轴臂(例如机器人运动轴的末端)上，因此，相机坐标系与机器人的工具坐标系的标定结果是可实现转换的。对焊缝跟踪器与机器人的标定，可以确定相机坐标系与工具坐标系的RT(旋转平移)矩阵，从而可以获得焊缝跟踪器识别的点位在工具坐标系下的坐标。而根据TCP点(工具坐标系下的点)的XYZ坐标，以及枪姿WPR(WPR，是指工具坐标系方向和世界坐标系方向相比，绕世界坐标系的XYZ轴分別旋转的角度)，可以获得工具坐标系下的点(焊缝跟踪器识别的点)在世界坐标系下的坐标，从而实现相机坐标系(工具坐标系)与世界坐标系的转换。

示例性的，可以采用六点手眼标定法对机器人和焊缝跟踪器进行标定。具体标定过程如下：可以准备台阶工件，作为标定板；机器人上焊枪的焊丝尖对准台阶件的上方切点，记录切点位置，以及机器人当前位置；保持切点位置不变，移动机器人，焊缝跟踪器的激光线对准切点并识别，分别记录机器人的当前位置以及相机坐标系下的坐标；保持切点位置不变，移动机器人，重复六次，移动六个位置，均使激光线对准切点并识别，以及分别记录机器人的当前位置以及相机坐标系下的坐标；之后，便可计算出焊缝跟踪器和机器人之间的转换矩阵，实现相机坐标系与工具坐标系的转换。

例如，对相机坐标系下的六个点(即六次移动机器人，激光线对准切点后焊缝跟踪器返回的切点识别位置)进行介绍。六次移动焊枪，工具坐标系在世界坐标系下发生旋转平移的相对位置变化。首先，假设六次移动机器人的工具坐标系相对于世界坐标系没有绕各个轴发生旋转，则六点的坐标：X＝Xn-X0；Y＝Yn-Y0；Z＝Zn-Z0，而实际上，六次移动工具坐标系都发生了绕轴旋转，所以，这些运算的点要乘以旋转矩阵。而旋转矩阵,可以直接由WPR求出：

其中，R_x表示绕Z轴旋转时x的变化矩阵，R_y表示绕X轴旋转时y的变化矩阵，R_z表示绕Y轴旋转时z的变化矩阵，roll表示翻滚角(围绕Z轴旋转)，pitch表示俯仰角(围绕X轴旋转)，yaw表示偏航角(围绕Y轴旋转)，

表示旋转矩阵，α表示翻滚角的角度，β表示俯仰角的角度，θ表示偏航角角度。由此，即可获得工具坐标系与相机坐标系的六组对应点。

根据六组对应点，可以使用迭代的方式计算出RT矩阵的结果，以及这六组点应用RT矩阵后的误差。

之后，便可从相机坐标系转换到世界坐标系。具体的，首先，经过RT矩阵的转换，将识别点坐标由相机坐标系下转换到工具坐标系；再根据TCP点的坐标：X，Y，Z，W，P，R，可以获得工具坐标系到世界坐标系的转换关系；然后由WPR获得旋转矩阵的逆矩阵(R矩阵)，而XYZ则组成T矩阵；最后，经过两个转换，即可以将焊缝跟踪器识别的点位转换到世界坐标系下。由此，即可统一焊缝跟踪器、机器人和车箱板之间的位置坐标关系，保证车箱板焊接系统的精度。

而车箱板焊接系统可以执行步骤S10。

步骤S10：获取待焊接车箱板的车箱板参数。

在本实施例中，车箱板焊接系统的控制设备可以根据车箱板的图纸生成常用车型的模板，以供用户选择和参考。而用户则可以基于提供的模板进行选择，也可以对选择的模板进行修改，调整等操作(例如井字格行列个数、井字格长宽高、焊缝的长度、C型钢的横和竖宽度，以及C型钢到井格的距离等信息)，控制设备可以基于用户的操作，确定出待加工车箱板的车箱板参数。

