CN114905179A - 一种基于三维模型的中组立装配方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三维模型的中组立装配方法及装置，方法包括：获取待装配中组立的三维模型参数；三维模型参数包括：装配顺序、空间坐标、装配焊缝参数、焊接轨迹以及焊接工艺参数；重复执行小组立工件的装配焊接操作，直至待装配中组立中所有小组立工件焊接完毕；小组立工件的装配焊接操作包括：根据待装配小组立工件在中组立中的空间坐标，将待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与第一基准工件进行装配；根据焊接轨迹以及焊接工艺参数对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行焊接，将第一基准工件与待装配小组立工件焊接完成后的工件作为新的第一基准工件。其中，装配顺序第一的小组立工件作为初始的第一基准工件。
Description
技术领域
本发明涉及船舶焊接技术领域，尤其涉及一种基于三维模型的中组立装配方法及装置。
背景技术
在船舶建造过程中，船体由板材开始逐步进行先行小组装配、小组立装配、中组立装配，中组立装配包括了多个小组立工件，按照一定的装配顺序进行装配焊接，形成中组立分段。
目前，在中组立装配过程中，采用人工按照图纸进行装配施工，人工进行小组立的中转吊运至合适的装配线，再进行人工点焊和人工焊接，整个过程流程长，效率低，劳动强度大。
发明内容
本发明实施例提供一种基于三维模型的中组立装配方法及装置，能实现中组立的自动装配，提高中组立的装配效率并节约人力成本。
本发明一实施例提供了一种基于三维模型的中组立装配方法，包括：
获取待装配中组立的三维模型参数；其中，所述三维模型参数包括：组成所述待装配中组立的各小组立工件的装配顺序、各小组立工件在中组立中的空间坐标、各小组立工件之间所形成的各装配焊缝的装配焊缝参数、各装配焊缝的焊接轨迹以及装配焊缝的焊接工艺参数；
重复执行小组立工件的装配焊接操作，直至待装配中组立中所有小组立工件焊接完毕；其中，所述小组立工件的装配焊接操作包括：
根据待装配小组立工件在所述中组立中的空间坐标，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述第一基准工件进行装配；
根据第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝的装配焊缝参数，确定各装配焊缝对应的焊接轨迹以及焊接工艺参数，继而根据所确定的焊接轨迹以及焊接工艺参数对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行焊接，并将第一基准工件与待装配小组立工件焊接完成后的工件作为新的第一基准工件；其中，将装配顺序第一的小组立工件作为初始的第一基准工件。
进一步的，所述根据待装配小组立工件在中组立中的空间坐标，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述第一基准工件进行装配，具体包括：
根据预设的中组立装配环境坐标系，将待装配小组立工件在中组立中的空间坐标进行坐标转换，获得所述待装配小组立工件在所述中组立装配环境坐标系中的空间坐标；
根据所述待装配小组立工件在所述中组立装配环境坐标系中的空间坐标，将将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述第一基准工件进行装配。
进一步的，还包括：在将待装配小组立工件与第一基准工件进行装配时，对待装配小组立工件上的位置标识进行识别，确定所述待装配小组立工件的位姿，继而根据所确定的位姿对待装配小组立工件的位姿进行调整。
进一步的，所述三维模型参数还包括：各小组立工件的吊装位置；
所述将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处，具体包括：
根据所述待装配小组立工件的吊装位置，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处。
进一步的，在根据所述待装配小组立工件在所述中组立中的空间坐标，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述待装配小组立工件进行装配，之前还包括：
根据待装配小组立工件上的识别标签对待装配小组立工件的工件编号进行识别，继而根据识别到的工件编号提取待装配小组立工件所对应的参数信息；其中，待装配小组立工件所对应的参数信息包括：待装配小组立工件在中组立中的空间坐标、待装配小组立工件所对应的各装配焊缝的装配焊缝参数、待装配小组立工件所对应的各装配焊缝的焊接轨迹、待装配小组立工件所对应的装配焊缝的焊接工艺参数以及待装配小组立工件的吊装位置。
