CN113770533B - 确定焊接起点位置的方法、系统和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种确定焊接起点位置的方法、系统和设备。本发明提供了一种用于确定焊接起点位置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取关于焊缝的数据，所述数据包括焊缝的预设起点和焊缝类型，其中所述焊缝类型包括：无挡板类型，其中在所述焊缝的预设起点处无挡板；和有挡板类型，其中在所述焊缝的预设起点处有挡板；根据所述焊缝类型，执行对应的起点搜索方法以确定所述焊接起点位置，其中所述起点搜索方法包括与所述无挡板类型对应的回退法和与所述有挡板类型对应的四点搜索法。

Description

确定焊接起点位置的方法、系统和设备

技术领域

本发明大体涉及激光焊接领域，更具体地涉及用于确定焊接起点位置的方法、用于焊接的方法、激光焊接设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

在激光焊接领域中，在开始焊接之前通常需要用焊接数控系统对工件进行初定位以确定焊接轨迹的起点。然而，初定位技术的误差是比较大的，并且每条焊缝在工件上又存在公差，那么初定位后的只能得到所有焊缝的大概位置。如果以加工图纸上的理论位置在焊缝上进行初定位，那么由于工件摆放等原因，焊缝理论位置与焊缝实际位置之间仍然可能存在误差。将利用初定位得到的焊接轨迹的起点作为实际焊接轨迹的起点开始焊接会导致焊缝的不完整焊接、焊接位置偏移等问题。

现有的寻找焊接轨迹的起点的方法通常包括人工示教方法和采用激光视觉寻缝器寻找焊接轨迹的起点的方法。人工示教方法不需要使用激光视觉寻缝器因此较为便宜，然而人工示教方法效率低并且可重复度低。若采用激光视觉寻缝器的方法，由于激光视觉寻缝器一般安装在焊枪的正前方，测量过程需要避免干扰的情况，如果焊缝起点附近存在挡板阻碍焊枪的移动，则难以通过激光视觉寻缝器来确定焊缝起点。现有技术提出了采用激光视觉寻缝器通过测定空间中两条直线的交点来确定交点的位置并将该交点确定为焊接轨迹的起点。然而，这种采用激光视觉寻缝器的方法使用场景有限，且不适用于没有交点的情况。

因此，本领域需要一种新的技术，该技术能够安全进行测量又能精准地测定出焊接起点的位置。

发明内容

本发明的目的正在于克服现有技术中的上述和/或其他问题，特别是能够通过根据焊接轨迹中的焊缝类型执行相应的起点搜索方法来确定焊接起点位置。

具体地，本发明的示例性实施例提供了一种用于确定焊接起点位置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取关于焊缝的数据，所述数据包括焊缝的预设起点和焊缝类型，其中所述焊缝类型包括：无挡板类型，其中在所述焊缝的预设起点处无挡板；和有挡板类型，其中在所述焊缝的预设起点处有挡板；根据所述焊缝类型，执行对应的起点搜索方法以确定所述焊接起点位置，其中所述起点搜索方法包括与所述无挡板类型对应的回退法和与所述有挡板类型对应的四点搜索法。

较佳地，所述回退法包括以下步骤：将激光视觉寻缝器初定位在所述焊缝上沿着焊接方向与所述预设起点相距第一距离处，其中所述焊接方向和所述第一距离被包括在所获取的数据中；开启所述激光视觉寻缝器并且使其沿着所述焊缝以与所述焊接方向相反的方向回退第二距离，并且在回退期间实时确定是否能够检测到焊缝，其中所述第二距离被包括在所获取的数据中，所述第二距离大于所述第一距离；在回退期间连续多次没有检测到所述焊缝时，立即停止回退，并且将最后一次检测到所述焊缝的位置确定为所述焊接起点位置；在回退所述第二距离之后仍然能够检测到所述焊缝时，发出警报以指示确定焊接起点位置失败。

较佳地，所述第二距离大于所述第一距离与可接受误差之和。

较佳地，所述焊缝包括第一焊缝和第二焊缝，并且所述数据还包括预设的四个测定点以及预设比例，其中所述四个测定点中的第一和第二测定点在所述第一焊缝上并且第三和第四测定点在所述第二焊缝上，并且所述四点搜索法包括以下步骤：通过激光视觉寻缝器在所述第一焊缝上确定所述第一测定点的位置和所述第二测定点的位置，以确定经过所述第一测定点和所述第二测定点的第一直线；通过所述激光视觉寻缝器在所述第二焊缝上确定所述第三测定点的位置和所述第四测定点的位置，以确定经过所述第三测定点和所述第四测定点的第二直线；计算所述第一直线和所述第二直线的公垂线、所述公垂线在所述第一直线上的第一垂足以及所述公垂线在所述第二直线上的第二垂足；计算所述第一垂足和所述第二垂足之间的距离；以及当所述第一垂足和所述第二垂足之间的距离小于误差阈值时，按照所述预设比例在所述公垂线上的所述第一垂足和所述第二垂足之间选择所述第一焊缝和/或所述第二焊缝的起点；或者当所述第一垂足和所述第二垂足之间的距离大于误差阈值时，发出警报以指示确定起点位置失败。

