CN114888814A - 一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法及系统 - Google Patents

一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法及系统，所述方法包括：获取中组立分段的分段焊接工艺参数，其中，所述分段焊接工艺参数是对中组立模型的参数和中组立分段的参数进行修正计算后得到；利用所述分段焊接工艺参数分配焊缝焊接任务，以及规划所述焊缝焊接任务得到规划信息；根据所述焊缝焊接任务和所述规划信息控制多个焊接机器人进行协同焊接。本发明可以基于中组立模型和中组立分段的参数编辑焊接机器人的焊接任务和任务规划，从而能根据焊接任务和任务的规划控制并行控制多个焊接机器人进行焊接操作，以实现多机器人的同步操作，进而能缩短船舶的焊接制造时长，提高船舶的焊接效率，并降低船舶的制作成本。

Description

一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法及系统
技术领域
本发明涉及船舶焊接技术领域，尤其涉及一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法及系统。
背景技术
随着航运业的发展，航运市场日渐蓬勃，海上交通与运输的需求也逐渐增加，为了能满足航运需求，需要建造存储容量更大、设备更多的船体。
由于船体体积较大，在船舶建造过程中，需要将船体进行拆分成多个小组板块进行独立制作，再按照一定的装配顺序将多个小组板块的器件进行装配焊缝焊接，形成船体。目前常用的焊接方式是流水线式焊接，即控制焊接机器人按照一定的装配顺序逐一焊接各个小组板块的船体器件。
但目前常用的焊接方式有如下技术问题：单一的焊接机器人进行流水线式焊接，处理时间长，焊接效率低，增加了船舶的制作成本。
发明内容
本发明提出一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法及系统，所述方法可以基于中组立模型和中组立分段的参数编辑焊接机器人的焊接任务和任务规划，从而能根据焊接任务和任务的规划控制并行控制多个焊接机器人进行焊接操作，以提高焊接效率。
本发明实施例的第一方面提供了一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法，所述方法包括：
获取中组立分段的分段焊接工艺参数，其中，所述分段焊接工艺参数是对中组立模型的参数和中组立分段的参数进行修正计算后得到；
利用所述分段焊接工艺参数分配焊缝焊接任务，以及规划所述焊缝焊接任务得到规划信息；
根据所述焊缝焊接任务和所述规划信息控制多个焊接机器人进行协同焊接。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述获取中组立分段的分段焊接工艺参数，包括：
分别获取中组立模型对应的模型焊缝参数，以及中组立分段对应的分段焊缝参数，其中，所述模型焊缝参数是从预设的中组立模型中提取得到，所述分段焊缝参数是扫描中组立分段后得到；
计算所述模型焊缝参数和所述分段焊缝参数的参数差异值；
从所述模型焊缝参数提取模型焊接工艺参数，根据所述参数差异值修正所述模型焊接工艺参数得到中组立分段的分段焊接工艺参数。
在第一方面的一种可能的实现方式中，在所述分别获取模型焊缝参数和分段焊缝参数的步骤后，所述方法还包括：
获取中组立分段的分段原点坐标以及中组立模型的模型原点坐标；
利用所述分段原点坐标和所述模型原点坐标进行坐标修正。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述利用所述分段原点坐标和所述模型原点坐标进行坐标修正，包括：
以所述分段原点坐标为基准，将所述模型原点坐标叠加至所述分段原点坐标中，以修正所述分段原点坐标和所述模型原点坐标的偏差。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述模型焊缝参数包括焊缝编号、焊缝起点坐标、焊缝终点坐标、焊缝长度、焊缝特征；
