CN115229303A

CN115229303A - 基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法、装置、电子设备以及存储介质

Info

Publication number: CN115229303A
Application number: CN202210865815.0A
Authority: CN
Inventors: 万章; 张小迪; 江舟亚
Original assignee: Shanghai Friendess Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Friendess Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2022-07-22
Filing date: 2022-07-22
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2042-07-22
Also published as: CN115229303B

Abstract

本发明提供的基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法，用于在焊接过程中实时修正焊枪的姿态角的取值，该方法包括：基于电弧跟踪的周期，确定n个焊接点，并生成拟合直线，所述拟合直线为至少两个所述焊接点的连线，n≥2，n为正整数；基于所述拟合直线，确定焊接相对面；基于所述电弧跟踪的周期以及所述焊接相对面，获取第n焊接点以及所述第n焊接点的第一姿态角的取值；基于所述第一姿态角的取值，将第n+1焊接点的姿态角的取值修正为第二姿态角的取值，所述第n+1焊接点表征为待修正姿态的焊接点；重复以上的步骤，直至完成所有所述待修正姿态的焊接点的修正。

Description

基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法、装置、电子设备以及存储介质

技术领域

本发明涉及自动焊接领域，尤其涉及一种基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法、装置、电子设备以及存储介质。

背景技术

在电弧焊接中，经常使用电弧跟踪技术来修正人工示教位置或离线编程位置与焊缝中心线位置的空间位置偏差，原理是通过焊接时焊枪摆动或不摆动的方式，采集焊接电流和焊接电压的变化，计算出下一个焊枪摆动周期的焊缝宽度方向和焊缝高度方向的偏差。焊枪尖端空间点的姿态角也是影响焊接质量的重要因素，但目前电弧跟踪技术不能修正焊枪姿态，包括焊枪尖端空间点的姿态角值。

现有技术中，传统机器人示教系统设置焊枪姿态角的方法是在焊缝的各个节点示教，示教信息包括焊枪位置和姿态，在电弧跟踪过程中两个示教点的姿态变化是预设编好的，但焊接轨迹由于焊接变形而发生变化时，不能够在焊接过程中修正焊枪姿态。

发明内容

本发明提供一种基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法、装置、电子设备以及存储介质，以解决不能修正焊枪姿态的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法，用于在焊接过程中实时修正焊枪的姿态角的取值，包括：