较佳地，当所述第一垂足和所述第二垂足之间的距离为零时，将所述第一直线和所述第二直线的交点选择为所述第一焊缝和所述第二焊缝的起点。

较佳地，当所述第一垂足和所述第二垂足之间的距离小于误差阈值但不为零时，按照所述预设比例在所述公垂线上选择第一点作为所述第一焊缝的起点并且选择第二点作为所述第二焊缝的起点，其中所述第一点比所述第二点距离所述第一焊缝更近。

较佳地，所述数据来自由离线编程系统设定的加工文件。

较佳地，所述加工文件是由所述离线编程系统通过以下方法设定的：由所述离线编程系统提取焊缝路径，并且设置所述焊缝的预设起点；将所述焊缝分类为无挡板类型或有挡板类型；将所述焊缝路径、焊缝类型、预设起点、焊接方向一起存储在加工文件中。

较佳地，所述加工文件还包括由所述离线编程系统设定的测定点。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于焊接的方法，所述方法包括以下步骤：a)由焊接数控系统导入加工文件，所述加工文件包括多个焊接轨迹，所述多个焊接轨迹包括第一类型的焊接轨迹和/或第二类型的焊接轨迹，其中所述第一类型的焊接轨迹包含单一焊缝并且在所述单一焊缝的预设起点处无挡板，所述第二类型的焊接轨迹包含两条焊缝并且在所述两条焊缝中的至少一者的预设起点处有挡板；b)选择所述多个焊接轨迹中的一个；c)通过如前述用于确定焊接起点位置的方法确定所选的焊接轨迹中的焊缝的焊接起点位置；d)从所述焊缝的焊接起点位置开始、借助激光视觉寻缝器对所述焊缝进行焊接；e)针对所述多个焊接轨迹中的每一个焊接轨迹，重复步骤b)-步骤e)。

较佳地，当所选的焊接轨迹为第一类型时，步骤d)包括从所述单一焊缝中的实际起点位置开始、借助所述激光视觉寻缝器对所述单一焊缝进行焊接。

较佳地，当所选的焊接轨迹为第二类型时，步骤d)包括从所述两条焊缝中的第一焊缝的实际起点位置开始、借助所述激光视觉寻缝器对所述第一焊缝进行焊接，然后从所述两条焊缝中的第二焊缝的实际起点位置开始、借助所述激光视觉寻缝器对所述第二焊缝进行焊接。

根据本发明的第三方面，提供了一种激光焊接设备，所述设备包括：焊枪；激光视觉寻缝器；焊接数控系统，所述焊接数控系统包括：存储器，用于存储指令，控制器，用于执行所述指令以执行前述用于焊接的方法。

根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如前所述的方法。

通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。

附图说明

图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于寻找焊接轨迹的起点的方法100的流程图；

图2示出了根据本发明的示例性实施例的通过离线编程系统设定加工文件的示例过程200；

图3示出了根据本发明的示例性实施例的回退法300的流程图；

图4A示出了根据一个示例的焊缝的预设起点处无挡板的示意图；

图4B示出了图4A中的起点端的放大视图；

图5示出了根据本发明的示例性实施例的四点搜索法500的流程图；

图6示出了适用于图5的四点搜索法的场景的示意图；

图7示出了根据本发明的寻找焊接轨迹的起点的示例过程700的流程图；

图8A示出了根据一个示例的焊缝的预设起点处有挡板的示意图；

图8B示出了图8A中的起点端的放大视图；

图8C示出了根据另一个示例的焊缝的预设起点处有挡板的示意图；

图8D示出了图8C中的起点端的放大视图；

图9示出了根据本发明的示例性实施例的焊接过程900的流程图

图10示出根据本发明实施例的电子设备1000的示例；并且

图11示出了根据本发明的实施例的一种激光焊接设备1100的示例。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

在本发明中使用的术语“离线编程系统”可以被解释为操作者在编程软件中构件整个机器人工作应用场景的三维虚拟环境，然后根据加工工艺等相关要求进行一系列操作，自动生成机器人的运动轨迹，即控制指令，然后在软件中仿真并调整轨迹，最后生成机器人可执行程序来传输给机器人。

