CN114473133A - 变宽度坡口的焊接方法、移动终端及储存介质 - Google Patents

变宽度坡口的焊接方法、移动终端及储存介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种变宽度坡口的焊接方法、移动终端及储存介质,该焊接方法包括:获取激光设备采集的坡口宽度数据,坡口宽度数据位于补偿周期内;利用滤波模型对坡口宽度数据进行滤波,得到滤波数据,以消除坡口宽度数据的误差;将滤波数据插补入补偿队列中对坡口宽度数据进行补偿,以使焊枪贴合实际焊缝位置。通过这种方式,能够在补偿周期内对焊缝的实时变化进行补偿,从而使得焊枪贴合实际焊缝位置,进而提高机器人弧焊焊接过程中变宽度坡口的焊接质量。

Description

变宽度坡口的焊接方法、移动终端及储存介质
技术领域
本申请涉及机器人焊接技术领域,特别是涉及一种变宽度坡口的焊接方法、移动终端及储存介质。
背景技术
在机器人弧焊焊接应用中,出于焊接工艺的考虑,很多焊件需要开坡口,目的是增加焊缝的熔深,提高焊缝接头的强度。
然而焊接过程中,常常存在很多工件坡口变化的情况,导致工件坡口变化的原因有很多,例如工件加工方式为火焰切割等粗糙加工方式,或是在焊接过程中存在热变形等。由于这种形式的坡口变化并不固定,并且这些坡口宽度的变化若是按统一的焊接参数会导致焊接缺陷,因此仅通过示教并不能满足实际焊接需求。
针对坡口宽度会变化的焊件,机器人一般会采取摆动焊接的方式进行实时修正,以消除焊接缺陷,然而在以摆动周期为修正补偿的周期中,往往会导致坡口修正滞后,从而影响焊接的质量。
发明内容
本申请提供一种变宽度坡口的焊接方法、移动终端及储存介质,以提高机器人弧焊焊接过程中变宽度坡口的焊接质量。
为解决上述技术问题,本申请采用的一个技术方案是:提供一种变宽度坡口的焊接方法,该焊接方法包括:获取激光设备采集的坡口宽度数据,坡口宽度数据位于补偿周期内;利用滤波模型对坡口宽度数据进行滤波,得到滤波数据,以消除坡口宽度数据的误差;将滤波数据插补入补偿队列中对坡口宽度数据进行补偿,以使焊枪贴合实际焊缝位置。
可选地,获取激光设备采集的坡口宽度数据之前,焊接方法还包括:设置激光设备于焊枪端点的第一侧;在机器人运行前置距离后,控制激光设备跟踪机器人;其中,前置距离为在机器人运行前焊枪端点到激光线的距离。
可选地,获取激光设备采集的坡口宽度数据,坡口宽度数据位于补偿周期内,包括:设置激光设备的补偿周期为100ms;基于补偿周期采集坡口宽度数据;将坡口宽度数据放置到机器人的控制系统的原始数据队列中,以使原始数据队列的数据个数达到设定滤波数据个数与滤波窗口长度之和。
可选地,利用滤波模型对坡口宽度数据进行滤波,得到滤波数据,包括:将滤波窗口长度的一半和预设数据之和作为滤波的起始点;将设定的滤波数据个数作为滤波的结束点;采用滑动窗口的中值和均值对坡口宽度数据进行滤波,以得到滤波数据。
可选地,将滤波数据插补入补偿队列中对坡口宽度数据进行补偿,以使焊枪贴合实际焊缝位置,包括:将对应设定滤波数据个数的滤波数据放置到补偿队列中供机器人插补使用;其中,在机器人第一次移动时,将滤波窗口长度的一半滤波数据的数据头进行删除。
可选地,滤波数据以四十个数据为一组,滑动窗口的长度为7。
可选地,焊枪的摆动轨迹方向通过示教轨迹的第一侧或第二侧进行确定,包括:若确定摆动轨迹方向在示教轨迹的第一侧,则确定焊枪的摆动轨迹方向为正;若确定摆动轨迹方向在示教轨迹的第二侧,则确定焊枪的摆动轨迹方向为负;其中,摆动轨迹的起点、中间点和结束点设置在示教轨迹上。
可选地,焊接方法还包括:利用滤波数据乘以摆动轨迹当前相位与预设相位的商,得到补偿数据。
为解决上述技术问题,本申请采用的另一个技术方案是:提供一种移动终端,该移动终端包括:处理器和存储器,存储器中存储有计算机程序,处理器用于执行计算机程序以实现上述的焊接方法。
为解决上述技术问题,本申请采用的又一个技术方案是:提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有计算机程序,计算机程序能够被处理器执行以实现如上述的焊接方法。
