CN115945767A - 一种坡口焊的自适应焊接系统、方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种坡口焊的自适应焊接系统、方法和装置，涉及坡口自动焊接技术领域。自适应焊接方法包括步骤S1至步骤S6。S1移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，获取起弧点和收弧点。S2根据起弧点和收弧点，进行焊缝坡口扫描，获取沿着焊缝方向的多个坡口截面数据。S3对多个坡口截面数据进行滤波，获取滤波后的坡口截面数据。S4对滤波后的坡口截面数据进行线段拟合，根据拟合得到的线段的变化率进行分段，获取分段后的多个坡口截面数据。S5将分段后的多个坡口截面数据发送至工控一体机。S6接收程序模块，并根据程序模块，控制工业机器人和焊接系统工作对坡口进行焊接。其中，程序模块由工控一体机收到分段后的多个坡口截面之后规划得到。
Description
技术领域
本发明涉及坡口自动焊接技术领域，具体而言，涉及一种坡口焊的自适应焊接系统、方法和装置。
背景技术
随着自动化程度越来越高，越来越多的工作由工业机器人来执行。通过工业机器人对零部件进行加工或者焊接，能够保证更好的一致性，稳定性，避免产品间的质量差异。
现有的工业机器人虽然可以对中厚板材料之间的变坡口进行多层多道焊接，但是前期数据处理时间过长，工作效率较低，并且通用性不强。
有鉴于此，申请人在研究了现有的技术后特提出本申请。
发明内容
本发明提供了一种坡口焊的自适应焊接系统、方法和装置，以改善上述技术问题中的至少一个。
第一方面、
本发明实施例提供了一种坡口焊的自适应焊接系统，其包含工控一体机、与工控一体机电连接的焊缝扫描传感器和机器人控制器、与机器人控制器电连接的工业机器人和焊接系统。焊缝扫描传感器和焊接系统的焊枪配置于工业机器人。机器人控制器能够和工控一体机之间进行通讯，以至少获取焊缝扫描传感器的扫描数据。工控一体机安装有焊道自适应规划软件。
机器人控制器用于执行步骤S1至步骤S5。
S1、控制工业机器人沿着焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，获取焊缝起弧点和焊缝收弧点。
S2、根据焊缝起弧点和焊缝收弧点，控制工业机器人沿着焊缝方向以预设速度移动焊缝扫描传感器进行焊缝坡口扫描，获取沿着焊缝方向的多个坡口截面数据。
S3、根据沿着焊缝方向的多个坡口截面数据进行滤波，获取滤波后的多个坡口截面数据。
S4、根据滤波后的多个坡口截面数据，进行线段拟合，并根据线段拟合得到的线段的变化率对焊缝进行分段，获取分段后的多个坡口截面数据。其中，每段焊缝只保留第一个坡口截面和最后一个坡口截面。
S5、将分段后的多个坡口截面数据发送至工控一体机。
工控一体机用于执行步骤A1至步骤A4。
A1、根据分段后的多个坡口截面数据进行多层多道图形分割，获取各个坡口截面的填充截面。
A2、根据各个坡口截面的多个填充截面，获取焊接工艺参数。
A3、根据焊接工艺参数和分段后的多个坡口截面数据的坐标，生成机器人可执行的用于焊接控制的程序模块。
A4、将程序模块发送给机器人控制器。
机器人控制器还用于执行步骤S6。
S6、根据用于焊接控制的程序模块，控制工业机器人移动焊接系统的焊枪，以及控制焊接系统工作，以对焊缝坡口进行焊接。
第二方面、
本发明实施例提供了一种坡口焊的自适应焊接方法，其包括步骤S1至步骤S6。
S1、控制工业机器人沿着焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，获取焊缝起弧点和焊缝收弧点。
S2、根据焊缝起弧点和焊缝收弧点，控制工业机器人沿着焊缝方向以预设速度移动焊缝扫描传感器进行焊缝坡口扫描，获取沿着焊缝方向的多个坡口截面数据。
