CN115351389A - 自动焊接方法和装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种自动焊接方法和装置、电子设备及存储介质，该方法通过三维数模生成焊接路径；获取由三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息；根据待焊接工件实体的点云信息和位置信息，确定待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置；根据确定的虚拟位置，在三维数模上按照生成的焊接路径进行运动仿真；根据运动仿真结果，生成自动焊接程序指令；将自动焊接程序指令发送至焊接机构执行系统，以使得焊接机构执行系统根据自动焊接程序指令执行相应的焊接动作。利用三维视觉系统进行找正定位，确保了焊缝位置的识别精度，同时能够使得多轴工业机器人能对批量小、种类多、节点结构复杂的工件进行自动化焊接。

Description

自动焊接方法和装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及自动焊接技术领域，尤其涉及一种自动焊接方法和装置、电子设备及存储介质。

背景技术

焊接机构执行系统的核心部分为多轴工业机器人，随着工业技术的发展，多轴工业机器人被广泛应用于不同领域的工业生产中，常见的有焊接、切割、打磨、喷涂、涂胶、点胶等加工应用场景。受限于目前的科学技术水平，多轴工业机器人集成应用的加工方法均对工件要求有批量性和一致性。基于加工工件具备一致性较高的基础上，主流技术为采用在线示教或者现场示教行走轨迹，多轴工业机器人收到被加工工件的有料信号后，通过始端点检测或者视觉检测纠正行走轨迹，然后重复加工动作。只有在被加工工件具备批量性和一致性的基础上，才具备投入多轴工业机器人生产的优势。如果被加工工件批量小、型号多、结构复杂，则在时效性和经济性上，均不具备投入多轴工业机器人进行焊接作业的优势。

在我国传统制造业中，焊接被广泛应用于建筑钢结构、船舶制造、桥梁建设、导弹生产等行业中，但是，这些行业普遍存在的产品工件普遍为型号多、数量少、一致性低，使得只能依靠人力劳动密集型的方法进行生产。而此类生产方式会导致招工难、生产效率低、产品质量不容易把控和人才培养周期长等问题。

在机器人自动化焊接领域通常需要找正、寻位、焊接、检测等多道工艺流程。其中，找正常用的方法有：1)人工找正，使用人工操作机器人将其末端移动到特定的特征处，利用工件上的定位基准，换算出机器人坐标系和工件坐标系之间的关系。2)焊丝和电弧法，通过预先编制的机器人程序，通过机器人接近工件时的电流和电压信号，判断机器人和工件之间的相对关系，通过获取不同位置的数据，对工件的位置进行纠偏，进而完成找正。3)激光寻位，通过使用机器人带动线或者点激光对工件进行扫描，然后利用三维信息进行找正，或者是对特定位置进行数据采样，进一步对工件的位置进行纠偏进而完成找正。在上述几种方法中，人工找正，效率低，而且无法实现自动化；焊丝和电弧法，需要预先编程，并且只能完成纠偏，对于复杂情况或者工件位姿差距较大的情况，该方法将会失效，此外该方法效率也较低。利用激光寻位的方法中，如果使用激光扫描进行纠偏，和焊丝和电弧法一样，无法处理复杂场景。如果使用扫描的方法，由于机器人的运动精度限制，扫描得到的点云精度低，会增加找正的误差，而且使用机器人带动激光进行扫描的方法效率非常低。

发明内容

本申请实施例的主要目的在于提出一种自动焊接方法和装置、电子设备及存储介质，旨在通过三维数模与三维视觉相结合，使得多轴工业机器人既能对批量大、种类单一、节点结构简单的工件进行自动化焊接，也能对批量小、种类多、节点结构复杂的工件进行自动化焊接。

为实现上述目的，本申请实施例的第一方面提出了一种自动焊接方法，所述方法包括：

获取待焊接工件实体的三维数模，并根据所述三维数模生成焊接路径；

获取由三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息；

根据所述待焊接工件实体的点云信息和位置信息，确定所述待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置；