本申请的有益效果是:区别于现有技术,本申请实施例通过获取补偿周期内激光设备采集的坡口宽度数据,并利用滤波模型对坡口宽度数据进行滤波,得到滤波数据,以消除坡口宽度数据的误差;将滤波数据插补入补偿队列中对坡口宽度数据进行补偿,以使焊枪贴合实际焊缝位置。通过这种焊接方式,能够在补偿周期内对焊缝的实时变化进行补偿,从而使得焊枪贴合实际焊缝位置,进而提高机器人弧焊焊接过程中变宽度坡口的焊接质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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的附图。
图1是本申请机器人焊接方法一实施列的流程示意图;
图2是本申请机器人焊接方法另一实施列的流程示意图;
图3是本申请变坡口摆动焊缝示意图;
图4是本申请的移动终端另一实施例的示意框图;
图5是本申请的计算机可读存储介质一实施例的示意框图。
具体实施方式
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清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,均属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了说明本申请所述的技术方案,下面通过具体实施例来进行说明。
为解决上述技术问题,本申请采用的一个技术方案是提供一种变宽度坡口的焊接方法。请参见图1,图1是本申请机器人焊接方法一实施列的流程示意图。本实施例提供的方法具体包括以下步骤:
S11:获取激光设备采集的坡口宽度数据,坡口宽度数据位于补偿周期内;
一般来说,要对宽度变化的坡口进行焊接,需要用到激光设备对在补偿周期内坡口宽度数据进行采集。激光设备有两个主要部件,一是线激光线发生设备,二是识别激光线的相机,使用的时候线激光打在焊接接头的表面,激光线遇到接头会发生形变,激光设备的相机通过三角测距原理识别到焊缝接头特征点在相机坐标系下的坐标,通过计算可以得出焊接接头的宽度。
其中,相机坐标系下的坐标由轨迹路径坐标系的坐标转换而来,在轨迹路径坐标系中,以前进方向为x方向,根据右手定则,垂直于x的方向为y方向,x和y叉乘的方向为z方向。
S12:利用滤波模型对坡口宽度数据进行滤波,得到滤波数据,以消除坡口宽度数据的误差;
由于机械结构的限制,激光线会置于焊枪工具中心点(tool centre position,TCP)点前方,焊枪TCP点指的是标定焊枪的工具坐标系后,焊丝的端点定义为焊枪的TCP点。
对于激光设备采集的变宽度的坡口宽度数据,可能会存在误差,通过利用滤波模型对坡口宽度数据进行滤波,得到滤波数据,可以消除坡口宽度数据的误差,从而使得坡口宽度数据更加平滑,进而为机器人补偿轨迹时,使得摆动焊接的轨迹也越平滑。
S13:将滤波数据插补入补偿队列中对坡口宽度数据进行补偿,以使焊枪贴合实际焊缝位置。
将每次采集到的坡口宽度数据放入机器人控制系统的原始数据队列中,当经过步骤S12的操作,得到多个滤波数据,将滤波数据插补入补偿队列中对坡口宽度数据进行补偿,可以使焊枪贴合实际焊缝位置。
因此,本申请实施例通过获取补偿周期内激光设备采集的坡口宽度数据,并利用滤波模型对坡口宽度数据进行滤波,得到滤波数据,以消除坡口宽度数据的误差;将滤波数据插补入补偿队列中对坡口宽度数据进行补偿,以使焊枪贴合实际焊缝位置。通过这种焊接方式,能够在补偿周期内对焊缝的实时变化进行补偿,从而使得焊枪贴合实际焊缝位置,进而提高机器人弧焊焊接过程中变宽度坡口的焊接质量。
可选地,获取激光设备采集的坡口宽度数据之前,图2是本申请机器人焊接方法另一实施列的流程示意图;本实施例提供的方法具体包括以下步骤:
S21:设置激光设备于焊枪端点的第一侧;
出于焊接工艺的考虑,很多焊件需要开坡口,目的是增加焊缝的熔深,提高焊缝接头的强度。开坡口的方式根据焊接工艺需求有很多种,比如对接焊缝,即两个待焊工件中间保持一定距离,把两个工件焊接在一起。
针对坡口宽度会变化的焊件,机器人一般会采取摆动焊接的方式,摆动焊接是把机器人的示教轨迹作为中心线,进行对称的正弦或三角形的摆动,摆动焊接的目的是增加成型焊缝的宽度,使成型焊缝完整的填充到坡口里。
当以示教轨迹作为中心线,焊枪端点至少可以在两侧进行摆动,可以将激光设备设置于焊枪端点的第一侧,可以方便激光设备的安装和焊枪端点的焊接操作。