在本发明中使用的术语“激光视觉寻缝器”可以被解释为一种采用激光技术和视觉技术的硬件设备，用于精确测定焊缝空间位置坐标。

在本发明中使用的术语“焊缝”可以被解释为两个金属板材之间需要焊接的缝隙。

在本发明中使用的术语“初定位”可以被解释为通过初定位传感器或者初定位方法粗略测定待加工工件位置。

在本发明中使用的术语“焊接轨迹”可以被解释为焊接数控系统规划的待加工工件上需要焊接的路径。

在本发明中使用的术语“焊缝起点”可以被解释为焊接轨迹的起始位置。

在本发明中使用的术语“精定位”可以被解释为精确测定焊缝轨迹的空间坐标。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例提供的用于确定焊接起点位置的方法。

图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于寻找焊接轨迹的起点的方法100的流程图。如图1所示，根据本发明的示例性实施例的用于寻找焊接轨迹的起点的方法100可以包括以下步骤S110至S150。

在步骤S110处，获取关于焊缝的数据。

关于焊缝的数据可以包括焊缝的预设起点和焊缝类型。焊缝类型可以包括无挡板类型和有挡板类型。

在后续焊接过程期间，焊枪与激光视觉寻缝器将结合使用进行焊接。激光视觉寻缝器作为一种视觉引导机构，通过例如图像识别的方法确定焊缝的位置，并且将焊枪引导到所确定的位置从而进行焊接。也就是说，激光视觉寻缝器作为焊枪的指引。因此，需要先由激光焊接寻缝器发射的激光经过焊缝，焊枪才能“看见”焊缝并经过焊缝进行焊接。因此，激光视觉寻缝器相对于焊枪通常被放置在焊接轨迹在焊接方向上“前方”的位置。然而，在焊缝的起点部分处有挡板的情况下，由于焊枪和激光视觉寻缝器中的任一者或者两者的实体体积以及挡板的存在，它们在起点附近前后移动会受到干扰，从而使得激光视觉寻缝器无法将其激光束定位到焊接起点处。在此情况下，只有对待加工工件的取向进行调整才有可能进行常规焊接过程，这显然会中断焊接过程，无法连贯焊接而影响效率。因此，本发明考虑将焊缝分为有挡板类型和无挡板类型，根据不同的类型执行不同的寻找焊缝起点位置而无需改变工件位置。

本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“无挡板类型”表示在焊缝的预设起点处无挡板，意味着在后续焊接过程，焊枪在起点附近前后移动不会受到干扰。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“有挡板类型”表示在焊缝的预设起点处有挡板，意味着在后续焊接过程，焊枪在起点附近前后移动会受到干扰，从而使得激光视觉寻缝器无法将其激光束定位到焊接起点处。

在本发明的一些实施例中，关于焊缝的数据可以储存在由离线编程系统预先设定的加工文件中。图2示出了根据本发明的示例性实施例的通过离线编程系统设定加工文件的示例过程200。过程200可以包括提取焊接轨迹的焊缝路径，设置焊缝的预设起点；对焊接轨迹进行分类，分为无挡板类型和有挡板类型；并且将焊缝的预设起点和焊缝类型保存在加工文件中。之后，焊接数控系统可以导入加工文件来获取关于焊缝的数据。这些数据可以以图形、数值、标识、说明等方式实现在加工文件中。

返回参考图1，在步骤S130处，根据焊缝类型，执行对应的起点搜索方法。如果焊缝类型为无挡板类型，则可以执行与无挡板类型对应的回退法(步骤S150)来确定焊接起点位置。如果焊缝类型为有挡板类型，则可以执行与有挡板类型对应的四点搜索法(步骤S170)来确定焊接起点位置。图3示出了根据本发明的示例性实施例的回退法300的流程图。图4A示出了根据一个示例的焊缝的预设起点处无挡板的示意图，并且图4B示出了图4A中的起点端的放大视图。下面将图3与图4A、图4B结合来描述了根据本发明的示例性实施例的回退法300的具体过程。回退法300可以包括以下子步骤S301-S307。

在当前领域内，焊接数控系统通常需要利用初定位传感器或者初定位方法对工件进行初定位以测定待加工工件位置。然而，该初定位具有一定误差，并且每条焊缝在工件上又存在公差。因此，初定位后只能得到所有焊缝的实际大概位置。

在子步骤S301，将激光视觉寻缝器初定位在焊缝上沿着焊接方向与预设起点位置相距第一距离d处。焊接方向和第一距离可以被包括在步骤S110处获取的关于焊缝的数据中，该第一距离可以是例如约20毫米。焊接方向和第一距离也可以由离线编程系统设定并保存在加工文件中。也就是说，在子步骤S301中，可以基于从加工文件获取的预设起点和第一距离d的数据，将激光视觉寻缝器初定位在焊缝上靠近预设起点的点(图4B中的点402至点402’之间的位置)处。该靠近预设起点的点可能与焊缝的实际起点401相距d-e(点402)或d+e(点402’)，其中e为初定位导致的误差。