根据确定的所述虚拟位置，在三维数模上按照生成的所述焊接路径进行运动仿真；

根据运动仿真结果，生成自动焊接程序指令；

将所述自动焊接程序指令发送至所述焊接机构执行系统，以使得所述焊接机构执行系统根据所述自动焊接程序指令执行相应的焊接动作。

在一些实施例，所述获取待焊接工件实体的三维数模，并根据所述三维数模生成焊接路径这一步骤，包括：

获取由制图软件构建得到的待焊接工件的三维数模；

在所述三维数模中选取所述待焊接工件的焊缝；

根据选取的所述焊缝生成焊接轨迹；

对所述焊接轨迹匹配对应的焊接工艺参数，所述焊接工艺参数包括焊接角度、焊接速度、焊接电压、焊接电流、起弧电流、收弧电流和焊接类型；

基于所述焊接轨迹和所述焊接工艺参数，生成焊接路径。

在一些实施例，在获取由三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息之后，所述方法还包括：

获取所述待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息；

根据所述待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息，对所述焊缝的位置进行修正。

在一些实施例，在根据所述焊接路径和所述虚拟位置进行运动仿真之前，所述方法还包括执行以下至少一种操作：

显示由制图软件构建得到的待焊接工件的三维数模；

或者，显示生成的所述焊接路径；

或者，显示所述待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置。

为实现上述目的，本申请实施例的第二方面提出了一种自动焊接方法，所述方法包括：

通过3D相机采集待焊接工件实体的点云信息和位置信息；

将采集得到的所述待焊接工件实体的点云信息和位置信息发送至焊接软件操作系统，以使得所述焊接软件操作系统执行以下操作：

根据所述待焊接工件实体的点云信息和位置信息，确定所述待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置；

根据确定的所述虚拟位置，在三维数模上按照生成的焊接路径进行运动仿真；

根据运动仿真结果，生成自动焊接程序指令，并将所述自动焊接程序指令发送至焊接机构执行系统。

在一些实施例，在通过3D相机采集待焊接工件实体的点云信息和位置信息之后，所述方法还包括：

通过3D相机采集待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息；

将采集得到的所述待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息发送至所述焊接软件操作系统，以使得所述焊接软件操作系统根据所述待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息，对焊缝的位置进行修正。

为实现上述目的，本申请实施例的第三方面提出了一种自动焊接装置，所述装置包括：焊接软件操作系统、焊接机构执行系统和三维视觉系统，所述焊接机构执行系统和三维视觉系统均与所述焊接软件操作系统进行通信连接，

所述焊接软件操作系统用于执行本申请实施例第一方面所述的方法；

所述三维视觉系统用于执行本申请实施例第二方面所述的方法；

所述焊接机构执行系统用于接收由所述焊接软件操作系统发送的自动焊接程序指令，并根据所述自动焊接程序指令执行相应的焊接动作。

为实现上述目的，本申请实施例的第四方面提出了一种自动焊接装置，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取待焊接工件实体的三维数模，并根据所述三维数模生成焊接路径；

第二获取模块，用于获取由三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息；

确定模块，用于根据所述待焊接工件实体的点云信息和位置信息，确定所述待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置；

仿真模块，用于根据确定的所述虚拟位置，在三维数模上按照生成的所述焊接路径进行运动仿真；

生成模块，用于根据所述运动仿真结果，生成自动焊接程序指令；

发送模块，用于将所述自动焊接程序指令发送至所述焊接机构执行系统，以使得所述焊接机构执行系统根据所述自动焊接程序指令执行相应的焊接动作。

为实现上述目的，本申请实施例的第五方面提出了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器、存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序以及用于实现所述处理器和所述存储器之间的连接通信的数据总线，所述程序被所述处理器执行时实现上述第一方面和第二方面所述的方法。

为实现上述目的，本申请实施例的第六方面提出了一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，用于计算机可读存储，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述第一方面和第二方面所述的方法。