所述焊缝特征包括：焊脚高度、焊缝截面尺寸。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述利用所述分段焊接工艺参数分配焊缝焊接任务，以及规划所述焊缝焊接任务得到规划信息，包括为：
获取多个焊接机器人的可运动区域，根据所述可运动区域与所述分段焊接工艺参数生成焊缝焊接任务，其中，所述焊缝焊接任务包括模型焊缝编号、模型焊缝参数、焊接工艺参数；
将所述焊缝焊接任务分配至多个焊接机器人；
对多个所述焊缝焊接任务的焊接顺序进行规划得到规划信息。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述中组立模型包括先行小组焊缝、小组立焊缝、中组立焊接焊缝。
在第一方面的一种可能的实现方式中，在所述根据所述焊缝焊接任务和所述规划信息控制多个焊接机器人进行协同焊接的步骤后，所述方法还包括：
在多个焊接机器人进行协同焊接时，获取多个焊接机器人发送运行状态和焊接参数。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述运行状态，包括：运行状态包括焊接机器人的工作状态、空间坐标；
所述焊接参数，包括：焊缝编号、焊缝区间、焊接电压、焊接电流。
本发明实施例的第二方面提供了一种基于中组立分段的焊接机器人控制系统，所述系统包括：
获取模块，用于获取中组立分段的分段焊接工艺参数，其中，所述分段焊接工艺参数是对中组立模型的参数和中组立分段的参数进行修正计算后得到；
分配与规划模块，用于利用所述分段焊接工艺参数分配焊缝焊接任务，以及规划所述焊缝焊接任务得到规划信息；
协同控制模块，用于根据所述焊缝焊接任务和所述规划信息控制多个焊接机器人进行协同焊接。
相比于现有技术，本发明实施例提供的一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法及系统，其有益效果在于：本发明可以基于中组立模型和中组立分段的参数编辑焊接机器人的焊接任务和任务规划，从而能根据焊接任务和任务的规划控制并行控制多个焊接机器人进行焊接操作，以实现多机器人的同步操作，进而能缩短船舶的焊接制造时长，提高船舶的焊接效率，并降低船舶的制作成本。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法的操作流程图；
图3是本发明一实施例提供的一种基于中组立分段的焊接机器人控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前常用的焊接方式有如下技术问题：单一的焊接机器人进行流水线式焊接，处理时间长，焊接效率低，增加了船舶的制作成本。
为了解决上述问题，下面将通过以下具体的实施例对本申请实施例提供的一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法进行详细介绍和说明。
参照图1，示出了本发明一实施例提供的一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法的流程示意图。
在一实施例中，所述方法适用于中组立分段机器人的控制系统，其中，中组立分段机器人设有机械臂，在机械臂上设有焊枪，可以通过焊枪进行焊缝焊接。
在一实施例中，所述方法涉及多个焊接机器人，各个焊接机器人可以设置在待焊接组件的侧边，为焊接组件进行焊接操作。
其中，作为示例的，所述基于中组立分段的焊接机器人控制方法，可以包括：
S11、获取中组立分段的分段焊接工艺参数，其中，所述分段焊接工艺参数是对中组立模型的参数和中组立分段的参数进行修正计算后得到。
在一实施例中，所述中组立模型包括先行小组焊缝、小组立焊缝、中组立焊接焊缝。
其中，作为示例的，步骤S11可以包括以下子步骤：
S111、分别获取中组立模型对应的模型焊缝参数，以及中组立分段对应的分段焊缝参数，其中，所述模型焊缝参数是从预设的中组立模型中提取得到，所述分段焊缝参数是扫描中组立分段后得到。