S22:在机器人运行前置距离后,控制激光设备跟踪机器人;
由于机械结构限制,激光线会置于焊枪TCP点前方,此处的前后是相对于焊接方向而言,焊枪TCP点到激光线的距离称为前置距离。
由于有前置距离,使得激光读取数据的位置与机器人的当前点位置不一致,为了解决这个问题,需要机器人运行前置距离后再开始进行跟踪,但是激光数据却要在一开始便开始采集,这样有利于互动窗口滤波的进行。其中,激光滤波数据越平滑,机器人跟踪的轨迹越平滑。目前处理平滑比较有效方式是滑动窗口的中值滤波和均值滤波,也即滤波模型可以包括中值滤波以及均值滤波。
S23:获取激光设备采集的坡口宽度数据,坡口宽度数据位于补偿周期内;
S23步骤与图1中的实施例的步骤S11有一定相类似之处。更进一步地,可以设置激光设备的补偿周期为100ms,每次采集的数据放到机器人控制系统的原始数据队列中,以使在每个补偿周期内根据激光采集的坡口信息数据进行补偿,这样可以精确的补偿焊缝坡口的变化。
基于补偿周期采集坡口宽度数据;将坡口宽度数据放置到机器人的控制系统的原始数据队列中,以使原始数据队列的数据个数达到设定滤波数据个数与滤波窗口长度之和,也即当原始数据队列的数据达到“设定滤波数据个数+滤波窗口长度”时开始滤波。
具体地,滤波数据可以四十个数据为一组,滑动窗口的长度为7。
S24:利用滤波模型对坡口宽度数据进行滤波,得到滤波数据,以消除坡口宽度数据的误差;
S24步骤与图1中的实施例的步骤S12有一定相类似之处。更进一步地,利用滤波模型对坡口宽度数据进行滤波,得到滤波数据,包括:将滤波窗口长度的一半和预设数据之和作为滤波的起始点;将设定的滤波数据个数作为滤波的结束点;也即:滤波第一个数据从“滤波窗口长度/2+1”个数据开始,到设定的滤波数据个数是结束。采用滑动窗口的中值和均值对坡口宽度数据进行滤波,以得到滤波数据。
S25:将滤波数据插补入补偿队列中对坡口宽度数据进行补偿,以使焊枪贴合实际焊缝位置。
滤波结束后,移动原始数据队列“设定滤波数据个数”的数据到补偿队列供机器人插补使用,也即将对应设定滤波数据个数的滤波数据放置到补偿队列中供机器人插补使用,其中,第一次移动时需要删除数据头的“滤波窗口长度/2”个数据,在机器人第一次移动时,将滤波窗口长度的一半滤波数据的数据头进行删除。
在实际中,以每四十个数据为一组滤波数据,滑动窗口长度为7,滤波后的数据放入补偿队列,当机器人走过前置距离长度时开始补偿。
补偿的具体方式是这样的,请参阅图3,图3是本申请变坡口摆动焊缝示意图;线S1中间的间隙为坡口间隙,线S2所示为摆动轨迹,当坡口宽度发生变化时,摆动的振幅要跟随焊缝宽度进行变化。可以将在示教轨迹的左边设置为第一侧,在示教轨迹的右边设置为第二侧。
因为只涉及宽度方向的补偿,所以补偿为轨迹路径坐标系下的y轴方向,方向根据当前摆动轨迹点在示教轨迹的左边还是右边来定,当前轨迹点在示教轨迹的左边补偿方向为正,当前轨迹点在补偿方向的右边为负。
可选地,焊枪的摆动轨迹方向可以通过示教轨迹的第一侧或第二侧进行确定,包括:若确定摆动轨迹方向在示教轨迹的第一侧,则确定焊枪的摆动轨迹方向为正;若确定摆动轨迹方向在示教轨迹的第二侧,则确定焊枪的摆动轨迹方向为负;其中,摆动轨迹的起点A、中间点B和结束点C设置在示教轨迹上。
其余的点根据滤波数据进行补偿,这样才能保证示教轨迹两边轨迹的对称性,这样得出补偿策略为:用滤波得到的数据乘以摆动轨迹当前相位除以最大相位,以这样计算的数据为实际补偿数据。
可选地,焊接方法还包括:利用滤波数据乘以摆动轨迹当前相位与预设相位的商,得到补偿数据。
因此,利用本发明的处理方式,可以在更短的周期内对焊缝的实时变化进行补偿,使焊枪能更好的贴合实际焊缝的位置变化,其次是把摆动相位的比率考虑进最终的补偿数据,使得摆动轨迹的起点A、中间点B和结束点C在实际焊接中不补偿,维持了原摆动轨迹的对称性。
进一步地,请参见图4,图4是本申请实施例一种移动终端的结构示意图。本申请实施例提供一种移动终端4,包括:处理器41、存储器42以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序421,处理器41用于执行计算机程序421以实现本申请实施例第一方面提供的方法的步骤,在此不再赘述。