本申请提出的自动焊接方法和装置、电子设备及存储介质，其通过获取待焊接工件实体的三维数模，并根据三维数模生成焊接路径；获取由三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息；根据待焊接工件实体的点云信息和位置信息，确定待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置；根据确定的虚拟位置，在三维数模上按照生成的焊接路径进行运动仿真；根据运动仿真结果，生成自动焊接程序指令；将自动焊接程序指令发送至焊接机构执行系统，以使得焊接机构执行系统根据自动焊接程序指令执行相应的焊接动作。通过利用三维数模生成焊接路径，利用三维视觉系统进行找正定位，确保了焊缝位置的识别精度，且三维视觉系统处理速度快，运行效率高，同时能够使得多轴工业机器人既能对批量大、种类单一、节点结构简单的工件进行自动化焊接，也能对批量小、种类多、节点结构复杂的工件进行自动化焊接。

附图说明

图1是本申请实施例提供的由焊接软件操作系统执行的自动焊接方法的流程图；

图2是本申请实施例提供的获取待焊接工件实体的三维数模，并根据三维数模生成焊接路径的步骤流程图；

图3是本申请实施例提供的在获取由三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息之后，焊接软件操作系统执行的步骤流程图；

图4是本申请实施例提供的由三维视觉系统执行的自动焊接方法的流程图；

图5是本申请实施例提供的在通过3D相机采集待焊接工件实体的点云信息和位置信息之后，三维视觉系统执行的步骤流程图；

图6是本申请实施例提供的自动焊接装置的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的自动焊接装置的另一结构示意图；

图8是本申请实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

随着工业自动化的提高，在汽车、船舶等制造业中，焊接机器人逐步取代人工焊接，来进行全方位的工件焊接。现有的多轴工业机器人集成应用的加工方法均对工件要求有批量性和一致性。即现有的多轴工业机器人只应用于对批量大、种类单一、节点结构简单的工件进行自动化焊接，而对于批量小、种类多、节点结构复杂的工件，并不适用于通过多轴工业机器人进行自动化焊接。

目前，在多轴工业机器人自动焊接技术中，确定焊缝及焊接路径尤为重要，相关技术中大多利用视觉传感器来确定焊缝及焊接路径。视觉传感器中运用较多的是CCD摄像机，分为线阵和面阵，线阵CCD摄取的是一维图像，而面阵CCD可摄取二维平面图像。视觉传感器摄取的图像经空间采样和模数转换后变成一灰度矩阵，送入计算机存储器中，生成数字图像。但是，CCD摄像机在工作时，如果数据量大就容易发生信号“拥堵”，因此无法满足焊接高速读取高清数据的需要。另外，一维和二维的平面图像需要专业人士进行人工判定和解读，增加了焊接生产管理成本，不利于大面积持续自动化作业。并且现有的视觉传感器，在摄取过程中，受各种条件的限制和随机因素的干扰，往往要对其进行图像变换、增强或恢复等预处理；同时，将三维立体焊缝转化成可操作的一维和二维模型，也需要进行过滤噪声、校正灰度和畸变等等大量工作，这就导致在实际操作中，视觉传感器会出现处理速度慢、易失真等问题。

基于此，本申请实施例提出一种自动焊接方法和装置、电子设备及存储介质，旨在通过三维数模与三维视觉相结合，使得多轴工业机器人既能对批量大、种类单一、节点结构简单的工件进行自动化焊接，也能对批量小、种类多、节点结构复杂的工件进行自动化焊接。