进一步的，所述识别标签，包括：条形码、二维码或RFID标签。
进一步的，所述焊接轨迹包括：点焊轨迹以及缝焊轨迹；所述焊接工艺参数包括：点焊工艺参数以及缝焊轨迹。
进一步的，根据所确定的焊接轨迹以及焊接工艺参数对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行焊接，具体包括：
根据各装配焊缝所确定的点焊轨迹，按先立焊缝再平焊缝原则逐一对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行点焊；
根据各装配焊缝所确定的缝焊轨迹，按先立焊缝再平焊缝原则逐一对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行缝焊。
进一步的，所述获取待装配中组立的三维模型参数，具体包括：获取待装配中组立的中组立模型XML文件，从所述中组立模型XML文件提取所述待装配中组立的三维模型参数。
在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了装置项实施例；
本发明一实施例提供了一种基于三维模型的中组立装配装置，包括：模型参数获取模块以及焊接控制模块；
所述模型参数获取模块，用于获取待装配中组立的三维模型参数；其中，所述三维模型参数包括：组成所述待装配中组立的各小组立工件的装配顺序、各小组立工件在所述中组立中的空间坐标、各小组立工件之间所形成的各装配焊缝的装配焊缝参数、各装配焊缝的焊接轨迹以及装配焊缝的焊接工艺参数；
所述焊接控制模块，用于重复执行小组立工件的装配焊接操作，直至待装配中组立中所有小组立工件焊接完毕；其中，所述小组立工件的装配焊接操作包括：根据所述待装配小组立工件在所述中组立中的空间坐标，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述第一基准工件进行装配；根据第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝的装配焊缝参数，确定各装配焊缝对应的焊接轨迹以及焊接工艺参数，继而根据所确定的焊接轨迹以及焊接工艺参数对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行焊接，并将第一基准工件与待装配小组立工件焊接完成后的工件作为新的第一基准工件；其中，将装配顺序第一的小组立工件作为初始的第一基准工件。
通过实施本发明实施例具有如下有益效果：
本发明实施例提供了一种基于三维模型的中组立装配方法及装置，所述方法获取待装配中组立的三维模型参数，然后根据三维模型参数中各小组立工件的装配顺序、各小组立工件在所述中组立中的空间坐标、各小组立工件之间所形成的各装配焊缝的装配焊缝参数、各装配焊缝的焊接轨迹以及装配焊缝的焊接工艺参数，自动化的吊运各小组立并对各小组立工件进行组合后焊接，最终实现中组立的自动化装配，相比于现有技术无需人工装配，焊接，提高了中组立的装配效率并节省了人力资源。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种基于三维模型的中组立装配方法的流程示意图。
图2是本发明一实施例提供的一种基于三维模型的中组立装配装置的结构示意图。
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。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于三维模型的中组立装配方法，包括如下步骤：
步骤S101：获取待装配中组立的三维模型参数；其中，所述三维模型参数包括：组成所述待装配中组立的各小组立工件的装配顺序、各小组立工件在所述中组立中的空间坐标、各小组立工件之间所形成的各装配焊缝的装配焊缝参数、各装配焊缝的焊接轨迹以及装配焊缝的焊接工艺参数。
步骤S102：重复执行小组立工件的装配焊接操作，直至待装配中组立中所有小组立工件焊接完毕；其中，所述小组立工件的装配焊接操作包括：根据所述待装配小组立工件在所述中组立中的空间坐标，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述第一基准工件进行装配；根据第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝的装配焊缝参数，确定各装配焊缝对应的焊接轨迹以及焊接工艺参数，继而根据所确定的焊接轨迹以及焊接工艺参数对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行焊接，并将第一基准工件与待装配小组立工件焊接完成后的工件作为新的第一基准工件；其中，将装配顺序第一的小组立工件作为初始的第一基准工件。