然后，在子步骤S303，开启激光视觉寻缝器并且使其沿着焊缝以与所述焊接方向相反的方向(在图4A和图4B的实施例中，朝向-y方向)朝向起点端回退第二距离x，并且在回退期间实时确定是否能够检测到焊缝403。并且，第二距离x可以基于第一距离d、可接受误差E等因素而预先确定并且存储在加工文件中。例如，第二距离x大于第一距离d+可接受误差E。

如果在回退第二距离期间连续几次没有检测到焊缝，则方法进行到子步骤S305，将激光视觉寻缝器认定为离开焊缝，并且立即停止回退，并且将最后一次检测到的焊缝403的位置确定为焊缝的实际起点401。以此方式，可以实现对焊缝起点的精定位。

如果在回退第二距离后仍然能够检测到焊缝，则方法进行到子步骤S307，发出警报以指示确定焊缝起点位置失败。可选地，警报可以是发出特定声音或是在显示器或用户图形界面上显示警报。在回退第二距离x后仍然能够检测到焊缝，说明(d+e)>x，这表明误差e较大(大于可接受误差E)，因此提供警报以通知操作者进行检查。

在待焊接的焊缝的预设起点处有挡板的情况下，由于焊枪和激光视觉寻缝器中的任一者或者两者的实体体积以及挡板的存在，在准备焊接的情况下可能会导致激光视觉寻缝器的激光束难以到达实际焊缝起点。此情况无法适用回退法，因此发明人构想到用四点搜索法来计算起点位置。

图5示出了根据本发明的示例性实施例的四点搜索法500的流程图。下面将图5与图6结合来描述了根据本发明的示例性实施例的四点搜索法500的具体过程。如图6所示，在有挡板类型的情况下，焊接轨迹实际上包括两条焊缝，即第一焊缝601和第二焊缝602。在步骤S110处获取的关于焊缝的数据还可以包括预设的四个测定点以及预设比例。四个测定点中的两个测定点在第一焊缝601上并且另外两个测定点在第二焊缝602上。根据本发明的示例性实施例的四点搜索法500可以包括如下子步骤S501-S517。

在子步骤S501，通过激光视觉寻缝器在第一焊缝601上确定预设的第一测定点和第二测定点的位置611、612。

在子步骤S503，与子步骤S501类似地，通过激光视觉寻缝器在第二焊缝上确定预设的第三测定点和第四测定点的位置613、614。

在子步骤S505，利用第一测定点和第二测定点的位置611、612计算第一直线，该第一直线可以用于表示第一焊缝601所在的直线。

在子步骤S507，利用第三测定点和第四测定点的位置613、614计算第二直线，该第二直线可以用于表示第二焊缝602所在的直线。

在子步骤S509，计算第一直线和第二直线的公垂线、公垂线在第一直线上的第一垂足621以及公垂线在第二直线上的第二垂足622。

在子步骤S511，计算第一垂足621和第二垂足622之间的距离。

在子步骤S513，判断第一垂足621和第二垂足622之间的距离是否小于误差阈值。

如果第一垂足621和第二垂足622之间的距离被判断为小于误差阈值，则方法进行到子步骤S515，按照所述预设比例在所述公垂线上的所述第一垂足和所述第二垂足之间选择所述第一焊缝和/或所述第二焊缝的起点。如果第一垂足621和第二垂足622之间的距离为零，例如可以将第一直线和第二直线的交点选择为第一焊缝601和第二焊缝602的起点。如果第一垂足621和第二垂足622之间的距离小于误差阈值但不为零时，例如可以按照预设比例在公垂线上选择第一点631作为第一焊缝601的起点并且选择第二点632作为第二焊缝602的起点，其中第一点631比第二点632距离第一焊缝601更近。

如果第一垂足621和第二垂足622之间的距离被判断为大于误差阈值，则方法进行到子步骤S517，发出警报以指示确定焊缝起点位置失败。

图7示出了根据本发明的寻找焊接轨迹的起点的示例过程700的流程图。如图7所示，根据本发明的寻找焊接轨迹的起点的示例过程700可以包括以下步骤S701至S735。

在步骤S701处，获取关于焊缝的数据。关于焊缝的数据可以包括焊缝的预设起点和焊缝类型。焊缝类型可以包括无挡板类型和有挡板类型。

在步骤S703处，根据焊缝类型，执行对应的起点搜索方法。如果焊缝类型为无挡板类型，则方法进行到步骤S705，基于从加工文件获取的预设起点和第一距离d的数据，将激光视觉寻缝器初定位在焊缝上沿着焊接方向与预设起点位置相距第一距离d的靠近预设起点的点处。该靠近预设起点的点可能与焊缝的实际起点401相距d-e(点402)或d+e(点402’)，其中e为初定位导致的误差。焊接方向和第一距离可以被包括在步骤S110处获取的关于焊缝的数据中，该第一距离可以例如是约20毫米。