本申请实施例提供的自动焊接方法和装置、电子设备及存储介质，具体通过如下实施例进行说明，首先描述本申请实施例中的自动焊接方法。

请参照图1，图1是本申请实施例提供的由焊接软件操作系统执行的自动焊接方法的一个可选的流程图，图1中的方法可以包括但不限于步骤S101至步骤S106。

步骤S101，获取待焊接工件实体的三维数模，并根据三维数模生成焊接路径。

本申请实施例中，执行主体为焊接软件操作系统，可先通过获取待焊接工件实体的三维数模，然后根据三维数模生成焊接路径。

请参阅图2，在一些实施例中，步骤S101可以包括但不限于步骤S201至步骤S205。

步骤S201，获取由制图软件构建得到的待焊接工件的三维数模。

本申请实施例中，执行主体为焊接软件操作系统。技术人员可先通过CAD类的制图软件对需要加工的工件构建三维数模，其中，三维数模的格式支持主流CAD格式，三维数模格式包括但不限于STEP、STL、IGS等主流通用格式。然后，将构建好的三维数模上传至焊接软件操作系统，由焊接软件操作系统在显示界面对三维数模进行显示。

步骤S202，在三维数模中选取待焊接工件的焊缝。

本步骤中，获取得到待焊接工件的三维数模之后，可通过焊接软件操作系统的操作界面在三维数模中选取待焊接工件的焊缝。由于显示界面中显示了待焊接工件的三维数模，因此，在该三维数模中能够清晰地显示焊缝位置，操作人员可以直接在三维数模中选取得到焊缝的坐标信息。

步骤S203，根据选取的焊缝生成焊接轨迹。

本步骤中，在得到焊缝的坐标信息之后，进一步根据焊缝生成焊接轨迹。示例性地，利用RANSAC拟合直线获取整条焊缝的空间直线，根据直线插补算法在焊缝空间直线上插值取点，利用运动学逆解求出各个插值点的位姿，获取各个点的位姿信息以生成焊接轨迹。具体地，利用RANSAC算法进行直线拟合，设置距离阈值和迭代次数，在焊缝中随机抽取两个点建立直线模型，计算其余点到该直线模型的欧式距离，当距离小于距离阈值时，将该点定义为直线的内点，重复上述过程，当迭代完全后，选出包含内点数量最多的直线模型。该直线模型便为焊缝直线。根据拟合出来的焊缝空间直线和原始焊缝的起点和终点，进行直线插补取50个点求得插补点的坐标。通过运动学逆解，求出各个插补点所对应的六个轴的角度，以确定各个插值点的位姿，进而可获取各个点的位姿信息以生成焊接轨迹。

需要理解的是，本申请实施例中，在焊接软件操作系统中预先设置了生成焊接轨迹的相应程序，操作人员只需要输入选取的焊缝的坐标信息，焊接软件操作系统就能够自动生成相应的焊接轨迹。

步骤S204，对焊接轨迹匹配对应的焊接工艺参数，焊接工艺参数包括焊接角度、焊接速度、焊接电压、焊接电流、起弧电流、收弧电流和焊接类型。

本步骤中，生成焊接轨迹之后，需要对焊缝分别进行焊接工艺参数匹配，焊接工艺参数包括但不限于焊接角度、焊接速度、焊接电压、焊接电流、起弧电流、收弧电流、焊接类型等数据。

可以理解的是，本申请实施例中，针对不同的焊缝，其对应的焊接工艺参数会有所不同。操作人员可根据实际待焊接工件的焊接要求对焊接工艺参数进行选择。一般地，基于不同的焊接类型，其对应的焊接工艺不同，要选取的焊接工艺参数也不相同。

示例性地，焊接类型包括电弧焊、气焊和电阻焊，其中，电弧焊是利用电弧热量熔化构件以实现连接，气焊是利用燃气燃烧来熔化构件以实现连接，电阻焊是通过在电极上施加压力让构件连接处产生电阻热以实现连接。操作人员可根据待焊接工件的具体情况，选择相应的焊接类型，然后可根据选择的焊接类型，进一步确定相应的焊接工艺参数。示例性地，操作人员可按照工件加工说明书的记载进行相应焊接工艺参数的选取。