S1：基于电弧跟踪的周期，确定n个焊接点，并生成拟合直线，所述拟合直线为至少两个所述焊接点的连线，n≥2，n为正整数；

S2：基于所述拟合直线，确定焊接相对面；

S3：基于所述电弧跟踪的周期以及所述焊接相对面，获取第n焊接点以及所述第n焊接点的第一姿态角的取值；

S4：基于所述第一姿态角的取值，将第n+1焊接点的姿态角的取值修正为第二姿态角的取值，所述第n+1焊接点表征为待修正姿态的焊接点；

重复S1-S4的步骤，直至完成所有所述待修正姿态的焊接点的修正。

可选的，所述S1中确定n个焊接点，并生成拟合直线之前包括：

S10：基于待焊接工件的形状，确定预设姿态角的取值以及焊接基准平面，所述待焊接工件表征为至少两个焊接板；

其中，所述焊接基准平面为第一焊接板的切面，所述预设姿态角包括预设俯仰角以及预设推拉角。

可选的，所述S1中基于电弧跟踪的周期，确定n个焊接点包括：

S11：基于电弧跟踪的m个周期，确定n个焊接点，m＝n。

可选的，所述S2中基于所述拟合直线，确定焊接相对面包括：

S21：基于所述拟合直线，确定第一焊接相对面；

S22：基于所述第一焊接相对面，确定第二焊接相对面；

其中，所述第一焊接相对面与所述焊接基准平面相交，所述第二焊接相对面与所述焊接基准平面垂直相交，所述第一焊接相对面与所述第二焊接相对面垂直相交。

可选的，所述第一姿态角包括：第一俯仰角以及第一推拉角；

所述S3中获取所述第n焊接点的第一姿态角的取值包括：

S31：获取第n焊接点的第一俯仰角的取值；

S32：获取第n焊接点的第一推拉角的取值；

其中，俯仰角表征为焊丝轴线与所述焊接基准平面的夹角；

推拉角表征为焊丝轴线与所述第二焊接相对面的夹角。

可选的，所述第二姿态角包括：第二俯仰角以及第二推拉角；

其中，步骤S4包括：

S41：基于所述第一俯仰角的取值以及所述预设俯仰角的取值，将所述第n+1焊接点的俯仰角的取值修正为第二俯仰角的取值；

S42：基于所述第一推拉角的取值以及所述预设推拉角的取值，将所述第n+1焊接点的推拉角的取值修正为第二推拉角的取值。

可选的，在S4之前包括：

S40：基于电弧跟踪的第m+1周期，确定所述第n+1焊接点，所述第m+1周期表征为待修正姿态的电弧周期。

根据本发明的第二方面，提供了一种基于电弧跟踪修正焊枪姿态装置，其特征在于，用于在焊接过程中实时修正焊枪的姿态角的取值，该装置包括：焊接点确定模块、焊接相对面确定模块、姿态角获取模块以及姿态角修正模块；

所述焊接点确定模块用于基于电弧跟踪的周期，确定n个焊接点，并生成拟合直线，所述拟合直线为至少两个所述焊接点的连线，n≥2，n为正整数；

所述焊接相对面确定模块用于基于所述拟合直线，确定焊接相对面；

所述姿态角获取模块用于基于所述电弧跟踪的周期，获取第n焊接点以及所述第n焊接点的第一姿态角的取值；

所述姿态角修正模块用于基于所述第一姿态角的取值，将第n+1焊接点的姿态角的取值修正为第二姿态角的取值，所述第n+1焊接点表征为待修正姿态的焊接点。

根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器与处理器，

所述存储器，用于存储代码；

所述处理器，用于执行所述存储器中的代码用以实现以上所述的方法。

根据本发明的第四方面提供的一种存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现以上所述的方法。

本发明提供的基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法、装置、电子设备以及存储介质，利用电弧跟踪的周期确定焊接点以及焊接相对面，且以焊接相对面为基准，将焊枪的不同姿态表征为姿态角的不同取值，实现了利用电弧跟踪的周期修正焊枪的姿态角，进而修正了焊枪的姿态；此外，本发明在焊接过程中，利用电弧跟踪的周期实时确定焊接点及焊接点的姿态角，并将焊接点的姿态角的取值与预设姿态角的取值对比，将偏差传给所述待修正姿态的焊接点，最终在所述待修正姿态的焊接点将姿态角的取值修正为预设姿态角的取值，实现了在焊接过程中实时修正焊枪的姿态角的取值，提高了焊接质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法的流程示意图一；

图2是本发明一实施例中基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法的流程示意图二；

图3是本发明一实施例中基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法的流程示意图三；

图4是本发明一实施例中基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法的流程示意图四；

图5是本发明一实施例中T形接头的焊接示意图；

图6是本发明一实施例中T形接头中俯仰角的示意图；

图7是本发明一实施例中T形接头中推拉角的示意图；

图8是本发明一实施例中基于电弧跟踪修正焊枪姿态装置的结构示意图；

图9是本发明一实施例中电子设备构造示意图。

附图标记说明：

601-第一焊接点；

602-第二焊接点；

603-第三焊接点；

604-拟合直线；

605-第一焊接相对面；

606-第二焊接相对面；

607-焊接基准平面；

608-第一焊接板；

609-第二焊接板；

610-俯仰角；

611-推拉角；

7-焊枪；

701-焊丝轴线。

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做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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

现有技术中，通过传统机器人示教系统在焊缝的各个节点设置焊枪姿态角，示教信息包括焊枪位置和姿态，在电弧跟踪过程中两个示教点的姿态变化是预设编好的，但在焊接轨迹因为焊接变形而发生变化时，不能够在焊接过程中修正焊枪姿态。