为解决上述技术问题,本申请采用的又一个技术方案是:提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有计算机程序,计算机程序能够被处理器执行以实现如上述的焊接方法。
参阅图5,图5是本申请的计算机可读存储介质一实施例的示意框图。如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,计算机程序51可以存储在计算机可读存储介质50中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储装置中,包括若干指令(计算机程序51)用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储装置包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种介质以及具有上述存储介质的电脑、手机、笔记本电脑、平板电脑、相机等电子设备。
以上所述仅为本申请的实施方式,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种变宽度坡口的焊接方法,其特征在于,所述焊接方法包括:
获取激光设备采集的坡口宽度数据,所述坡口宽度数据位于补偿周期内;
利用滤波模型对所述坡口宽度数据进行滤波,得到滤波数据,以消除所述坡口宽度数据的误差;
将所述滤波数据插补入补偿队列中对所述坡口宽度数据进行补偿,以使焊枪贴合实际焊缝位置。
2.根据权利要求1所述的焊接方法,其特征在于,所述获取激光设备采集的坡口宽度数据之前,所述焊接方法还包括:
设置所述激光设备于所述焊枪端点的第一侧;
在机器人运行前置距离后,控制所述激光设备跟踪所述机器人;
其中,所述前置距离为在所述机器人运行前所述焊枪端点到激光线的距离。
3.根据权利要求1所述的焊接方法,其特征在于,所述获取激光设备采集的坡口宽度数据,所述坡口宽度数据位于补偿周期内,包括:
设置所述激光设备的补偿周期为100ms;
基于所述补偿周期采集所述坡口宽度数据;
将所述坡口宽度数据放置到所述机器人的控制系统的原始数据队列中,以使所述原始数据队列的数据个数达到设定滤波数据个数与滤波窗口长度之和。
4.根据权利要求3所述的焊接方法,其特征在于,所述利用滤波模型对所述坡口宽度数据进行滤波,得到滤波数据,包括:
将所述滤波窗口长度的一半和预设数据之和作为滤波的起始点;
将所述设定的滤波数据个数作为滤波的结束点;
采用滑动窗口的中值和均值对所述坡口宽度数据进行滤波,以得到所述滤波数据。
5.根据权利要求4所述的焊接方法,其特征在于,所述将所述滤波数据插补入补偿队列中对所述坡口宽度数据进行补偿,以使焊枪贴合实际焊缝位置,包括:
将对应所述设定滤波数据个数的所述滤波数据放置到补偿队列中供所述机器人插补使用;
其中,在所述机器人第一次移动时,将所述滤波窗口长度的一半所述滤波数据的数据头进行删除。
6.根据权利要求5所述的焊接方法,其特征在于,
所述滤波数据以四十个数据为一组,所述滑动窗口的长度为7。
7.根据权利要求6所述的焊接方法,其特征在于,
所述焊枪的摆动轨迹方向通过示教轨迹的第一侧或第二侧进行确定,包括:
若确定所述摆动轨迹方向在所述示教轨迹的第一侧,则确定所述焊枪的摆动轨迹方向为正;
若确定所述摆动轨迹方向在所述示教轨迹的第二侧,则确定所述焊枪的摆动轨迹方向为负;
其中,所述摆动轨迹的起点、中间点和结束点设置在所述示教轨迹上。
8.根据权利要求7所述的焊接方法,其特征在于,所述焊接方法还包括:
利用所述滤波数据乘以所述摆动轨迹当前相位与预设相位的商,得到补偿数据。
9.一种移动终端,其特征在于,包括:处理器和存储器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器用于执行所述计算机程序以实现权利要求1-8中任一项所述的焊接方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序能够被处理器执行时实现如权利要求1~8中任一项所述的焊接方法。
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