请参阅图3，图3示出了一种车箱板20的结构示意图。由于车箱板组件23为C型钢21与钢板22焊接而成，C型钢21的开口面朝向钢板22，多条C型钢21通过拼接，形成矩形的车箱板组件23，当然，车箱板组件23的形状并不限定于此(例如还可以为三角形、长方形等)。

在本实施例中，由于车箱板20包括C型钢21和钢板22，将C型钢21和钢板22进行焊接而形成车箱板，其中C型钢21有不同的型号。因此，可以对车箱板参数进行配置，其中，配置的车箱板参数中包括C型钢参数。示例性的，配置的车箱板参数如表1所示。

表1.车箱板的参数

其中，1×2表示车箱板组件(即，井格)的数量为(1×2＝2个)，而以上的数值，均为举例所示，不应视为对本申请的限定。

确定出待加工车箱板的车箱板参数后，控制设备可以基于待加工车箱板的车箱板参数，生成相应的控制程序，发送给机器人。在本实施例中，以四个机器人的车箱板焊接系统为例，控制设备可以对应四个机器人的运行范围，生成对应的控制程序(例如，将待加工车箱板视为一个边长为2米的正方形，将正方形划分为“田”形的四个部分，每个机器人负责一个部分的车箱板组件的焊接，互不干扰)。

在本实施例中，为了防止车箱板焊接系统中机器人与夹具的碰撞，控制设备可以根据车箱板焊接系统的结构和夹具安装的位置，预设对应的夹具位置，机器人在经过夹具位置时可自动跳过此位置，从而防止机器人与夹具的碰撞。另外，为了避免奇异点问题，在控制设备将控制程序发送给机器人时，需要将待焊接车箱板的参数一同发送。

需要说明的是，本实施例中以FANUC机器人为例，则控制程序可以采用ls文件的形式，根据FANUC的协议生成ls文件，主要是对文本文件增加头尾的封装。在其他一些可选的实现方式中，可以根据选用机器人的类型确定对应的文件形式，此处不应视为对本申请的限定。

在本实施例中，车箱板焊接系统可以对多种类型不同的车箱板进行焊接。对于一种车箱板焊接系统以前未焊接过的车箱板，需要工作人员对未焊接过的车箱板进行寻位示教和焊接示教，以确定出合适的寻位点、焊接点、焊接枪姿等，以利于保证车箱板焊接系统焊接该车箱板的精度。而对于已经焊接过的车箱板的类型，则可以获取其寻位示教和焊接示教的参考寻位参数和参考焊接参数(即，将之前焊接的同类型的车箱板视为参考车箱板)。因此，此处将对寻位示教和焊接示教的过程进行介绍，但不应视为对本申请的限定。

在本实施例中，寻位示教的具体过程可以为：将需要焊接的车箱板放置到基准位置，根据第一个车箱板组件(即位于起始位置的车箱板组件，通常车箱板焊接系统在对车箱板进行焊接时也以此车箱板组件作为第一个焊接的车箱板组件)，以及焊缝跟踪器扫描时激光线的视野情况，对该车箱板示教寻位点。

示例性的，可以对一个车箱板组件确定14个寻位点：C型钢与钢板的交界位置，每条边2个点，共计8个；C型钢竖焊缝的位置；每条边1个点，共计4个；C型钢上方焊缝的位置；每条边1个点，共计2个，总计14个寻位点。而为了保证机器人根据示教的寻位点寻位时的安全性，避免两个寻位点之间由于直来直往而产生的刮擦、碰撞等影响机器人的精度甚至损坏机器人，在每两个寻位点之间要插入1个空走点，加上起始点和结束点，示教寻位时总计需要示教29个点。寻位示教确定出的点位，控制设备可以获取机器人记录的这些点位、坐标、长度等信息(即参考寻位参数)，并将其进行保存。

在本实施例中，焊接示教的过程可以为：对第一个车箱板组件进行焊接示教，根据焊接工艺和焊缝位置，确定出合适的焊接枪姿。示例性的，对第一个车箱板组件的焊接示教，可以包括67个点位：