可以理解的是，本申请实施例中，可在焊接软件操作系统上预先设置好不同的待焊接工件对应的焊接工艺参数，使得操作人员只需输入待焊接工件的类型和名称等其他相关信息，焊接软件操作系统就能够自动匹配相应的焊接工艺参数。

步骤S205，基于焊接轨迹和焊接工艺参数，生成焊接路径。

本步骤中，在匹配好焊接工艺参数之后，焊接软件操作系统可基于焊接轨迹和焊接工艺参数，生成焊接路径。同时，焊接软件操作系统可在显示界面中显示生成的焊接路径及焊接方向。

示例性地，焊接路径可通过以下方式生成：获取待焊接工件的焊接轨迹点及多轴工业机器人的焊接任务的个数，对焊接轨迹点进行标号，每个焊接轨迹点的标号均不相同；根据所有标号及多轴工业机器人的焊接任务的个数生成多条焊接路径。比如，待焊接工件可以是平板型大型工件(10米*10米)，从待焊接工件的三维数模或CAD工件信息中，可以得到待焊接工件的所有焊接轨迹点，焊接轨迹点是指待焊工件上待焊接的位置，并不只表示一个点，还可以表示一条线，即本申请实施例利用焊接轨迹点代替线状、波浪状等所有形状的待焊接的位置。同时，从三维数模或CAD工件信息中，还可以得到多轴工业机器人的焊接任务的个数，由于针对大型工件，多轴工业机器人的各个部分需要负责焊接多个焊接轨迹点，这里的焊接任务的个数就是指多轴工业机器人每个部分负责焊接的焊接轨迹点的个数。在得到所有焊接轨迹点后，对焊接轨迹点进行标号，具体的，可以随机标号，也可以顺序标号，只要保证每个焊接轨迹点的标号唯一即可，可以理解的是，对焊接轨迹点进行标号的目的是为了方便后续计算。每条焊接路径中均包括多个焊接轨迹点以及多轴工业机器人每个部分所要负责焊接的焊接轨迹点的个数，每条焊接路径中多个焊接轨迹点的排列顺序是随机的，多轴工业机器人每个部分所要负责焊接的焊接轨迹点的个数可以从三维数模或CAD工件信息上得到，根据焊接路径中随机生成的焊接轨迹点的排列顺序，可以得到每个焊接机器人的焊接任务。具体地，假设多轴工业机器人为双轴工业机器人，类似于有两个焊接机器人，然后有4个需要焊接的焊接轨迹点，对应的标号分别为1、2、3、4，生成的某条焊接路径可以为234131，倒数第2位的3表示第一个焊接机器人的焊接任务的个数，即2号焊接轨迹点、3号焊接轨迹点和4号焊接轨迹点由第一个焊接机器人负责焊接，相应的，1号焊接轨迹点由第二个焊接机器人负责焊接，也可以说第一个焊接机器人的焊接任务为依次焊接2号焊接轨迹点、3号焊接轨迹点及4号焊接轨迹点，第二个焊接机器人的焊接任务为焊接1号焊接轨迹点，按照这种方式，可生成相应的焊接路径。

同样地，焊接软件操作系统可预先设置生成焊接路径的程序，确定好焊接轨迹和相应的焊接工艺参数之后，焊接软件操作系统会自动生成焊接路径，并在显示界面进行显示，以便于操作人员及时查看。

步骤S102，获取由三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息。

本步骤中，在三维数模中规划好了焊接路径之后，需要获取三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息。即需要获取待焊接工件实体在物理空间中的实际位置。示例性地，三维视觉系统可采用3D点云相机采集待焊接工件实体的点云信息和位置信息。具体地，可通过3D点云相机采集点云数据，再对点云数据进行预处理，得到待焊接工件实体的点云信息和位置信息。

步骤S103，根据待焊接工件实体的点云信息和位置信息，确定待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置。

本步骤中，在获取得到待焊接工件实体的点云信息和位置信息之后，可进一步根据待焊接工件实体的点云信息和位置信息，确定待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置。具体地，可先计算出待焊接工件实体的实际三维坐标，然后通过数学换算得到其相对于焊接机构执行系统的虚拟位置坐标。