在一实施例中，所述模型焊缝参数包括焊缝编号、焊缝起点坐标、焊缝终点坐标、焊缝长度、焊缝特征；
所述焊缝特征包括：焊脚高度、焊缝截面尺寸。
S112、计算所述模型焊缝参数和所述分段焊缝参数的参数差异值。
S113、从所述模型焊缝参数提取模型焊接工艺参数，根据所述参数差异值修正所述模型焊接工艺参数得到中组立分段的分段焊接工艺参数。
在实际操作中，在三维船舶设计软件内导出中组立模型(具体为中组立三维模型)，将XML格式的中组立模型导入至焊接控制系统，其中，中组立模型包括船体焊接的焊缝参数，并且可以在中组立模型中提取中组立建造阶段焊接的模型焊缝参数。
然后查找中组立分段，扫描中组立分段，从而获得中组立分段所包含的焊缝参数，得到分段焊缝参数，再接着可以计算模型焊缝参数和分段焊缝参数的参数差异值。
接着从中组立模型的模型焊缝参数中获得模型焊接工艺参数，最后根据参数差异值修正模型焊接工艺参数，得到中组立分段对应的分段焊接工艺参数。
在一实施例中，可能中组立模型的定位与中组立分段的实际定位不同(可能移动了中组立分段，使得中组立分段的实际定位与模型的定位出现了偏差)，为了纠正定位的偏差，其中，作为示例的，在所述分别获取模型焊缝参数和分段焊缝参数的步骤后，所述方法还包括：
S21、获取中组立分段的分段原点坐标以及中组立模型的模型原点坐标。
S22、利用所述分段原点坐标和所述模型原点坐标进行坐标修正。
其中，步骤S22具体为：
以所述分段原点坐标为基准，将所述模型原点坐标叠加至所述分段原点坐标中，以修正所述分段原点坐标和所述模型原点坐标的偏差。
然后可以查找中组立分段，以中组立分段的坐标原点为基准，将中组立模型坐标叠加至中组立分段坐标，修正二者之间的坐标偏差。
S12、利用所述分段焊接工艺参数分配焊缝焊接任务，以及规划所述焊缝焊接任务得到规划信息。
在一实施例中，可以利用分段焊接工艺参数生成相应的焊缝焊接任务，并规划这些焊缝焊接任务，从而可以根据上述信息对机器人进行协同控制，以提高焊接的精度。
在一可选的实施例中，步骤S12可以包括以下子步骤：
S121、获取多个焊接机器人的可运动区域，根据所述可运动区域与所述分段焊接工艺参数生成焊缝焊接任务，其中，所述焊缝焊接任务包括模型焊缝编号、模型焊缝参数、焊接工艺参数。
S122、将所述焊缝焊接任务分配至多个焊接机器人。
S123、对多个所述焊缝焊接任务的焊接顺序进行规划得到规划信息。
其中，可运动区域可以是机器人在焊接时的工作空间，每一个机器人在空间中有一个合适的焊接空间。
具体地，整个可焊接空间由多个机器人的焊接空间组成，机器人的焊接空间相互之间有工作区域交叉覆盖的。
可以将中组立分段及其控制系统放在整个可焊接空间中放置，可以对落在中组立分段空间内的多个机器人进行任务分配。
在一实施例中，焊缝焊接任务中包含焊接所需的各种参数，供机器人使用。
在规划焊接任务时，可以根据机器人的数量、位置进行调整，例如，可以按照机器人与任务所对应的焊缝的距离进行规划，得到归还信息，从而可以让机器人从近到远开始焊接。若焊接机器人有多个，可以每个焊接机器人对应一个焊接任务的焊缝，实现同步操作，具体可以根据实际需要进行规划或调整。
S13、根据所述焊缝焊接任务和所述规划信息控制多个焊接机器人进行协同焊接。
具体地，可以向多个焊接机器人分别发送焊缝焊接任务，然后在按照规划控制多个个焊接机器人进行同步焊接，实现多机器人的协同控制，以提高焊接的效率。
在一实施例中，所述方法还可以包括：
S14、在多个焊接机器人进行协同焊接时，获取多个焊接机器人发送运行状态和焊接参数。
在一实施例中，所述运行状态，包括：运行状态包括焊接机器人的工作状态、空间坐标；
所述焊接参数，包括：焊缝编号、焊缝区间、焊接电压、焊接电流。
通过采集多个焊接机器人发送运行状态和焊接参数，可以确定焊接机器人的实际状态，以供用户进行调整和管理。
参照图2，示出了本发明一实施例提供的一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法的操作流程图。