S3、根据沿着焊缝方向的多个坡口截面数据进行滤波，获取滤波后的多个坡口截面数据。
S4、根据滤波后的多个坡口截面数据，进行线段拟合，并根据线段拟合得到的线段的变化率对焊缝进行分段，获取分段后的多个坡口截面数据。其中，每段焊缝只保留第一个坡口截面和最后一个坡口截面。
S5、将分段后的多个坡口截面数据发送至工控一体机。
S6、接收用于焊接控制的程序模块，并根据用于焊接控制的程序模块，控制工业机器人移动焊接系统的焊枪，以及控制焊接系统工作，以对焊缝坡口进行焊接。其中，用于焊接控制的程序模块为工控一体机接收到机器人控制器发送的分段后的多个坡口截面数据之后，根据分段后的多个坡口截面数据进行多层多道图形分割，获取各个坡口截面的填充截面，然后根据各个坡口截面的多个填充截面，获取焊接工艺参数，再然后根据焊接工艺参数和分段后的多个坡口截面数据的坐标，生成机器人可执行的用于焊接控制的程序模块，最后发送给机器人控制器的。
第三方面、
本发明实施例提供了一种坡口焊的自适应焊接装置，其包含：
起收弧点获取模块，用于控制工业机器人沿着焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，获取焊缝起弧点和焊缝收弧点。
截面数据获取模块，用于根据焊缝起弧点和焊缝收弧点，控制工业机器人沿着焊缝方向以预设速度移动焊缝扫描传感器进行焊缝坡口扫描，获取沿着焊缝方向的多个坡口截面数据。
滤波模块，用于根据沿着焊缝方向的多个坡口截面数据进行滤波，获取滤波后的多个坡口截面数据。
分段模块，用于根据滤波后的多个坡口截面数据，进行线段拟合，并根据线段拟合得到的线段的变化率对焊缝进行分段，获取分段后的多个坡口截面数据。其中，每段焊缝只保留第一个坡口截面和最后一个坡口截面。
程序发送模块，用于将分段后的多个坡口截面数据发送至工控一体机。
程序执行模块，用于接收用于焊接控制的程序模块，并根据用于焊接控制的程序模块，控制工业机器人移动焊接系统的焊枪，以及控制焊接系统工作，以对焊缝坡口进行焊接。其中，用于焊接控制的程序模块为工控一体机在接收到机器人控制器发送的分段后的多个坡口截面数据之后，根据分段后的多个坡口截面数据进行多层多道图形分割，获取各个坡口截面的填充截面。然后根据各个坡口截面的多个填充截面，获取焊接工艺参数。再然后根据焊接工艺参数和分段后的多个坡口截面数据的坐标，生成机器人可执行的用于焊接控制的程序模块。最后发送给机器人控制器。
通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：
本发明实施例的自适应焊接系统通过先对焊缝的坡口截面数据进行过滤和分段处理，然后再进行焊接参数规划，大大缩短了编程时间，提高了编程效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是坡口焊的自适应焊接系统的控制流程图。
图2是坡口截面数据的示意图。
图3是多层多道图形分割后坡口截面的填充截面示意图。
图4是自适应焊接装置的结构示意图。
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。
实施例一、
请参阅图1至图3，本发明第一实施例提供一种坡口焊的自适应焊接系统，其包含工控一体机、与工控一体机电连接的焊缝扫描传感器和机器人控制器、与机器人控制器电连接的工业机器人和焊接系统。焊缝扫描传感器和焊接系统的焊枪配置于工业机器人。机器人控制器能够和工控一体机之间进行通讯，以至少获取焊缝扫描传感器的扫描数据。工控一体机安装有焊道自适应规划软件，能够根据坡口截面规划出坡口的焊接参数。
具体的，焊缝扫描传感器为激光焊缝扫描传感器。焊接系统包括焊枪，送丝构件等。焊缝扫描传感器和焊枪配置于工业机器人，能够随着工业机器人进行移动。工业机器人和焊接系统均电连接于机器人控制器，由机器人控制器进行控制。其中，焊接系统通过工业总线和机器人控制器进行通讯。