对于步骤S101：在对中组立进行装配之前，首先获取中组立的三维模型并提取三维模型参数，三维模型参数包括有：组成所述待装配中组立的各小组立工件的装配顺序，各小组立工件在所述中组立中的空间坐标、各小组立工件之间所形成的各装配焊缝的装配焊缝参数、各装配焊缝的焊接轨迹以及装配焊缝的焊接工艺参数；优选的，通过导入中组立模型所对应的XML文件的形式，获得上述三维模型参数，即在一个优选的实施例中，所述获取待装配中组立的三维模型参数，具体包括：获取待装配中组立的中组立模型XML文件，从所述中组立模型XML文件提取所述待装配中组立的三维模型参数。
装配顺序用于标识各个小组立工件在自动装配时的顺序；空间坐标用于标识各小组工件在装配时所需放置的位置；装配焊缝参数用于标识各小组立工件装配在一起之后，各相邻两小组立工件之间所形成的焊缝的焊缝参数，优选的，上述装配焊缝参数可以包括：焊缝类型、焊缝两侧的板厚、坡口角度、焊缝两侧的钢板间距等。焊接轨迹用于标识对应焊缝焊接时机械臂的运动轨迹，在一个优选的实施例中，所述焊接轨迹包括：点焊轨迹以及缝焊轨迹；所述焊接工艺参数包括：点焊工艺参数以及缝焊轨迹。焊接工艺参数，用于标识机械臂在焊接对应的焊缝时，焊接的电流、焊接的电压以及通电时间等。
对于步骤S102：在一个优选的实施例中，所述根据待装配小组立工件在中组立中的空间坐标，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述第一基准工件进行装配，具体包括：
根据预设的中组立装配环境坐标系，将待装配小组立工件在中组立中的空间坐标进行坐标转换，获得所述待装配小组立工件在所述中组立装配环境坐标系中的空间坐标；
根据所述待装配小组立工件在所述中组立装配环境坐标系中的空间坐标，将将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述第一基准工件进行装配。
优选的，还包括：在将待装配小组立工件与第一基准工件进行装配时，对待装配小组立工件上的位置标识进行识别，确定所述待装配小组立工件的位姿，继而根据所确定的位姿对待装配小组立工件的位姿进行调整。
优选的，所述三维模型参数还包括：各小组立工件的吊装位置；
所述将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处，具体包括：
根据所述待装配小组立工件的吊装位置，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处。
优选的，在根据所述待装配小组立工件在所述中组立中的空间坐标，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述待装配小组立工件进行装配，之前还包括：
根据待装配小组立工件上的识别标签对待装配小组立工件的工件编号进行识别，继而根据识别到的工件编号提取待装配小组立工件所对应的参数信息；其中，待装配小组立工件所对应的参数信息包括：待装配小组立工件在中组立中的空间坐标、待装配小组立工件所对应的各装配焊缝的装配焊缝参数、待装配小组立工件所对应的各装配焊缝的焊接轨迹、待装配小组立工件所对应的装配焊缝的焊接工艺参数以及待装配小组立工件的吊装位置。
优选的，所述识别标签，包括：条形码、二维码或RFID标签。
优选的，所述焊接轨迹包括：点焊轨迹以及缝焊轨迹；所述焊接工艺参数包括：点焊工艺参数以及缝焊轨迹。
优选的，根据所确定的焊接轨迹以及焊接工艺参数对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行焊接，具体包括：
根据各装配焊缝所确定的点焊轨迹，按先立焊缝再平焊缝原则逐一对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行点焊；
根据各装配焊缝所确定的缝焊轨迹，按先立焊缝再平焊缝原则逐一对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行缝焊。
具体的装配流程如下：
首先根据装配顺序确定排序第一位的小组立工件，这里定义为第一小组立工件；然后对装配现场各个小组立工件上所设置的识别标签进行扫描，从各个小组立工件中识别出上述第一小组立工件，优选的上述识别标签包括但不限于以下任意一项：条形码、二维码或RFID标签；根据识别标签识别出各小组立工件的编号，然后确定出第一小组立工件，进而根据第一小组立工件的编号提取第一小组立工件的参数信息，上述参数信息包括：第一小组立工件在中组立中的空间坐标、第一小组立工件所对应的各装配焊缝的装配焊缝参数、第一小组立工件所对应的各装配焊缝的焊接轨迹、第一小组立工件所对应的装配焊缝的焊接工艺参数以及第一小组立工件的吊装位置。
紧接着根据提前设定好的中组立装配环境坐标系，对第一小组立工件在中组立中的空间坐标进行坐标转换，在进行转换时，以中组立装配环境坐标系的坐标原点，作为转换后的坐标系的坐标原点对第一小组立工件的在中组立中的空间坐标进行转换，得到第一小组立工件在中组立装配环境坐标系中的空间坐标。