一种举例中，对于T形接头焊接工件，采用示教或离线编程的方式设置了一条焊接轨迹，轨迹包含了焊枪的位置和姿态，但当T形接头的一侧母材在焊接前和焊接过程中有较大幅度的变形时，焊枪姿态相对于实际焊接轨迹也出现较大的变化，甚至出现焊接推角变为焊接拉角，若不进行焊枪的姿态的修正，容易造成焊缝成型不良等质量问题；且当焊接接头一侧板材为弯折面时，例如波纹板，采用电弧跟踪的方式需要在每个拐点设置焊枪位置和姿态，编程量很大，需要大量的时间。

可见，现有技术方案中的传统机器人示教系统，并不能在焊接过程中对焊枪的姿态进行修正。

关于本发明的方案，具体说明如下：

请参考图1，本发明提供了一种基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法，用于在焊接过程中实时修正焊枪的姿态角的取值，包括：

S2：基于所述拟合直线，确定焊接相对面；

一种优选的实施方式中，所述S1中确定n个焊接点，并生成拟合直线之前包括：

S10：基于待焊接工件的形状，确定预设姿态角的取值以及焊接基准平面，所述待焊接工件表征为至少两个焊接板。

一种实施例中，若所述待焊接工件为两个焊接板，比较两个焊接板的形状，确定起伏较低的焊接板的切面为焊接基准平面。

其他的实施例中，若所述待焊接工件为两个焊接板，确定两个焊接板之间的焊接角度，进而确定所述预设姿态角的取值。

具体的，请参考图5，图5为T形接头的焊接示意图，其中，所述第一焊接板608为平面，所述第二焊接板609为波纹板，由此可见，所述第一焊接板608的起伏度较低，确定所述第一焊接板608的切面为所述焊接基准平面；且所述第二焊接板609垂直放置于所述第一焊接板608上，由此可知焊接角度为90度，进而确定所述预设姿态角的取值。

具体的焊接过程，请参考图5、图6以及图7，根据电弧跟踪的周期确定所述第一焊接点601以及所述第二焊接点602，所述第一焊接点601与所述第二焊接点602的连线为所述拟合直线604，并基于所述拟合直线604生成所述第一焊接相对面605以及所述第二焊接相对面606；在所述第二焊接点601处，基于焊丝轴线701与所述第二焊接相对面606以及所述焊接基准平面607之间的角度，确定第一姿态角，所述第一姿态角的取值与所述预设姿态角的取值有误差，将偏差发送至第三焊接点603(即待修正姿态的焊接点)，并在所述第三焊接点603将所述第一姿态角的取值修正至所述第二姿态角的取值，最终实现了在焊接过程中对焊枪姿态的校正；其中，所述第二姿态角的取值表征为所述预设姿态角的取值或接近所述预设姿态角的取值。

其他的实施例中，当两条焊缝连续焊接时，本发明能够在两条焊缝的交点处自动调整焊枪姿态，不需要采用寻位的方式确定两条焊缝的交点，减少了焊接作业时间。

以上方案中，利用电弧跟踪的周期确定焊接点以及焊接相对面，且以焊接相对面为基准，将焊枪的不同姿态表征为姿态角的不同取值，实现了利用电弧跟踪的周期修正焊枪的姿态角，进而修正了焊枪的姿态；此外，本发明在焊接过程中，利用电弧跟踪的周期实时确定焊接点及焊接点的姿态角，并将焊接点的姿态角的取值与预设姿态角的取值对比，将偏差传给所述待修正姿态的焊接点，最终在所述待修正姿态的焊接点将姿态角的取值修正为预设姿态角的取值，实现了在焊接过程中实时修正焊枪的姿态角的取值。

且所述焊接板为弯折面时，在设置焊接轨迹点时仅需要起点和终点即可，不需要设置焊接轨迹中间点的位置和姿态，本发明能够在焊接过程中自动调节焊接姿态，大大减少了编程时间。

此外，通过自动修正焊枪姿态，能够避免焊枪姿态相对于实际焊接轨迹出现较大的偏差，获得高低宽窄均匀的焊缝，也避免了焊接过程中产生由于焊接姿态引起的缺陷，进一步提高了焊接质量。