焊缝扫描传感器和机器人控制器分别通过网线和工控一体机通讯连接。其中，焊缝扫描传感器扫描得到的数据通过工控一体机传输至机器人控制器，并由机器人控制器进行滤波和分段，然后传回工控一体机进行焊接参数规划。
机器人控制器用于执行步骤S1至步骤S5。
S1、控制工业机器人沿着焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，获取焊缝起弧点和焊缝收弧点。
具体的，先快速的确定焊缝的起点和终点，以准确的扫描焊缝。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，步骤S1具体包括步骤S11和步骤S12。
S11、控制工业机器人从无焊缝位置处沿焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，当焊缝扫描传感器的扫描数据出现焊缝特征时，记录当前坐标为焊缝起弧点。
S12、控制工业机器人从焊缝位置处沿焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，当焊缝扫描传感器的扫描数据丢失焊缝特征时，记录当前坐标为焊缝收弧点。
具体的，在激光焊缝扫描之前，工业机器人先携带激光焊缝传感器在焊缝起弧点附近从无焊缝位置沿有焊缝位置慢速移动寻位，移动过程中激光图形出现如图2所示的焊缝特征时，机器人记录当前坐标作为焊缝起弧点坐标。
在得到焊缝起弧点的坐标后，工业机器人再快速移动至收弧点附近，从有焊缝位置沿无焊是缝位置慢速移动寻位，移动过程中激光图形丢失焊缝特征时，机器人记录当前坐标作为焊缝收弧点坐标。从而得到的起/收弧点坐标作为下一个步骤的激光焊缝扫描的开始及结束点。
S2、根据焊缝起弧点和焊缝收弧点，控制工业机器人沿着焊缝方向以预设速度移动焊缝扫描传感器进行焊缝坡口扫描，获取沿着焊缝方向的多个坡口截面数据。
具体的，如图2所示，工业机器人携带激光焊缝传感器沿焊缝前进方向以设定速度扫描焊缝坡口并记录采集到的截面数据(P1\P2\P3\P4坐标)。其中，预定速度为认为定义的速度，本发明对此不做具体限定。
S3、根据沿着焊缝方向的多个坡口截面数据进行滤波，获取滤波后的多个坡口截面数据。
具体的，焊缝坡口的扫描过程中，可能会出现一些误检测，或者误差。这些错误/误检测会影响后续焊道规划的质量。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，步骤S3具体包括步骤S31和步骤S32。
S31、将沿着焊缝方向的多个坡口截面数据分别和焊缝数据库中的截面模板进行开口、底部宽度和深度对比，将超出阈值的截面进行修正或删除，获取阈值过滤后的多个坡口截面数据。其中，坡口截面数据包括坡口的边角点坐标。
具体的，先对沿着焊缝方向的多个坡口截面数据进行阈值过滤。将其分别与焊缝数据库中的截面模板进行开口、底部宽度及深度对比，将超出阀值的截面进行修正或删除。例如：截面模板中截面深度的阀值为30±10mm，而测量采集到的某个截面计算出的深度达到了60mm，说明此截面数据异常则将此截面删除。其中，将超出阀值的截面进行修正可以是将其替换成数据库中国内的标准截面，或者其前后两个截面数据的均值。
S32、将阈值过滤后的多个坡口截面数据，以先扫描的截面为基准计算后面扫描的截面的变化率，将变化率超出阈值的截面进行修正或删除，获取滤波后的多个坡口截面数据。其中，第二个截面以第一截面为基准、第三个截面开始以前两个截面的综合值为基准。
具体的，完成阈值过滤后，再采用多截面循环计算截面变化率的方式进行二次过滤。一道完整焊缝根据长度不同，经扫描得到的截面数会有几十甚至几百上千个。