紧接着根据第一小组立工件的吊装位置，对第一小组立工件进行吊装，然后根据第一小组立工件在中组立装配环境坐标系中的空间坐标，将第一小组立工件进行调运至对应的位置，紧接着对第一小组立工件上的位置标识进行识别，识别出第一小组立工件的位姿，若位姿不符合预设位姿，则进行小组立工件的位姿调整。需要说明的是上述位置标识也是提前设置的，可选的，上述位置标识包括：条形码、二维码或RFID标签；
在第一小组立工件放置完毕，将第一小组立工件作为初始的第一基准工件，然后按装配顺序确定排序第二位的第二小组立工件，同样的通过识别标签，识别出装配现场中的第二小组立工件，并对第二小组工件在中组立中的空间坐标进行转换，并根据第二小组立工件的吊装位置对第二小组立进行调运，根据第二小组立的转换后的空间坐标，将第二小组立吊运至第一小组立工件的装配线处，然后将第二小组立工件沿第一小组立工件的装配线进行装配；优选的，各小组立工件上预先绘制有对应的装配线，在装配时对小组立的装配线进行识别然后实现两个小组立工件的装配。紧接着根据第一小组立工件与第二小组立工件之间所形成的装配焊缝的焊缝参数，从数据库中提取对应的焊接轨迹以及装配焊缝的焊接工艺参数；然后根据焊接轨迹控制机器臂运动，并根据焊接工艺参数对第一小组立工件和第二小组立工件之间的装配焊缝进行焊接，在焊接完成后，完成第一小组立工件和第二小组立工件的装配，形成新的第一基准工件。紧接着根据装配顺序确定第三小组立工件，并按上述方法将第三小组立工件与新的第一基准工件进行装配，如此往复循环，直至所有小组立工件都装配完毕，即可完成待装配中组立的装配。
在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了装置项实施例；
如图2所示，本发明一实施例提供了一种基于三维模型的中组立装配装置，包括：模型参数获取模块以及焊接控制模块；
所述模型参数获取模块，用于获取待装配中组立的三维模型参数；其中，所述三维模型参数包括：组成所述待装配中组立的各小组立工件的装配顺序、各小组立工件在所述中组立中的空间坐标、各小组立工件之间所形成的各装配焊缝的装配焊缝参数、各装配焊缝的焊接轨迹以及装配焊缝的焊接工艺参数；
所述焊接控制模块，用于重复执行小组立工件的装配焊接操作，直至待装配中组立中所有小组立工件焊接完毕；其中，所述小组立工件的装配焊接操作包括：根据所述待装配小组立工件在所述中组立中的空间坐标，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述第一基准工件进行装配；根据第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝的装配焊缝参数，确定各装配焊缝对应的焊接轨迹以及焊接工艺参数，继而根据所确定的焊接轨迹以及焊接工艺参数对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行焊接，并将第一基准工件与待装配小组立工件焊接完成后的工件作为新的第一基准工件；其中，将装配顺序第一的小组立工件作为初始的第一基准工件。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述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模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
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)
1.一种基于三维模型的中组立装配方法，其特征在于，包括：
获取待装配中组立的三维模型参数；其中，所述三维模型参数包括：组成所述待装配中组立的各小组立工件的装配顺序、各小组立工件在中组立中的空间坐标、各小组立工件之间所形成的各装配焊缝的装配焊缝参数、各装配焊缝的焊接轨迹以及装配焊缝的焊接工艺参数；
重复执行小组立工件的装配焊接操作，直至待装配中组立中所有小组立工件焊接完毕；其中，所述小组立工件的装配焊接操作包括：
根据待装配小组立工件在所述中组立中的空间坐标，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述第一基准工件进行装配；
根据第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝的装配焊缝参数，确定各装配焊缝对应的焊接轨迹以及焊接工艺参数，继而根据所确定的焊接轨迹以及焊接工艺参数对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行焊接，并将第一基准工件与待装配小组立工件焊接完成后的工件作为新的第一基准工件；其中，将装配顺序第一的小组立工件作为初始的第一基准工件。