可以理解的是，焊接软件操作系统预先设置了由待焊接工件实体的点云信息和位置信息得到待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置的程序、算法或者换算公式，因此操作人员不需要自己运算，可以加快处理进程。

步骤S104，根据确定的虚拟位置，在三维数模上按照生成的焊接路径进行运动仿真。

本步骤中，在得到焊接路径和虚拟位置之后，焊接软件操作系统还将进一步进行运动仿真操作，通过运动仿真可辨别实际焊接过程是否有姿态错误或空间干涉等错误，从而可确保实际焊接作业能顺利进行，能够降低焊接作业失败的风险。

步骤S105，根据运动仿真结果，生成自动焊接程序指令。

本步骤中，若运动仿真无异常，智能焊接操作系统将生成可供多轴工业机器人执行的自动焊接程序指令程序。若运动仿真异常，需要进行异常原因排查，比如是否是生成焊接路径有误，或者是计算的待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置信息有误，通过排查后，再生成新的焊接路径或虚拟位置，再进行运动仿真，直到运动仿真结果无异常。只有在运动仿真结果无异常的情况下才生成自动焊接程序指令，能够确保焊接的准确性，同时能够避免由于错误焊接造成的不良后果。

步骤S106，将自动焊接程序指令发送至焊接机构执行系统，以使得焊接机构执行系统根据自动焊接程序指令执行相应的焊接动作。

本步骤中，智能焊接操作系统生成自动焊接程序指令后，将自动焊接程序指令发送至焊接机构执行系统，以使得焊接机构执行系统根据自动焊接程序指令执行相应的焊接动作。具体地，焊接机构执行系统接收到自动焊接程序指令后，操作人员通过开始焊接命令按钮，让焊接机构执行系统执行焊接命令。

本申请实施例通过三维数模与三维视觉相结合，使得多轴工业机器人既能对批量大、种类单一、节点结构简单的工件进行自动化焊接，也能对批量小、种类多、节点结构复杂的工件进行自动化焊接。

请参照图3，图3是本申请实施例提供的在获取由三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息之后，焊接软件操作系统执行的步骤流程图。参照图3，在获取由三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息之后，焊接软件操作系统将执行步骤S301至步骤S302。

S301，获取待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息；

S302，根据待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息，对焊缝的位置进行修正。

本申请实施例中，焊接软件操作系统在获取由三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息之后，其只能获取待焊接工件实体的整体的位置信息，而无法准确获取待焊接工件实体的焊缝的位置信息。因此，需要通过三维视觉系统进一步采集待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息，并发送至焊接软件操作系统，使得焊接软件操作系统能够根据待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息，对焊缝的位置进行修正，即确定焊缝的最终位置。本申请实施例通过对焊缝位置的修正，能够提高焊接的准确率，提高工件加工质量。

请参照图4，图4是本申请实施例提供的由三维视觉系统执行的自动焊接方法的流程图。图3中的方法可以包括但不限于步骤S401至步骤S402。

步骤S401，通过3D相机采集待焊接工件实体的点云信息和位置信息；

步骤S402，将采集得到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息发送至焊接软件操作系统，以使得焊接软件操作系统根据待焊接工件实体的点云信息和位置信息，确定待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置。

本申请实施例中，执行主体为三维视觉系统，与图1所示方法中的步骤S102相对应，待焊接工件实体的点云信息和位置信息可以由三维视觉系统中的3D相机采集得到，然后再发送至焊接软件操作系统，以使得焊接软件操作系统根据待焊接工件实体的点云信息和位置信息，确定待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置。

请参照图5，图5是本申请实施例提供的在通过3D相机采集待焊接工件实体的点云信息和位置信息之后，三维视觉系统执行的步骤流程图。参照图5，在通过3D相机采集待焊接工件实体的点云信息和位置信息之后，三维视觉系统将执行步骤S501至步骤S502。