然后在步骤S707，开启激光视觉寻缝器。并且在步骤S709，使激光视觉寻缝器沿着焊缝朝向起点端回退单位距离。例如，该单位距离可以是几毫米，诸如1毫米。

然后在步骤S711判断是否能够检测到焊缝。如果能够检测到焊缝，则方法进行到步骤S713，判断是否已经回退了第二距离。该第二距离可以是预设的并且在步骤S701处从加工文件获取的。例如，该第二距离可以是60毫米。

在回退的总距离小于第二距离的情况下，方法回到步骤S709，继续朝向起点端回退单位距离，并且循环上述步骤S711和步骤S713，直到步骤S711的判断结果为“否”或步骤S713的判断结果为“是”。

当步骤S711的判断结果变为“否”，即没有检测到焊缝时，可以继续执行上述步骤S711和步骤S713若干次，例如从0次到10次的范围内。本领域技术人员也可以构想到其他循环次数。在若干次没有检测到焊缝时，方法进行到步骤S715，立即停止回退，并且将最后一次检测到焊缝的位置确定为焊缝的实际起点。

而当步骤S711的判断结果仍为“是”而步骤S713的判断结果变为“否”时，即，在回退了第二距离后仍然能够检测到焊缝时，方法进行到步骤S717，发出警报以指示确定焊缝起点位置失败。

另一方面，当在步骤S703确定焊缝为有挡板类型时，方法进行到步骤S719以进行四点搜索法。

图8A示出了根据一个示例的焊缝的预设起点处有挡板的示意图，并且图8B示出了图8A中的起点端的放大视图。如图8A所示，点801是工件822与工件823之间的焊缝811的实际起点，焊接轨迹为从起点801沿着+y方向焊接直至终点。然而，工件821的存在阻碍了激光视觉寻缝器的激光束到达起点801，因此工件821成为了本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语“挡板”。在这种情况下，适于使用四点搜索法来确定起点801的位置。此外，用于焊接的工件可能会存在偏差，例如工件制作存在偏差或在摆放用于焊接的工件时存在偏差，造成相应工件的相应的边并不是恰好准确配合的，即焊缝不是理想状态，如图8C和图8D所示。如果仍然按照理想状态下的算法来确定起点的位置(例如，将工件823’的两条边用作焊缝来计算焊缝的起点)，则会造成焊接位置偏差的问题。在这些情况下使用本发明的四点搜索法是特别有利的。下面将图7与图8A-图8D结合来继续说明示例性焊接过程700。

在步骤S719处，通过激光视觉寻缝器在第一焊缝811上确定预设的第一测定点和第二测定点的位置802、803。例如，预设的第一测定点和第二测定点可以是焊缝的三等分点。该第一测定点和第二测定点的预设位置或取点策略可以是在步骤S701处从加工文件获取的。

在步骤S721处，类似于步骤S719，通过激光视觉寻缝器在第二焊缝812上确定预设的第三测定点和第四测定点的位置804、805。

在步骤S723处，利用第一测定点和第二测定点的位置802、803计算经过第一测定点和第二测定点的第一直线Ly。

在步骤S725处，利用第三测定点和第四测定点的位置804、805计算经过第三测定点和第四测定点的第二直线Lx。

在步骤S727处，计算第一直线和第二直线的公垂线、该公垂线在第一直线Ly上的第一垂足以及该公垂线在第二直线Lx上的第二垂足。在图8A和图8B中，工件821、工件822和工件823处于理想状态，即在焊缝811、812处基本上准确地配合，所以可以将工件822与工件823接触的边作为第一焊缝811在其上确定第一测定点和第二测定点的位置802、803并且可以将工件821与工件823接触的边作为第二焊缝812在其上确定第三测定点和第四测定点的位置804、805。然后分别计算第一直线Lx和Ly。在这种情况下，第一直线Ly和第二直线Lx的公垂线是经过点801的z轴方向上的直线Lz，并且第一垂足和第二垂足是点801，即，第一垂足和第二垂足重叠。

而在图8C和图8D中，工件821’、工件822’和工件823’发生相对偏差而不是准确配合。此时，可以将工件823’和工件822’相对的边之间的一条直线作为第一焊缝边并且将工件821’和工件823’相对的边之间的一条直线作为第二焊缝边。仅作为示例，在图8C和图8D的实施例中，示出了将工件822’的下边缘用作第一焊缝边并且将工件821’的下边缘用作第二焊缝边的示例。则在步骤S719-步骤S725处，通过激光视觉寻缝器在工件822’的下边缘上确定第一测定点802’和第二测定点803’，通过激光视觉寻缝器在工件821’的下边缘上确定第三测定点804’和第四测定点805’，利用第一测定点802’和第二测定点803’计算第一直线Ly’并且利用第三测定点804’和第四测定点805’确定第二直线Lx’，然后在步骤S727计算第一直线Lx’和第二直线Ly’的公垂线Lz’，公垂线Lz’在第一直线Ly’上的垂足806’以及公垂线Lz’在第二直线Lx’上的垂足807’。