为了便于理解以下将通过一示例进行具体说明，需要说明的是，以下示例不对本发明进行限制，示例如图2：
S1：导入中组立三维模型；
S2：提取中组立三维模型的焊缝参数；
S3：中组立模型与中组立分段坐标叠加；
S4：扫描中组立获取焊缝参数差异值；
S5：获取中组立分段焊缝焊接工艺参数；
S6：分配焊接任务至多个焊接机器人，规划焊接任务；
S7：多焊接机器人协同焊接作业。
在本实施例中，本发明实施例提供了一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法，其有益效果在于：本发明可以基于中组立模型和中组立分段的参数编辑焊接机器人的焊接任务和任务规划，从而能根据焊接任务和任务的规划控制并行控制多个焊接机器人进行焊接操作，以实现多机器人的同步操作，进而能缩短船舶的焊接制造时长，提高船舶的焊接效率，并降低船舶的制作成本。
本发明实施例还提供了一种基于中组立分段的焊接机器人控制系统，参见图3，示出了本发明一实施例提供的一种基于中组立分段的焊接机器人控制系统的结构示意图。
其中，作为示例的，所述基于中组立分段的焊接机器人控制系统可以包括：
获取模块301，用于获取中组立分段的分段焊接工艺参数，其中，所述分段焊接工艺参数是对中组立模型的参数和中组立分段的参数进行修正计算后得到；
分配与规划模块302，用于利用所述分段焊接工艺参数分配焊缝焊接任务，以及规划所述焊缝焊接任务得到规划信息；
协同控制模块303，用于根据所述焊缝焊接任务和所述规划信息控制多个焊接机器人进行协同焊接。
可选地，所述获取模块，还用于：
分别获取中组立模型对应的模型焊缝参数，以及中组立分段对应的分段焊缝参数，其中，所述模型焊缝参数是从预设的中组立模型中提取得到，所述分段焊缝参数是扫描中组立分段后得到；
计算所述模型焊缝参数和所述分段焊缝参数的参数差异值；
从所述模型焊缝参数提取模型焊接工艺参数，根据所述参数差异值修正所述模型焊接工艺参数得到中组立分段的分段焊接工艺参数。
可选地，在所述分别获取模型焊缝参数和分段焊缝参数的步骤后，所述系统还包括：
获取原点模块，用于获取中组立分段的分段原点坐标以及中组立模型的模型原点坐标；
坐标修正模块，用于利用所述分段原点坐标和所述模型原点坐标进行坐标修正。
可选地，所述坐标修正模块，还用于：
以所述分段原点坐标为基准，将所述模型原点坐标叠加至所述分段原点坐标中，以修正所述分段原点坐标和所述模型原点坐标的偏差。
可选地，所述模型焊缝参数包括焊缝编号、焊缝起点坐标、焊缝终点坐标、焊缝长度、焊缝特征；
所述焊缝特征包括：焊脚高度、焊缝截面尺寸。
可选地，所述分配与规划模块还用于：
获取多个焊接机器人的可运动区域，根据所述可运动区域与所述分段焊接工艺参数生成焊缝焊接任务，其中，所述焊缝焊接任务包括模型焊缝编号、模型焊缝参数、焊接工艺参数；
将所述焊缝焊接任务分配至多个焊接机器人；
对多个所述焊缝焊接任务的焊接顺序进行规划得到规划信息。
可选地，所述中组立模型包括先行小组焊缝、小组立焊缝、中组立焊接焊缝。
可选地，所述系统还包括：
获取状态模块，用于在多个焊接机器人进行协同焊接时，获取多个焊接机器人发送运行状态和焊接参数。
可选地，所述运行状态，包括：运行状态包括焊接机器人的工作状态、空间坐标；
所述焊接参数，包括：焊缝编号、焊缝区间、焊接电压、焊接电流。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为方便的描述和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
进一步的，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例所述的基于中组立分段的焊接机器人控制方法。