步骤S501，通过3D相机采集待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息；

步骤S502，将采集得到的待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息发送至焊接软件操作系统，以使得焊接软件操作系统根据待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息，对焊缝的位置进行修正。

本申请实施例中，焊接软件操作系统根据待焊接工件实体的点云信息和位置信息，只能获取待焊接工件实体整体的位置信息，而无法准确获取待焊接工件实体焊缝的实际位置信息。因此，需要三维视觉系统进一步采集待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息，并发送至焊接软件操作系统，以使得焊接软件操作系统根据待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息，对焊缝的位置进行修正，以得到焊缝最终的实际位置信息。

本申请实施例中，焊接软件操作系统生成自动焊接程序指令之后，会发送至焊接机构执行系统，使得焊接机构执行系统根据自动焊接程序指令执行相应的焊接动作。具体地，焊接机构执行系统的核心部分为多轴工业机器人，即焊接机构执行系统在接收到自动焊接程序指令后，主要是让多轴工业机器人执行相应的焊接动作，以完成自动焊接作业。

参照图6，图6是本申请实施例提供的自动焊接装置的结构示意图，该装置包括：

焊接软件操作系统601，用于执行图1-图3所示的自动焊接方法；

三维视觉系统602，用于执行图4-图5所示的自动焊接方法；

焊接机构执行系统603，用于根据自动焊接程序指令执行相应的焊接动作；

其中，三维视觉系统602和焊接机构执行系统603均与所述焊接软件操作系统601进行通信连接。

参照图7，图7是本申请实施例提供的自动焊接装置的结构示意图，可以实现上述图1-图3所示的自动焊接方法，该装置包括：

第一获取模块，用于获取待焊接工件实体的三维数模，并根据三维数模生成焊接路径；

第二获取模块，用于获取由三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息；

确定模块，用于根据待焊接工件实体的点云信息和位置信息，确定待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置；

仿真模块，用于根据确定的虚拟位置，在三维数模上按照生成的焊接路径进行运动仿真；

生成模块，用于根据运动仿真结果，生成自动焊接程序指令；

发送模块，用于将自动焊接程序指令发送至焊接机构执行系统，以使得焊接机构执行系统根据自动焊接程序指令执行相应的焊接动作。

该自动焊接装置的具体实施方式与上述自动焊接方法的具体实施例基本相同，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述自动焊接方法。该电子设备可以为包括平板电脑、车载电脑等任意智能终端。

请参阅图8，图8示意了另一实施例的电子设备的硬件结构，电子设备包括：

处理器801，可以采用通用的CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本申请实施例所提供的技术方案；

存储器802，可以采用只读存储器(ReadOnlyMemory，ROM)、静态存储设备、动态存储设备或者随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)等形式实现。存储器802可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器802中，并由处理器801来调用执行本申请实施例的自动焊接方法；

输入/输出接口803，用于实现信息输入及输出；

通信接口804，用于实现本设备与其他设备的通信交互，可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信；

总线805，在设备的各个组件(例如处理器801、存储器802、输入/输出接口803和通信接口804)之间传输信息；

其中处理器801、存储器802、输入/输出接口803和通信接口804通过总线805实现彼此之间在设备内部的通信连接。

本申请实施例还提供了一种存储介质，存储介质为计算机可读存储介质，该存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述自动焊接方法。

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

本申请实施例提供的一种自动焊接方法和装置、电子设备及存储介质，通过三维数模与三维视觉相结合，使得多轴工业机器人既能对批量大、种类单一、节点结构简单的工件进行自动化焊接，也能对批量小、种类多、节点结构复杂的工件进行自动化焊接。本申请实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本申请实施例的技术方案，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本领域技术人员可以理解的是，图中示出的技术方案并不构成对本申请实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的步骤，或者组合某些步骤，或者不同的步骤。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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，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。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

本申请的说明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，以便这里描述的本申请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。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元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，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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介质中，包括多指令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)执行本申请各个实施例的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的介质。