在步骤S729处，计算第一垂足和第二垂足之间的距离。在图8A和图8B的情况下，第一垂足和第二垂足之间的距离为0，在图8C和图8D的情况下，第一垂足806’和第二垂足807’之间的距离为D1。

在步骤S731处，判断第一垂足和第二垂足之间的距离是否小于误差阈值。当判断结果为“是”的情况下，即，第一垂足和第二垂足之间的距离小于误差阈值时，方法进行到步骤S733，按照预设比例将公垂线上的第一垂足和第二垂足之间的靠近第一直线的第一点确定为第一焊缝的起点。该预设比例也可以是在步骤S701从加工文件获取的。并且在步骤S735，按照该预设比例，将公垂线上第一垂足和第二垂足之间的靠近第二直线的第二点确定为第二焊缝的起点。

在图8A和图8B的情况下，由于第一垂足和第二垂足重叠，该第一点和第二点由于在第一垂足和第二垂足之间，因此也与第一垂足和第二垂足重叠。即，第一焊缝811和第二焊缝812的起点都是点801。在图8C和图8D的情况下，按照预设比例，将公垂线Lz’上的第一垂足806’和第二垂足807’之间的靠近第一直线的第一点801’确定为第一焊缝811’的起点。并且按照该预设比例，将公垂线上第一垂足806’和第二垂足807’之间的靠近第二直线Lx’的第二点808’确定为第二焊缝812’的起点。

当在步骤S731的判断结果为“否”的情况下，即第一垂足和第二垂足之间的距离大于误差阈值时，方法进行到步骤S717，发出警报以指示确定焊缝起点位置失败。

图9示出了根据本发明的示例性实施例的焊接过程900的流程图。如图9所示，根据本发明的示例性实施例的焊接过程900可以包括以下步骤S900至S909。

在步骤S901处，由焊接数控系统导入加工文件，该加工文件可以包括多个焊接轨迹，该焊接轨迹可以包括第一类型的焊接轨迹和/或第二类型的焊接轨迹，第一类型的焊接轨迹包含单一焊缝并且在单一焊缝的预设起点处无挡板，第二类型的焊接轨迹包含两条焊缝并且在两条焊缝中的至少一者的预设起点处有挡板。

在步骤S903处，从多个焊接轨迹中选择一条焊接轨迹以进行焊接。

在步骤S905处，利用根据本发明实施例提供的用于确定焊接起点位置的方法100确定所选择的焊接轨迹中的焊缝的焊接起点位置。

在步骤S907处，从该焊接起点位置开始，借助激光视觉寻缝器对该焊缝进行焊接。当焊接轨迹是第一类型时，从通过参考图3和图4描述的回退法确定的该单一焊缝的焊接起点位置开始借助激光视觉寻缝器对该单一焊缝进行焊接。当焊接轨迹是第二类型时，从通过参考图5至图8D描述的四点搜索法确定的两条焊缝中的第一焊缝的起点开始借助激光视觉寻缝器对第一焊缝进行焊接，然后从两条焊缝中的第二焊缝的起点开始借助激光视觉寻缝器对第二焊缝进行焊接。

然后在步骤S909处，判断是否所有的焊接轨迹全部被焊接。如果判断结果为“否”，则针对多个焊接轨迹中的每一个重复步骤S903-步骤S907，直到加工文件中的所有焊接轨迹全部被焊接。

本领域技术人员将认识到，本发明中记载的方法的操作之间的边界仅为说明性的。可将多个操作组合成单个操作，可将单个操作分布在附加的操作中，且可在时间上至少部分重叠地执行操作。此外，替代实施例可包括特定操作的多个实例，且在各种其他实施例中可改变操作的顺序。

以上描述的技术和/或实施例中的一个或多个可采用硬件和/或软件实现或包括硬件和/或软件，例如，在一个或多个计算设备上执行的模块或装置。当然，本文所描述的模块或装置示出了各种功能并且不限于限制任何实施例的结构和功能。相反，可通过根据各种设计考虑的更多或更少的模块或装置不同地划分并执行各个模块或装置的功能。

示例性计算设备

图10示出根据本发明实施例的电子设备1000的示例。电子设备1000包括：一个或多个处理器1020；存储装置1010，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器1020执行，使得所述一个或多个处理器1020实现本发明实施例所提供的方法。处理器诸如例如，数字信号处理器(DSP)、微控制器、专用集成电路(ASIC)或微处理器。

图10所示的电子设备1000仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图10所示，电子设备1000以通用计算设备的形式表现。电子设备1000的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器1020，存储装置1010，连接不同系统组件(包括存储装置1010和处理器1020)的总线1050。

总线1050表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外国总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外国组件互连(PCI)总线。

电子设备1000典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备1000访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