2.如权利要求1所述的基于三维模型的中组立装配方法，其特征在于，所述根据待装配小组立工件在中组立中的空间坐标，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述第一基准工件进行装配，具体包括：
根据预设的中组立装配环境坐标系，将待装配小组立工件在中组立中的空间坐标进行坐标转换，获得所述待装配小组立工件在所述中组立装配环境坐标系中的空间坐标；
根据所述待装配小组立工件在所述中组立装配环境坐标系中的空间坐标，将将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述第一基准工件进行装配。
3.如权利要求2所述的基于三维模型的中组立装配方法，其特征在于，还包括：在将待装配小组立工件与第一基准工件进行装配时，对待装配小组立工件上的位置标识进行识别，确定所述待装配小组立工件的位姿，继而根据所确定的位姿对待装配小组立工件的位姿进行调整。
4.如权利要求3所述的基于三维模型的中组立装配方法，其特征在于，所述三维模型参数还包括：各小组立工件的吊装位置；
所述将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处，具体包括：
根据所述待装配小组立工件的吊装位置，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处。
5.如权利要求4所述的基于三维模型的中组立装配方法，其特征在于，在根据所述待装配小组立工件在所述中组立中的空间坐标，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述待装配小组立工件进行装配，之前还包括：
根据待装配小组立工件上的识别标签对待装配小组立工件的工件编号进行识别，继而根据识别到的工件编号提取待装配小组立工件所对应的参数信息；其中，待装配小组立工件所对应的参数信息包括：待装配小组立工件在中组立中的空间坐标、待装配小组立工件所对应的各装配焊缝的装配焊缝参数、待装配小组立工件所对应的各装配焊缝的焊接轨迹、待装配小组立工件所对应的装配焊缝的焊接工艺参数以及待装配小组立工件的吊装位置。
6.如权利要求5所述的基于三维模型的中组立装配方法，其特征在于，所述识别标签，包括：条形码、二维码或RFID标签。
7.如权利要求6所述的基于三维模型的中组立装配方法，其特征在于，所述焊接轨迹包括：点焊轨迹以及缝焊轨迹；所述焊接工艺参数包括：点焊工艺参数以及缝焊轨迹。
8.如权利要求7所述的基于三维模型的中组立装配方法，其特征在于，根据所确定的焊接轨迹以及焊接工艺参数对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行焊接，具体包括：
根据各装配焊缝所确定的点焊轨迹，按先立焊缝再平焊缝原则逐一对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行点焊；
根据各装配焊缝所确定的缝焊轨迹，按先立焊缝再平焊缝原则逐一对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行缝焊。
9.如权利要求8所述的基于三维模型的中组立装配方法，其特征在于，所述获取待装配中组立的三维模型参数，具体包括：
获取待装配中组立的中组立模型XML文件，从所述中组立模型XML文件提取所述待装配中组立的三维模型参数。
10.一种基于三维模型的中组立装配装置，其特征在于，包括：模型参数获取模块以及焊接控制模块；
所述模型参数获取模块，用于获取待装配中组立的三维模型参数；其中，所述三维模型参数包括：组成所述待装配中组立的各小组立工件的装配顺序、各小组立工件在所述中组立中的空间坐标、各小组立工件之间所形成的各装配焊缝的装配焊缝参数、各装配焊缝的焊接轨迹以及装配焊缝的焊接工艺参数；
所述焊接控制模块，用于重复执行小组立工件的装配焊接操作，直至待装配中组立中所有小组立工件焊接完毕；其中，所述小组立工件的装配焊接操作包括：根据所述待装配小组立工件在所述中组立中的空间坐标，将所述待装配小组立工件吊运至第一基准工件的装配线处与所述第一基准工件进行装配；根据第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝的装配焊缝参数，确定各装配焊缝对应的焊接轨迹以及焊接工艺参数，继而根据所确定的焊接轨迹以及焊接工艺参数对第一基准工件与待装配小组立工件之间的各装配焊缝进行焊接，并将第一基准工件与待装配小组立工件焊接完成后的工件作为新的第一基准工件；其中，将装配顺序第一的小组立工件作为初始的第一基准工件。
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