0起始—>1空走—>2竖缝1—>3竖缝2—>4空走—>5上缝1—>6上缝2—>7空走—>8横缝1—>9横缝2—>10空走—>11空走—>12空走—>13中缝1—>14中缝2—>15空走—>16横缝1—>17横缝2—>18空走—>19上缝1—>20上缝2—>21空走—>22竖缝1—>23竖缝2—>24空走—>25空走—>26空走—>27中缝1—>28中缝2—>29空走—>30竖缝1—>31竖缝2—>32空走—>33上缝1—>34上缝2—>35空走—>36横缝1—>37横缝2—>38空走—>39空走—>40空走—>41中缝1—>42中缝2—>43空走—>44横缝1—>45横缝2—>46空走—>47上缝1—>48上缝2—>49空走—>50竖缝1—>51竖缝2—>52空走—>53空走—>54空走—>55中缝1—>56中缝2—>57空走—>58空走—>59空走—>60上缝1—>61上缝2—>62空走—>63上缝1—>64上缝2—>65空走—>66结束。

其中，横缝1表示第一条横缝，横缝2表示第二条横缝，竖缝、中缝亦为此意；而符号“—>”可以理解为下一步；在每一步的前方有数值0至66，为计数所用，共计67个点位。焊接示教确定出的点位，控制设备可以获取机器人记录的这些点位、坐标、焊缝长度、焊缝宽度阈值、焊接枪姿等信息(即参考焊接参数)，并将其进行保存。以及，示例性的，5上缝1—>6上缝2、19上缝1—>20上缝2、33上缝1—>34上缝2、47上缝1—>48上缝2，表示4个垂直于车箱板的焊缝，分别在四个角上，属于上方焊缝；60上缝1—>61上缝2、63上缝1—>64上缝2，表示车箱板上的两条焊缝，也属于上方焊缝；其余的可以视为下方焊缝。当然，这只是一种示例性的定义方式，不作为限定。

完成示教后，车箱板焊接系统可以执行步骤S20。

步骤S20：控制所述机器人对所述待焊接车箱板进行寻位，并获取确定出的寻位轨迹。

在本实施例中，控制设备可以将车箱板焊接系统中的每个机器人放在同一坐标系下，以保证车箱板焊接方法的运行。而在对待焊接车箱板进行寻位之前，控制设备可以根据包含C型钢的参数的待焊接车箱板的车箱板参数(例如，待焊接车箱板的车箱板参数包括C型钢的宽度、车箱板的行列数、井字格的长、宽、高等参数)，生成一个理论的寻位轨迹(即，通过输入的C型钢参数，控制设备即可结合参考寻位参数生成寻位位置的世界坐标，此时的寻位位置的世界坐标为理论值)。

此处将以一个例子，对生成寻位轨迹的过程进行介绍。

示例性的，控制设备可以基于用户的操作，生成相应的指令，以确定出待焊接车箱板的车箱板参数。

例如，控制设备可以基于用户的操作，确定出焊缝的长度、井字格中每个矩形格的长度和宽度、以及C型钢的参数，进一步确定出焊缝的运行顺序(即焊缝序列)。由此，控制设备可以确定出车箱板的模板。

为了实现多个机器人的并行工作，控制设备可以基于用户的操作，进行多区域(即将一个区域的车箱板的模板扩充至多个区域)的模板制作。例如，基于用户的操作，控制设备可以确定出开门区井字格(即第一个井字格)的阵列信息。其中，每个井字格都可以设定一个区域坐标，井字格的区域坐标即为该井字格的阵列信息，可以用于井字格的确定、排序等。确定出每个井字格的阵列信息后，控制设备可以基于用户设定的井字格两两之间的连接点，实现多个井字格的连接(可以表现为在机器人寻位时，机器人在多个井字格之间的连续寻位)。

之后，控制设备则可以基于确定出的多区域的模板，进一步进行焊缝的去重，以及，生成对应每个滑台(即承载机器人的装置，可以实现机器人在行走梁上的来回运行，此处对应每个滑台可以理解为对应的每个机器人)的工位序列号(控制设备可以通过工位序列号，控制对应的滑台的运行，带动机器人在行走梁上运行)及位置信息(例如每个滑台的初始位置)。