关于所述拟合直线的确定，具体的实施例中，所述拟合直线由两个以上所述焊接点确定，具体的，当所述拟合直线由两个所述焊接点确定时，所述拟合直线的两端点为两个所述焊接点；当所述焊接点的数量在三个以上时，三个以上的所述焊接点分布在所述拟合直线上或所述拟合直线附近。

关于所述焊接点的确认，一种优选的实施方式中，所述S1中基于电弧跟踪的周期，确定n个焊接点包括：

S11：基于电弧跟踪的m个周期，确定n个焊接点，m＝n。

具体的，一个所述电弧跟踪的周期确定一个所述焊接点，两个以上的所述焊接点确定所述拟合直线。

具体的实施例中，在S4之前包括：

具体的实施例中，请参考图5，对T形接头的一次修正需要两个所述电弧跟踪的周期(即确定两个所述焊接点)，并在第三个所述电弧跟踪的周期(即第三焊接点603)进行修正。

关于所述焊接相对面的确定，请参考图2，所述S2中基于所述拟合直线，确定焊接相对面包括：

S21：基于所述拟合直线，确定第一焊接相对面；

S22：基于所述第一焊接相对面，确定第二焊接相对面。

具体的，所述第一焊接相对面与所述焊接基准平面之间的角度是基于所述第一焊接板与所述第二焊接板之间的焊接角度确定的。

具体的实施例中，请参考图5，所述拟合直线604为与所述焊接基准平面607相交的线，基于所述拟合直线604可生成与所述焊接基准平面607相交的面(即所述第一焊接相对面605)。

关于所述姿态角的取值，请参考图3、图6以及图7，所述第一姿态角包括：第一俯仰角以及第一推拉角；

所述S3中获取所述第n焊接点的第一姿态角的取值包括：

S31：获取第n焊接点的第一俯仰角的取值；

S32：获取第n焊接点的第一推拉角的取值。

其中，俯仰角610表征为焊丝轴线701与所述焊接基准平面607的夹角；

推拉角611表征为焊丝轴线701与所述第二焊接相对面606的夹角。

关于姿态角的修正，请参考图4，

所述第二姿态角包括：第二俯仰角以及第二推拉角；

其中，步骤S4包括：

具体的实施例中，请参考图5，获取所述第二焊接点602的所述第一俯仰角的取值以及所述第一推拉角的取值，即可确定所述第二焊接点602处的焊枪的姿态，并在所述第三焊接点603将所述第一俯仰角的取值修正为所述第二俯仰角的取值，将所述第一推拉角的取值修正为所述第二推拉角的取值，即可修正所述第三焊接点603的焊接姿态。

其他的实施方式中，在S4之后包括：

具体的，请参考图5，当第三焊接点的姿态角的取值已经修正为所述第二姿态角时，基于所述第二焊接点以及所述第三焊接点生成拟合直线，进而生成焊接相对面，并根据所述第二姿态角的取值(即第三焊接点姿态角取值)，将第四焊接点的姿态角的取值修正为第三姿态角的取值；其中，所述第三姿态角的取值表征为所述预设姿态角的取值或接近所述预设姿态角的取值。

其中，所述焊接点的确定是基于焊机轨迹以及所述电弧跟踪的周期确定的。

关于焊接轨迹的生成，一种实施例中，针对当前需要焊接的焊缝，对焊缝进行扫描识别后，可生成焊接轨迹，并完成焊接工艺参数的设置，当识别、生成与设置完成后，将会生成当前焊缝焊接模板，其中可记载对应的运动轨迹(可视作当前运动轨迹)与工艺参数，该模板将能够适用与此焊缝工艺特征相似的任何后续批次的焊缝的焊接。

请参考图8，本发明还提供了一种基于电弧跟踪修正焊枪姿态装置8，用于在焊接过程中实时修正焊枪的姿态角的取值，该装置包括：焊接点确定模块801、焊接相对面确定模块802、姿态角获取模块803以及姿态角修正模块804。