存储装置1010可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)1011和/或高速缓存存储器1012。电子设备1000可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统1013可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图10未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图10中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如"软盘")读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线1050相连。存储装置1010可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块1015的程序/实用工具1014，可以存储在例如存储装置1010中，这样的程序模块1015包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块1015通常执行本发明所描述的任意实施例中的功能和/或方法。

电子设备1000也可以与一个或多个外部设备1060(例如键盘、指向设备、显示器1070等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备1000交互的设备通信，和/或与使得该电子设备1000能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口1030进行。并且，电子设备1000还可以通过网络适配器1040与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)、广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图10所示，网络适配器1040通过总线1050与电子设备1000的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备1000使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理器1020通过运行存储在存储装置1010中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的方法。

本文描述的技术可以用硬件、软件、固件或其任何组合来实现，除非具体描述为以特定方式实现。描述为模块或部件的任何特征也可以一起实现在集成逻辑设备中，或单独实现为离散但可互操作的逻辑设备。如果用软件实现，可以至少部分地通过包括指令的非瞬态处理器可读存储介质来实现该技术，当指令被执行时，执行上述方法中的一个或多个。非暂态处理器可读数据存储介质可以形成可包括封装材料的计算机程序产品的一部分。程序代码可以用高级过程编程语言或面向对象的编程语言来实现，以便与处理系统通信。如果需要，也可用汇编语言或机器语言来实现程序代码。事实上，本文中所描述的机制不限于任何特定的编程语言的范围。在任何情况下，该语言可以是编译语言或解释语言。

至少一些实施例的一个或多个方面可由存储在机器可读介质上的表示处理器中的各种逻辑的表示性指令来实现，该表示性指令在由机器读取时使得该机器制造用于执行本文中所描述的技术的逻辑。

此类机器可读存储介质可以包括但不限于通过机器或设备制造或形成的物品的非暂态的有形安排，其包括存储介质，诸如：硬盘；任何其他类型的盘，包括软盘、光盘、紧致盘只读存储器(CD-ROM)、紧致盘可重写(CD-RW)以及磁光盘；半导体器件，诸如只读存储器(ROM)、诸如动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)之类的随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪存、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)；相变存储器(PCM)；磁卡或光卡；或适于存储电子指令的任何其他类型的介质。

还可以经由利用许多传输协议(例如，帧中继、网际协议(IP)、传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)、超文本传输协议(HTTP)等等)中的任何一种协议的网络接口设备，通过使用传输介质的通信网络来进一步发送或接收指令。

示例通信网络可包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、分组数据网络(例如，因特网)、移动电话网络(例如，蜂窝网络)、普通老式电话(POTS)网络、以及无线数据网络(例如，称为

的电气与电子工程师协会(IEEE)802.11系列标准、称为

的IEEE 802.17系列标准)、IEEE 802.15.4系列标准、对等(P2P)网络等。在示例中，网络接口设备可包括用于连接到通信网络的一个或多个物理插口(jack)(例如，以太网、同轴、或电话插口)或者一根或多根天线。在示例中，网络接口设备可包括使用单输入多输出(SIMO)、多输入多输出(MIMO)、或多输入单输出(MISO)技术中的至少一种技术来无线地通信的多根天线。

术语“传输介质”应当认为包括能够存储、编码或承载供由机器执行的指令的任何无形介质，并且“传输介质”包括数字或模拟通信信号或者用于促进此类软件的通信的其他无形的介质。

图11示出了根据本发明的实施例的一种激光焊接设备1100的示例。激光焊接设备1100包括焊枪1101、激光视觉寻缝器1103和焊接数控系统1105。焊接数控系统1105包括：存储器1107，用于存储指令；和控制器1109，用于执行所述指令以执行上述用于确定焊接起点位置的方法或用于焊接的方法。

至此，描述了根据本发明的用于确定焊接起点位置的方法、用于焊接的方法、执行上述方法的处理器(位于计算设备内)、以及存储有能够实现上述方法的计算机程序的计算机可读存储介质。

通过本发明，能够通过将焊缝分类为无挡板焊缝和有挡板焊缝，并且针对无挡板焊缝执行回退法并且针对有挡板焊缝执行四点搜索法以通过不同的方法进行焊接起点搜索。通过这样的方法，可以在保证满足实际精度要求的情况下使得适用场景更广。

上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以对上述示例性实施例做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，也可以实现合适的结果，那么相应地，这些修改后的其它实施方式也落入权利要求书的保护范围内。

Claims (13)

1.一种用于确定焊接起点位置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取关于焊缝的数据，所述数据包括焊缝的预设起点和焊缝类型，其中所述焊缝类型包括：