示例性的，控制设备还可以基于用户的操作，对滑台的工位序列号进行分割，以实现滑台(及对应的机器人)的独立运行。控制设备也可以基于用户的操作，进一步剔除不需要的焊缝。以及，控制设备还可以基于用户的操作，确定出每个井字格的机器人信息(即，每个井字格由哪个机器人处理)，机器人信息可以包括机器人的编号(用于确定井字格由哪个机器人处理)，以及机器人的工作编号(用于确定该机器人处理该井字格的具体信息，例如处理的顺序)。

当然，为了保证焊接的车箱板的质量，在确定出车箱板的模板后，控制设备还可以基于用户的操作进行进一步的调整，例如，对井字格的数目(m×n)、焊缝的长度、井字格中每个矩形格的长度和宽度、C型钢的参数、开门区井字格、井字格的阵列信息等参数的调整。若是其他参数发生变化，则需要重新建立模板，其他参数例如滑台的工位序列号、机器人信息等。

示例性的，控制设备还可以基于用户的设定，确定出滑台的运行速度、机器人的运行速度等信息。

由此，控制设备可以基于车箱板的参数(包括车箱板的模板建立时的一些列参数，例如井字格的数目、焊缝的长度、井字格中每个矩形格的长度和宽度、C型钢的参数、开门区井字格、井字格的阵列信息、滑台的工位序列号、机器人信息、滑台的运行速度、机器人的运行速度等信息)，生成理论的寻位轨迹。

生成理论的寻位轨迹后，控制设备可以基于理论的寻位轨迹确定出基准寻位轨迹。示例性的，对某一车箱板进行寻位时，可以基于之前对同类型的车箱板确定出的理论的寻位轨迹，以确定出本次需要寻位的车箱板的基准寻位轨迹。例如，本次需要寻位的车箱板，器各种参数中，只是C型钢的参数有所变化，那么，控制设备可以确定出同类型的车箱板的模板，调整该模板中C型钢的参数，以确定出本次需要寻位的车箱板的基准寻位轨迹。

控制设备可以控制机器人对待焊接车箱板中基准车箱板组件进行寻位，并获取经机器人寻位确定出的基准车箱板组件的基准寻位轨迹。需要说明的是，由于车箱板的焊接，通常有基本的摆放位置，那么控制设备控制机器人对待焊接车箱板进行寻位或者焊接时，通常以待焊接车箱板位于初始位置的第一个车箱板组件为基准车箱板组件。

由于对待焊接车箱板的定位有可能不准确，C型钢和钢板的组对在焊接时有累计误差，而反形变夹具使有待焊接车箱板的地面不平，可能会使中心凸起5厘米。为了尽可能减少待焊接车箱板的定位误差和反形变的误差，示例性的，控制设备可以控制机器人对待焊接车箱板的所有车箱板组件进行初步扫描。初步扫描主要用于获取待焊接车箱板的整体旋转平移量，因此，初步扫描可以是车箱板焊接系统中每个机器人都对待焊接车箱板进行大范围的多次寻位，从而确定出待焊接车箱板的整体旋转平移量。

确定出待焊接车箱板的整体旋转平移量后，控制设备可以确定出整个待焊接车箱板中每个车箱板组件(或待焊接车箱板对应的每个点位)的偏移量，以对待焊接车箱板进行补偿(例如，结合偏移量对寻位位置的世界坐标的理论值进行调整)。

示例性的，控制设备可以根据整体旋转平移量，确定出待焊接车箱板的偏移量，并进一步确定出偏移量中对应基准车箱板组件的基准偏移量。确定出基准车箱板组件的基准偏移量后，机器人可以根据基准偏移量对需要寻位的基准车箱板组件进行补偿，再对基准车箱板组件进行寻位。

通过在对基准车箱板组件进行寻位前，对整个待焊接车箱板的所有车箱板组件进行初步扫描(即初步寻位)，可以确定出整个待焊接车箱板地旋转平移量，从而确定出基准车箱板组件的基准偏移量。而通过基准偏移量对基准车箱板组件进行寻位补偿，可以尽可能减少定位误差和反形变的误差，从而保证待焊接车箱板的焊接精度。