在本实施例中，将第一个截面作为初始基准对第二个截面计算相对第一个截面的变化率。再以第一、二个截面的综合值作为基准计算第三个截面的变化率，以此类推计算后面所有截面的变化率，对变化率异常的截面二次进行修正或删除。其中，综合值可以是前两个截面的均值。优选地，综合值为前两个截面按一定的按权重系数计算出来的均值。
在先技术中，、滤波处理不够干净。本发明实施例经过二次过滤后，能够有效保证截面质量，减少误差，大大提高了后续焊道规划的精度，结合分段扫描，大大提高扫描精度，具有很好的实际意义。
S4、根据滤波后的多个坡口截面数据，进行线段拟合，并根据线段拟合得到的线段的变化率对焊缝进行分段，获取分段后的多个坡口截面数据。其中，每段焊缝只保留第一个坡口截面和最后一个坡口截面。
具体的，扫描得到的坡口截面数据的数量往往具有几十甚至几百上千个，其数量较多，直接进行焊道规划，大大影响了规划速度。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，步骤S4具体包括步骤S41和步骤S42。
S41、根据滤波后的多个坡口截面数据，对坡口的边角点坐标采用最小二乘法进行线段拟合，以获取线段的变化斜率。
S42、根据变化斜率对焊缝进行分段，保留每个分段的第一个坡口截面和最后一个坡口截面，获取分段后的多个坡口截面数据。
具体的，机器人控制器将经过滤波处理的多截面数据按扫描顺序进行排序，再按坡口变化特征进行分段规划。
例如：选取连续的多个截面的P1点坐标，采用最小二乘法进行线段拟合，获得每段线段的变化斜率。再根据变化斜率的趋势进行分段。其中，变化斜率可以通过求导等方式得到。根据变化斜率的趋势进行分段可以为将斜率变化发生突变的点作为分割点。
可以理解的是，同一段中的多个截面变化斜率是接近的。因此，本发明实施例只保留这一段的第一个和最后一个截面。
S5、将分段后的多个坡口截面数据发送至工控一体机。
具体的，工控一体机具有比机器人控制器更高的计算性能，因此将保留下来的截面数据发送给工控一体机上的规划软件，以进行焊接参数的规划。
工控一体机用于执行步骤A1至步骤A4。
A1、根据分段后的多个坡口截面数据进行多层多道图形分割，获取各个坡口截面的填充截面。
具体的，坡口采用多层多道的焊接工艺，因此自动焊接参数的规划需要先将坡口截面分割成多个焊接截面。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，步骤A1具体包括步骤A11和步骤A13。
A11、分别对分段后的多个坡口截面数据执行以下操作，进行多层多道图形分割，以获取各个坡口截面的填充截面。
A12、根据坡口截面数据，计算坡口深度和截面面积。
A13、根据坡口深度和截面面积，将坡口截面划分为等高或等面积的多个填充截面。其中，坡口截面为梯形时，多个填充截面为多个四边形。坡口截面为三角形时，多个填充截面为一个三角形和多个四边形。
具体的，工控一体机安装有焊道自适应规划软件。工控一体机通过焊道自适应规划软件分别将分段后的多个坡口截面数据根据规划规则进行多层多道图形分割。其中，规划规则根据实际情况进行切分。优选的，进行等高度或者等面积的划分。例如：
当坡口是梯形时，取4个边角点，根据P3、P4确定截面的最小四边形宽度，P1、P2确定截面的最大四边形宽度，计算出坡口深度及梯形面积，将坡口截面划分成N个四边形截面面积，面积均等划分或每个四边形等高划分，可设置最小的截面面积，
当坡口是V形时，P3、P4相同，根据P1、P2确定截面的最大三角形宽度，计算出坡口深度及三角形面积，再根据每层每道焊缝成形高度相等或每层每道焊缝成形面积相等原则划分出高度均等或面积均等的一个三角形截面和N个四边形截面。
可以理解的是，三角形截面和四边形截面的高度、面积不能超出焊缝数据库中预先设定的范围最大和最小限值。