所述焊接点确定模块801，具体用于基于电弧跟踪的周期，确定n个焊接点，并生成拟合直线，所述拟合直线为至少两个所述焊接点的连线，n≥2，n为正整数。

作为一种具体实施方式，通过以下方式确定所述焊接点：

基于电弧跟踪的m个周期，确定n个焊接点，m＝n。

所述焊接相对面确定模块802，具体用于基于所述拟合直线，确定焊接相对面。

作为一种具体实施方式，通过以下方式确定所述焊接相对面：

基于待焊接工件的形状，确定所述焊接基准平面；

基于所述拟合直线，确定第一焊接相对面；

基于所述第一焊接相对面，确定第二焊接相对面。

所述姿态角获取模块803，具体用于基于所述电弧跟踪的周期，获取第n焊接点以及所述第n焊接点的第一姿态角的取值。

作为一种具体实施方式，通过以下方式获取所述姿态角：

获取第n焊接点的第一俯仰角的取值；

获取第n焊接点的第一推拉角的取值。

所述姿态角修正模块804，具体用于：

基于所述第一姿态角的取值，将第n+1焊接点的姿态角的取值修正为第二姿态角的取值，所述第n+1焊接点表征为待修姿态的焊接点。

作为一种具体实施方式，通过以下方式修正所述姿态角的取值：

基于所述第一俯仰角的取值以及所述预设俯仰角的取值，将所述第n+1焊接点的俯仰角的取值修正为第二俯仰角的取值；

基于所述第一推拉角的取值以及所述预设推拉角的取值，将所述第n+1焊接点的推拉角的取值修正为第二推拉角的取值。

请参考图9，提供了一种电子设备9，包括：

处理器901；以及，

存储器902，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器901配置为经由执行所述可执行指令来执行以上所涉及的方法。

处理器901能够通过总线903与存储器902通讯。

本发明实施例还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以上所涉及的方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法，用于在焊接过程中实时修正焊枪的姿态角的取值，其特征在于，包括：

S2：基于所述拟合直线，确定焊接相对面；

2.根据权利要求1所述的基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法，其特征在于，所述S1中确定n个焊接点，并生成拟合直线之前包括：

3.根据权利要求2所述的基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法，其特征在于，所述S1中基于电弧跟踪的周期，确定n个焊接点包括：

S11：基于电弧跟踪的m个周期，确定n个焊接点，m＝n。

4.根据权利要求3述的基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法，其特征在于，所述S2中基于所述拟合直线，确定焊接相对面包括：

S21：基于所述拟合直线，确定第一焊接相对面；

S22：基于所述第一焊接相对面，确定第二焊接相对面；

5.根据权利要求4述的基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法，其特征在于，所述第一姿态角包括：第一俯仰角以及第一推拉角；

所述S3中获取所述第n焊接点的第一姿态角的取值包括：

S31：获取第n焊接点的第一俯仰角的取值；

S32：获取第n焊接点的第一推拉角的取值；

其中，俯仰角表征为焊丝轴线与所述焊接基准平面的夹角；

推拉角表征为焊丝轴线与所述第二焊接相对面的夹角。

6.根据权利要求5述的基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法，其特征在于，所述第二姿态角包括：第二俯仰角以及第二推拉角；

其中，步骤S4包括：

7.根据权利要求6述的基于电弧跟踪修正焊枪姿态的方法，其特征在于，在S4之前包括：

8.一种基于电弧跟踪修正焊枪姿态装置，其特征在于，用于在焊接过程中实时修正焊枪的姿态角的取值，该装置包括：焊接点确定模块、焊接相对面确定模块、姿态角获取模块以及姿态角修正模块；

所述姿态角修正模块用于基于所述第一姿态角的取值，将第n+1焊接点的姿态角的取值修正为第二姿态角的取值，所述第n+1焊接点表征为待修姿态的焊接点。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器与处理器，

所述存储器，用于存储代码；

所述处理器，用于执行所述存储器中的代码用以实现权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的方法。