由于基准车箱板组件乃至于待焊接车箱板都是由小的C型钢结合钢板组对出来的，单个C型钢的一致性较好但有可能与设置值(即C型钢参数)不同。例如图纸要求的是200毫米宽，但折弯后每个都是202毫米宽，导致组对到最后一个偏差大于15毫米。为了尽可能消除组对的累计误差和反形变的累计误差，示例性的，对基准车箱板组件的寻位过程可以为：控制设备控制机器人对基准车箱板组件中每个C型钢进行寻位，从而确定出并记录每个C型钢与C型钢参数的误差值，对于处于同一直线上的C型钢，对其误差值进行累计的补偿，从而准确确定出基准车箱板组件的基准寻位轨迹(即每寻位完一个工件都记下误差值，再做下个基准车箱板组件的同位置寻位时，就可以把之前的误差值累加进去，保证焊缝在焊缝跟踪器的视场范围内，以消除组对的累计误差和反形变的累计误差)。

通过对每个C型钢的寻位而确定出的误差值，对基准车箱板组件中的基准寻位轨迹进行补偿，可以尽可能消除组对的累计误差和反形变的累计误差，进一步提升待焊接车箱板的焊接精度。

需要说明的是，确定出的待焊接车箱板的偏移量、C型钢的误差值等数值，可以用于对寻位位置的理论值进行调整，也可以用于在确定出实际的寻位轨迹前对机器人寻位的位置进行调整，也可以二者同时调整，此处不作限定，以实际需要为准。

另外，对于确定出的参考寻位参数，受待焊接车箱板的车箱板参数、C型钢参数和示教的位置的影响，当用户改变其中某一参数时，参考寻位参数可以自动计算调整量，并更新参考寻位参数。例如，在C型钢参数变化时，计算C型钢两次参数的宽度差和长度差，对应每个寻位点做X方向以及Y方向的调整，并将新的参数和偏移结果写入配置文件，以更新参考寻位参数。这样，就可以提高参考寻位参数的适应性和灵活性，使之具有更广的应用范围(例如，在同类型的车箱板使用不同型号的C型钢时，对应的参考寻位参数同样适用)。以及，对应参考寻位参数的调整，可以对应调整寻位轨迹。例如，确定当前机器人寻位的车箱板组件的位置，结合C型钢的参数，计算出针对具体该车箱板组件的寻位位置(将C型钢的宽和高增加到每个寻位的位置点坐标的X和Y上即可)。

确定出基准车箱板组件的基准寻位轨迹后，车箱板焊接系统可以执行步骤S30。

步骤S30：根据所述寻位轨迹和所述车箱板参数，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹。

在本实施例中，控制设备可以根据基准寻位轨迹，确定出基准车箱板组件的基准焊接轨迹。示例性的，在基准车箱板组件为矩形(例如井格、田字格等)时，控制设备可以根据基准寻位轨迹，确定出基准车箱板组件每个角的位置坐标，进一步结合预设的焊接参数，确定出基准焊接轨迹。

示例性的，可以根据基准寻位轨迹，从预设的焊接参数中确定出焊接枪姿，利用异面直线最接近点的算法，使用两边直线，确定出C型钢四个角的世界坐标(也可以进一步确定出基准车箱板组件每个角的位置坐标)；以及，结合异面直线最接近点，求得在两条直线(例如C型钢的两条边)上的最接近点，再基于焊缝的长度以及焊缝所在直线的方向，确定其他的焊接点位置、焊接枪姿、焊缝长度等，由此可以确定出基准焊接轨迹。

通过这样的方式，可以高效准确地确定出焊接轨迹，以提升待焊接车箱板的焊接效率。

确定出基准焊接轨迹后，控制设备可以根据基准焊接轨迹和参考焊接参数，确定出焊接补偿值。在本实施例中，对机器人在空间位置的补偿，可以是：对待焊接车箱板中剩余的车箱板组件寻位后确定出的寻位轨迹后，基于寻位轨迹确定出对应的焊接轨迹，并将参考焊接参数对比基准寻位轨迹而确定出的焊接轨迹差值(即焊接补偿值)，补偿到对应的焊接轨迹中，其中，参考焊接参数是指对参考车箱板中参考车箱板组件示教的焊接轨迹。