A2、根据各个坡口截面的多个填充截面，获取焊接工艺参数。
具体的，工控一体机通过焊道自适应规划软件根据每层每道的填充截面及预先存储的焊接专家库中焊缝填充量、焊接电流、送丝速度、焊接速度等的相互关系计算出焊接工艺参数(主要是焊接速度、焊枪角度与摆动宽度、摆动频率等)。
例如：焊接摆动宽度会根据焊接填充量的不同而调整，而且相同填充量时截面不同，摆动宽度也不同；截面宽而低则摆动宽度相对小，截面窄而高则摆动宽度相对大。
需要说明的是，步骤A1和步骤A2可以采用其它现有的焊道规划技术，本发明对此不做具体限定。
A3、根据焊接工艺参数和分段后的多个坡口截面数据的坐标，生成机器人可执行的用于焊接控制的程序模块。
A4、将程序模块发送给机器人控制器。
具体的，将工艺参数及焊接轨迹的分段坐标生成机器人可直接执行的程序模块(文件名以.mod为后缀)。然后，基于机器人PCSDK接口发送至机器人控制器中的程序文件夹下。
机器人控制器还用于执行步骤S6。
S6、根据用于焊接控制的程序模块，控制工业机器人移动焊接系统的焊枪，以及控制焊接系统工作，以对焊缝坡口进行焊接。
具体的，机器人控制器通过动态加载程序模块的方式自动执行多层多道焊接。
本发明实施例的自适应焊接系统通过先对焊缝的坡口截面数据进行过滤和分段处理，然后再进行焊接参数规划，大大缩短了编程时间，提高了编程效率。
此外，本发明实施例的自适应焊接系统可适配多种类型规格的V形、梯形的坡口尺寸。其中，检测V型坡口尺寸范围为20～50mm。通过数据扩容，实际坡口尺寸范围已可达到20～100mm。并且，系统稳定运行，焊缝轨迹精度<±0.5mm。能够满足坡口宽度误差<±10％范围内的焊缝焊接成形余高0～3mm。
实施例二、
请参阅图1、本发明实施例提供了一种坡口焊的自适应焊接方法，其可由工业机器人的机器人控制器来执行。特别地，由机器人控制器中的一个或多个处理器来执行，以实现步骤S1至步骤S6。
S1、控制工业机器人沿着焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，获取焊缝起弧点和焊缝收弧点。
S2、根据焊缝起弧点和焊缝收弧点，控制工业机器人沿着焊缝方向以预设速度移动焊缝扫描传感器进行焊缝坡口扫描，获取沿着焊缝方向的多个坡口截面数据。
S3、根据沿着焊缝方向的多个坡口截面数据进行滤波，获取滤波后的多个坡口截面数据。
S4、根据滤波后的多个坡口截面数据，进行线段拟合，并根据线段拟合得到的线段的变化率对焊缝进行分段，获取分段后的多个坡口截面数据。其中，每段焊缝只保留第一个坡口截面和最后一个坡口截面。
S5、将分段后的多个坡口截面数据发送至工控一体机。
S6、接收用于焊接控制的程序模块，并根据用于焊接控制的程序模块，控制工业机器人移动焊接系统的焊枪，以及控制焊接系统工作，以对焊缝坡口进行焊接。其中，用于焊接控制的程序模块为工控一体机接收到机器人控制器发送的分段后的多个坡口截面数据之后，根据分段后的多个坡口截面数据进行多层多道图形分割，获取各个坡口截面的填充截面，然后根据各个坡口截面的多个填充截面，获取焊接工艺参数，再然后根据焊接工艺参数和坡口截面数据的坐标，生成机器人可执行的用于焊接控制的程序模块，最后发送给机器人控制器的。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，步骤S1具体包括步骤S11和步骤S12。
S11、控制工业机器人从无焊缝位置处沿焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，当焊缝扫描传感器的扫描数据出现焊缝特征时，记录当前坐标为焊缝起弧点。