进一步的，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上述实施例所述的基于中组立分段的焊接机器人控制方法。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于中组立分段的焊接机器人控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取中组立分段的分段焊接工艺参数，其中，所述分段焊接工艺参数是对中组立模型的参数和中组立分段的参数进行修正计算后得到；
利用所述分段焊接工艺参数分配焊缝焊接任务，以及规划所述焊缝焊接任务得到规划信息；
根据所述焊缝焊接任务和所述规划信息控制多个焊接机器人进行协同焊接。
2.根据权利要求1所述的基于中组立分段的焊接机器人控制方法，其特征在于，所述获取中组立分段的分段焊接工艺参数，包括：
分别获取中组立模型对应的模型焊缝参数，以及中组立分段对应的分段焊缝参数，其中，所述模型焊缝参数是从预设的中组立模型中提取得到，所述分段焊缝参数是扫描中组立分段后得到；
计算所述模型焊缝参数和所述分段焊缝参数的参数差异值；
从所述模型焊缝参数提取模型焊接工艺参数，根据所述参数差异值修正所述模型焊接工艺参数得到中组立分段的分段焊接工艺参数。
3.根据权利要求2所述的基于中组立分段的焊接机器人控制方法，其特征在于，在所述分别获取模型焊缝参数和分段焊缝参数的步骤后，所述方法还包括：
获取中组立分段的分段原点坐标以及中组立模型的模型原点坐标；
利用所述分段原点坐标和所述模型原点坐标进行坐标修正。
4.根据权利要求3所述的基于中组立分段的焊接机器人控制方法，其特征在于，所述利用所述分段原点坐标和所述模型原点坐标进行坐标修正，包括：
以所述分段原点坐标为基准，将所述模型原点坐标叠加至所述分段原点坐标中，以修正所述分段原点坐标和所述模型原点坐标的偏差。
5.根据权利要求2所述的基于中组立分段的焊接机器人控制方法，其特征在于，所述模型焊缝参数包括焊缝编号、焊缝起点坐标、焊缝终点坐标、焊缝长度、焊缝特征；
所述焊缝特征包括：焊脚高度、焊缝截面尺寸。
6.根据权利要求1所述的基于中组立分段的焊接机器人控制方法，其特征在于，所述利用所述分段焊接工艺参数分配焊缝焊接任务，以及规划所述焊缝焊接任务得到规划信息，包括为：
获取多个焊接机器人的可运动区域，根据所述可运动区域与所述分段焊接工艺参数生成焊缝焊接任务，其中，所述焊缝焊接任务包括模型焊缝编号、模型焊缝参数、焊接工艺参数；
将所述焊缝焊接任务分配至多个焊接机器人；
对多个所述焊缝焊接任务的焊接顺序进行规划得到规划信息。
7.根据权利要求1所述的基于中组立分段的焊接机器人控制方法，其特征在于，所述中组立模型包括先行小组焊缝、小组立焊缝、中组立焊接焊缝。
8.根据权利要求1所述的基于中组立分段的焊接机器人控制方法，其特征在于，在所述根据所述焊缝焊接任务和所述规划信息控制多个焊接机器人进行协同焊接的步骤后，所述方法还包括：
在多个焊接机器人进行协同焊接时，获取多个焊接机器人发送运行状态和焊接参数。
9.根据权利要求8所述的基于中组立分段的焊接机器人控制方法，其特征在于，所述运行状态，包括：运行状态包括焊接机器人的工作状态、空间坐标；
所述焊接参数，包括：焊缝编号、焊缝区间、焊接电压、焊接电流。
10.一种基于中组立分段的焊接机器人控制系统，其特征在于，所述系统包括：
获取模块，用于获取中组立分段的分段焊接工艺参数，其中，所述分段焊接工艺参数是对中组立模型的参数和中组立分段的参数进行修正计算后得到；
分配与规划模块，用于利用所述分段焊接工艺参数分配焊缝焊接任务，以及规划所述焊缝焊接任务得到规划信息；
协同控制模块，用于根据所述焊缝焊接任务和所述规划信息控制多个焊接机器人进行协同焊接。
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CN115488535B (zh) * 2022-09-14 2023-08-29 中船黄埔文冲船舶有限公司 一种中组立焊接焊缝的焊枪轨迹生成方法及装置

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