示例性的，控制设备可以确定出基准寻位轨迹和参考寻位参数之间的差值为寻位补偿值，并根据寻位补偿值、车箱板参数和对待焊接车箱板中剩余的车箱板组件寻位后确定出的寻位轨迹，确定出待焊接车箱板的寻位轨迹。以及，控制设备可以基于待焊接车箱板的寻位轨迹，结合预设的焊接参数，确定出待焊接车箱板的初步焊接轨迹，并将焊接补偿值加入到初步焊接轨迹中，从而确定出待焊接车箱板的焊接轨迹。

确定出待焊接车箱板的焊接轨迹后，车箱板焊接系统可以执行步骤S40。

步骤S40：基于所述待焊接车箱板的焊接轨迹，控制所述机器人对所述待焊接车箱板进行焊接。

在本实施例中，控制设备可以基于待焊接车箱板的焊接轨迹，控制机器人对待焊接车箱板进行焊接。示例性的，为了保证焊接和寻位的稳定性，在机器人对待焊接车箱板的车箱板组件进行寻位和焊接时，机器人的外部轴(并非设置焊枪和焊缝跟踪器的第六轴)可以保持姿势不变。

另外，本申请实施例还提供一种车箱板焊接系统通过软件实施车箱板焊接方法的方式，具体的执行流程如下。

1.标定相关

使用上位机软件标定，要将生成的RT矩阵通过FTP自动发送给机器人。

—>RobotInterface对多个机器人切换

—>标定程序:CrntCalibLS

—>Karel访问FTP目录,并读取标定数据模块:CrntGetCTMatrixKL

|—>输入:无

|—>输出:无

—>Karel坐标系转换模块:CrntCamToUserKL

|—>输入:机器人TCP用户坐标,寻位点相机坐标系坐标

|—>输出:寻位点用户坐标

2.人工示教

按照区域的编号，依次示教基准方格。

—>示教程序:CrntTeachLS

|—>示教内容:寻位点，空走点，焊接轨迹。

3.Server参数化

车箱板模板

—>多种单元格模板制作

|—>焊缝长

|—>内格长方体:Length X Width X Height

|—>C形钢宽

|—>焊缝序列:每条焊缝用两个下标整数表示

—>多种区域制作

|—>开门区矩形:Length X Width

|—>选择单元格,设置阵列信息(左下角的单元格)

|—>每个区设定区号

|—>每个区设定连接下标,包括起始点和连接点

—>辅助生成(自动)

|—>焊缝排重

|—>自动生成滑台工位序列号，及位置信息

—>增加信息(操作)

|—>分割滑台工位号

|—>剔除不需要的焊缝

|—>为每个格子增加机器人信息

—>机器人编号

—>机器人工作编号

车箱板参数调整

|—>井格数:m X n

|—>焊缝长

|—>内格长方体:Length X Width X Height

|—>C形钢宽

|—>开门区矩形:Length X Width(通过模板建立优化，半门用户输入错误不影响)

|—>C型梁分区号

—>若其他信息发生改变,则应该新建模板.

其他参数设定

—>滑台速度,机器人运行速度,等...

生成结果

—>整体信息

—>滑台工位结构序列1

|—>滑台位置

|—>两个机器人的工位结构序列

—>单元格信息

|—>所有点序列坐标(用于偏移焊接轨迹以及报警)

|—>焊接轨迹序列

—>两个点序列,及坐标(会匹配示教的枪姿)

|—>相对于区基准单元格的偏移位置

—>滑台工位结构序列2

......