以上参照附图说明了本申请实施例的优选实施例，并非因此局限本申请实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请实施例的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种自动焊接方法，其特征在于，所述方法包括：

获取待焊接工件实体的三维数模，并根据所述三维数模生成焊接路径；

获取由三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息；

根据所述待焊接工件实体的点云信息和位置信息，确定所述待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置；

根据所述虚拟位置，在三维数模上按照生成的所述焊接路径进行运动仿真；

根据运动仿真结果，生成自动焊接程序指令；

将所述自动焊接程序指令发送至所述焊接机构执行系统，以使得所述焊接机构执行系统根据所述自动焊接程序指令执行相应的焊接动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取待焊接工件实体的三维数模，并根据所述三维数模生成焊接路径这一步骤，包括：

获取由制图软件构建得到的待焊接工件的三维数模；

在所述三维数模中选取所述待焊接工件的焊缝；

根据选取的所述焊缝生成焊接轨迹；

对所述焊接轨迹匹配对应的焊接工艺参数，所述焊接工艺参数包括焊接角度、焊接速度、焊接电压、焊接电流、起弧电流、收弧电流和焊接类型；

基于所述焊接轨迹和所述焊接工艺参数，生成焊接路径。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取由三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息之后，所述方法还包括：

获取所述待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息；

根据所述待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息，对焊缝的位置进行修正。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述焊接路径和所述虚拟位置进行运动仿真之前，所述方法还包括执行以下至少一种操作：

显示由制图软件构建得到的待焊接工件的三维数模；

或者，显示生成的所述焊接路径；

或者，显示所述待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置。

5.一种自动焊接方法，其特征在于，所述方法包括：

通过3D相机采集待焊接工件实体的点云信息和位置信息；

将采集得到的所述待焊接工件实体的点云信息和位置信息发送至焊接软件操作系统，以使得所述焊接软件操作系统执行以下操作：

根据所述待焊接工件实体的点云信息和位置信息，确定所述待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置；

根据确定的所述虚拟位置，在三维数模上按照生成的焊接路径进行运动仿真；

根据运动仿真结果，生成自动焊接程序指令，并将所述自动焊接程序指令发送至焊接机构执行系统。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在通过3D相机采集待焊接工件实体的点云信息和位置信息之后，所述方法还包括：

通过3D相机采集待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息；

将采集得到的所述待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息发送至所述焊接软件操作系统，以使得所述焊接软件操作系统根据所述待焊接工件实体焊缝部位的点云信息和位置信息，对焊缝的位置进行修正。

7.一种自动焊接装置，其特征在于，包括：焊接软件操作系统、焊接机构执行系统和三维视觉系统，所述焊接机构执行系统和三维视觉系统均与所述焊接软件操作系统进行通信连接，

所述焊接软件操作系统用于执行权利要求1-4任一项所述的方法；

所述三维视觉系统用于执行权利要求5-6任一项所述的方法；

所述焊接机构执行系统用于接收由所述焊接软件操作系统发送的自动焊接程序指令，并根据所述自动焊接程序指令执行相应的焊接动作。

8.一种自动焊接装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取待焊接工件实体的三维数模，并根据所述三维数模生成焊接路径；

第二获取模块，用于获取由三维视觉系统采集到的待焊接工件实体的点云信息和位置信息；

确定模块，用于根据所述待焊接工件实体的点云信息和位置信息，确定所述待焊接工件实体相对于焊接机构执行系统的虚拟位置；

仿真模块，用于根据确定的所述虚拟位置，在三维数模上按照生成的所述焊接路径进行运动仿真；

生成模块，用于根据所述运动仿真结果，生成自动焊接程序指令；

发送模块，用于将所述自动焊接程序指令发送至所述焊接机构执行系统，以使得所述焊接机构执行系统根据所述自动焊接程序指令执行相应的焊接动作。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6任一项所述的自动焊接方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的自动焊接方法。

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