无挡板类型，其中在所述焊缝的预设起点处无挡板；和

有挡板类型，其中在所述焊缝的预设起点处有挡板；

根据所述焊缝类型，执行对应的起点搜索方法以确定所述焊接起点位置，其中所述起点搜索方法包括与所述无挡板类型对应的回退法和与所述有挡板类型对应的四点搜索法，

其中所述焊缝包括第一焊缝和第二焊缝，并且所述数据还包括预设的四个测定点以及预设比例，其中所述四个测定点中的第一测定点和第二测定点在所述第一焊缝上并且第三测定点和第四测定点在所述第二焊缝上，并且

所述四点搜索法包括以下步骤：

通过激光视觉寻缝器在所述第一焊缝上确定所述第一测定点的位置和所述第二测定点的位置，以确定经过所述第一测定点和所述第二测定点的第一直线；

通过所述激光视觉寻缝器在所述第二焊缝上确定所述第三测定点的位置和所述第四测定点的位置，以确定经过所述第三测定点和所述第四测定点的第二直线；

计算所述第一直线和所述第二直线的公垂线、所述公垂线在所述第一直线上的第一垂足以及所述公垂线在所述第二直线上的第二垂足；

计算所述第一垂足和所述第二垂足之间的距离；以及

当所述第一垂足和所述第二垂足之间的距离小于误差阈值时，按照所述预设比例在所述公垂线上的所述第一垂足和所述第二垂足之间选择所述第一焊缝和/或所述第二焊缝的起点；或者

 当所述第一垂足和所述第二垂足之间的距离大于误差阈值时，发出警报以指示确定起点位置失败。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回退法包括以下步骤：

将激光视觉寻缝器初定位在所述焊缝上沿着焊接方向与所述预设起点相距第一距离处，其中所述焊接方向和所述第一距离被包括在所获取的数据中；

开启所述激光视觉寻缝器并且使其沿着所述焊缝以与所述焊接方向相反的方向回退第二距离，并且在回退期间实时确定是否能够检测到焊缝，其中所述第二距离被包括在所获取的数据中，所述第二距离大于所述第一距离；

在回退期间连续多次没有检测到所述焊缝时，立即停止回退，并且将最后一次检测到所述焊缝的位置确定为所述焊接起点位置；

在回退所述第二距离之后仍然能够检测到所述焊缝时，发出警报以指示确定焊接起点位置失败。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二距离大于所述第一距离与可接受误差之和。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一垂足和所述第二垂足之间的距离为零时，将所述第一直线和所述第二直线的交点选择为所述第一焊缝和所述第二焊缝的起点。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一垂足和所述第二垂足之间的距离小于误差阈值但不为零时，按照所述预设比例在所述公垂线上选择第一点作为所述第一焊缝的起点并且选择第二点作为所述第二焊缝的起点，其中所述第一点比所述第二点距离所述第一焊缝更近。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据来自由离线编程系统设定的加工文件。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述加工文件是由所述离线编程系统通过以下方法设定的：

由所述离线编程系统提取焊缝路径，并且设置所述焊缝的预设起点；

将所述焊缝分类为无挡板类型或有挡板类型；

将所述焊缝路径、焊缝类型、预设起点、焊接方向一起存储在加工文件中。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述加工文件还包括由所述离线编程系统设定的测定点。

9.一种用于焊接的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a）由焊接数控系统导入加工文件，所述加工文件包括多个焊接轨迹，所述多个焊接轨迹包括第一类型的焊接轨迹和/或第二类型的焊接轨迹，其中所述第一类型的焊接轨迹包含单一焊缝并且在所述单一焊缝的预设起点处无挡板，所述第二类型的焊接轨迹包含两条焊缝并且在所述两条焊缝中的至少一者的预设起点处有挡板；

b）选择所述多个焊接轨迹中的一个；

c） 通过如前述权利要求1-6中任一项所述的方法确定所选的焊接轨迹中的焊缝的焊接起点位置；

d） 从所述焊缝的焊接起点位置开始、借助激光视觉寻缝器对所述焊缝进行焊接；

e） 针对所述多个焊接轨迹中的每一个焊接轨迹，重复步骤b）-步骤e）。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当所选的焊接轨迹为第一类型时，步骤d）包括从所述单一焊缝中的实际起点位置开始、借助所述激光视觉寻缝器对所述单一焊缝进行焊接。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当所选的焊接轨迹为第二类型时，步骤d）包括从所述两条焊缝中的第一焊缝的实际起点位置开始、借助所述激光视觉寻缝器对所述第一焊缝进行焊接，然后从所述两条焊缝中的第二焊缝的实际起点位置开始、借助所述激光视觉寻缝器对所述第二焊缝进行焊接。

12.一种激光焊接设备，其特征在于，所述设备包括：

焊枪；

激光视觉寻缝器；

焊接数控系统，所述焊接数控系统包括：

存储器，用于存储指令，

控制器，用于执行所述指令以执行权利要求9-11中任一项所述的方法。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-12中任一项所述的方法。

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