更新到客户端

4.Client下载

Client有坐标站编号

扫码枪上位机驱动Client首先与Server通信，获得指定文件，通过FTP传输文件到四个机器人

传输完成后，驱动机器人执行。

5.Karel参数化(离线)

机器人预设

—>行走梁下标

—>机器人工位下标

四个(或两个)机器人，开始执行TP文件。

—>主程序:CrntMainLS

—>Karel清理资源:CrntClearKL

—>Karel读取数据文件，并解析文件所有信息:CrntReadDataFileKL

|—>读取整体信息,确定每一级的循环次数

|—>读取相关的机器人工位序列

开始执行

—>Karel下标0机器人驱动滑台移动:CrntDriveSliderKL

—>Karel到位后开始寻位:CrntFindPositionKL

|—>Karel两个机器人通信:CrntTransKL

|—>Karel与传感器通信,打开激光:CrntLaserOnKL

|—>Karel与传感器通信,设置参数:CrntLaserModeKL

|—>Karel与传感器通信,获得焊缝:CrntLaserDecKL

|—>Karel与传感器通信,关闭激光:CrntLaserOffKL

—>Karel运算出矩形坐标:CrntCalcCubePositionKL

—>Karel在位置上叠加偏移值,或报警:CrntAddGdValueKL

—>Karel执行焊接:CrntExecWeldKL

6.复位

—>Karel焊接完成，返回到初始位置:CrntReturnKL

需要说明的是，此处对待焊接车箱板中剩余的车箱板组件进行寻位和焊接时，可以采用整体的方式(即确定出整个待焊接车箱板的焊接轨迹后对整个待焊接车箱板进行焊接)，也可以采用逐个焊接的方式(即确定出待焊接车箱板中剩余的某个车箱板组件的焊接轨迹后即对该车箱板组件进行焊接)，此处不作限定。而车箱板焊接系统中可以包括多个机器人，一同对待焊接车箱板进行焊接，以提高焊接的效率。

在完成对待焊接车箱板的寻位和焊接后，车箱板焊接系统可以进行换料。具体的，控制设备可以控制机器人及行走梁回到初始位置，以便将焊接好的车箱板下料，并上料新的待焊接车箱板。

另外，为了形成对一类的车箱板的焊接工艺，可以将焊接过程中的电流、电压、焊接速度等参数信息进行记录，以便于后续在此基础上进行完善和改进，以获得对车箱板更好的焊接效果。

在另一种实现方式中，可以采用对整个车箱板组件进行寻位和确定出焊接轨迹的方式，对待焊接车箱板进行焊接，并不限定前文所述的通过确定出其中一个车箱板组件的寻位轨迹和焊接轨迹，对车箱板组件进行焊接，进一步对每个车箱板组件进行焊接的方式。因此，此处不应视为对本申请的限定。

综上所述，本申请实施例提供一种车箱板焊接方法及系统，通过在焊接待焊接车箱板前，对待焊接车箱板进行寻位，确定出待焊接车箱板的焊接轨迹，再对待焊接车箱板进行焊接，以保证对待焊接车箱板的焊接精度。通过这样的方式，可以在保证焊接精度的同时，实现对待焊接车箱板的自动焊接，能够提高车箱板的焊接效率。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车箱板焊接方法，其特征在于，车箱板焊接系统包括控制设备和机器人，控制设备与机器人连接，所述方法应用于所述控制设备，包括：

获取待焊接车箱板的车箱板参数；

根据所述车箱板参数和参考寻位参数，确定出所述待焊接车箱板的理论的寻位轨迹；其中，车箱板包括多个形状大小一致的车箱板组件，参考车箱板与所述待焊接车箱板的类型一致，所述参考车箱板中包括参考车箱板组件，所述参考寻位参数为对参考车箱板组件进行寻位示教得到的参考寻位轨迹；

根据所述待焊接车箱板的理论的寻位轨迹，确定出所述待焊接车箱板中基准车箱板组件的基准寻位轨迹；其中，所述待焊接车箱板中包括基准车箱板组件；

根据所述基准寻位轨迹、所述车箱板参数，以及根据对所述参考车箱板组件进行焊接示教而确定出的参考焊接参数，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹；

基于所述待焊接车箱板的焊接轨迹，控制所述机器人对所述待焊接车箱板进行焊接。

2.根据权利要求1所述的车箱板焊接方法，其特征在于，根据所述基准寻位轨迹、所述车箱板参数和所述参考焊接参数，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹，包括：

根据所述基准寻位轨迹，确定出所述基准车箱板组件的基准焊接轨迹；

根据所述基准焊接轨迹和所述参考焊接参数，确定出焊接补偿值；

根据所述基准寻位轨迹、所述焊接补偿值、所述车箱板参数，以及根据对所述参考车箱板组件进行寻位示教而确定出的参考寻位参数，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹。

3.根据权利要求2所述的车箱板焊接方法，其特征在于，根据所述基准寻位轨迹、所述焊接补偿值、所述车箱板参数和所述参考寻位参数，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹，包括：

确定出所述基准寻位轨迹和所述参考寻位参数之间的差值为寻位补偿值；

根据所述寻位补偿值和所述车箱板参数，确定出所述待焊接车箱板的寻位轨迹；

基于所述待焊接车箱板的寻位轨迹确定出所述待焊接车箱板的初步焊接轨迹；

根据所述焊接补偿值和所述初步焊接轨迹，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹。

4.根据权利要求2所述的车箱板焊接方法，其特征在于，所述基准车箱板组件为矩形，根据所述基准寻位轨迹，确定出所述基准车箱板组件的基准焊接轨迹，包括：

根据所述基准寻位轨迹，确定出所述基准车箱板组件每个角的位置坐标；

根据所述位置坐标和预设的焊接参数，确定出所述基准焊接轨迹。

5.根据权利要求1所述的车箱板焊接方法，其特征在于，根据所述待焊接车箱板的理论的寻位轨迹，确定出所述待焊接车箱板中基准车箱板组件的基准寻位轨迹，包括：

控制所述机器人对所述待焊接车箱板的所有车箱板组件进行初步扫描，并获取经初步扫描后确定出的整体旋转平移量；

根据所述整体旋转平移量，确定出所述待焊接车箱板的偏移量；

确定出所述偏移量中对应所述基准车箱板组件的基准偏移量；

基于所述基准偏移量和所述待焊接车箱板的理论的寻位轨迹，确定出所述待焊接车箱板中基准车箱板组件的基准寻位轨迹。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的车箱板焊接方法，其特征在于，所述车箱板组件包括多个C型钢，控制所述机器人对所述基准车箱板组件进行寻位，并获取经所述机器人寻位确定出的所述基准车箱板组件的基准寻位轨迹，包括：

控制所述机器人对所述基准车箱板组件中每个C型钢进行寻位；

记录每个C型钢与所述车箱板参数中C型钢参数的误差值；

获取所述机器人基于每个C型钢的误差值而确定出的所述基准车箱板组件的基准寻位轨迹。

7.一种车箱板焊接系统，其特征在于，包括控制设备和机器人，所述控制设备与所述机器人连接，

所述控制设备，用于获取待焊接车箱板的车箱板参数；

所述控制设备，还用于根据所述车箱板参数和参考寻位参数，确定出所述待焊接车箱板的理论的寻位轨迹；其中，车箱板包括多个形状大小一致的车箱板组件，参考车箱板与所述待焊接车箱板的类型一致，所述参考车箱板中包括参考车箱板组件，所述参考寻位参数为对参考车箱板组件进行寻位示教得到的参考寻位轨迹；

所述控制设备，还用于根据所述待焊接车箱板的理论的寻位轨迹，确定出所述待焊接车箱板中基准车箱板组件的基准寻位轨迹；其中，所述待焊接车箱板中包括基准车箱板组件；

所述控制设备，还用于根据所述基准寻位轨迹、所述车箱板参数，以及根据对所述参考车箱板组件进行焊接示教而确定出的参考焊接参数，确定出所述待焊接车箱板的焊接轨迹；

所述机器人，还用于基于所述待焊接车箱板的焊接轨迹，对所述待焊接车箱板进行焊接。

8.根据权利要求7所述的车箱板焊接系统，其特征在于，在所述机器人对所述待焊接车箱板进行寻位，并确定出寻位轨迹之前，所述控制设备，

还用于对所述机器人的TCP进行标定。

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