S12、控制工业机器人从焊缝位置处沿焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，当焊缝扫描传感器的扫描数据丢失焊缝特征时，记录当前坐标为焊缝收弧点。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，步骤S3具体包括步骤S31和步骤S32。
S31、将多个坡口截面数据分别和焊缝数据库中的截面模板进行开口、底部宽度和深度对比，将超出阈值的截面进行修正或删除，获取阈值过滤后的多个坡口截面数据。其中，坡口截面数据包括坡口的边角点坐标。
S32、将阈值过滤后的多个坡口截面数据，以先扫描的截面为基准计算后面扫描的截面的变化率，将变化率超出阈值的截面进行修正或删除，获取滤波后的多个坡口截面数据。其中，第二个截面以第一截面为基准、第三个截面开始以前两个截面的综合值为基准。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，步骤S4具体包括步骤S41和步骤S42。
S41、根据滤波后的多个坡口截面数据，对坡口的边角点坐标采用最小二乘法进行线段拟合，以获取线段的变化斜率。
S42、根据变化斜率对焊缝进行分段，保留每个分段的第一个坡口截面和最后一个坡口截面，获取分段后的多个坡口截面数据。
实施例三、
请参阅图4、本发明实施例提供了一种坡口焊的自适应焊接装置，其包含：
起收弧点获取模块1，用于控制工业机器人沿着焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，获取焊缝起弧点和焊缝收弧点。
截面数据获取模块2，用于根据焊缝起弧点和焊缝收弧点，控制工业机器人沿着焊缝方向以预设速度移动焊缝扫描传感器进行焊缝坡口扫描，获取沿着焊缝方向的多个坡口截面数据。
滤波模块3，用于根据沿着焊缝方向的多个坡口截面数据进行滤波，获取滤波后的多个坡口截面数据。
分段模块4，用于根据滤波后的多个坡口截面数据，进行线段拟合，并根据线段拟合得到的线段的变化率对焊缝进行分段，获取分段后的多个坡口截面数据。其中，每段焊缝只保留第一个坡口截面和最后一个坡口截面。
程序发送模块5，用于将分段后的多个坡口截面数据发送至工控一体机。
程序执行模块6，用于接收用于焊接控制的程序模块，并根据用于焊接控制的程序模块，控制工业机器人移动焊接系统的焊枪，以及控制焊接系统工作，以对焊缝坡口进行焊接。其中，用于焊接控制的程序模块为工控一体机在接收到机器人控制器发送的分段后的多个坡口截面数据之后，根据分段后的多个坡口截面数据进行多层多道图形分割，获取各个坡口截面的填充截面。然后根据各个坡口截面的多个填充截面，获取焊接工艺参数。再然后根据焊接工艺参数和坡口截面数据的坐标，生成机器人可执行的用于焊接控制的程序模块。最后发送给机器人控制器。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，起收弧点获取模块1具体包括：
焊缝起弧点获取单元，用于控制工业机器人从无焊缝位置处沿焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，当焊缝扫描传感器的扫描数据出现焊缝特征时，记录当前坐标为焊缝起弧点。
焊缝收弧点获取单元，用于控制工业机器人从焊缝位置处沿焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，当焊缝扫描传感器的扫描数据丢失焊缝特征时，记录当前坐标为焊缝收弧点。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，滤波模块3具体包括：
第一滤波单元，用于将多个坡口截面数据分别和焊缝数据库中的截面模板进行开口、底部宽度和深度对比，将超出阈值的截面进行修正或删除，获取阈值过滤后的多个坡口截面数据。其中，坡口截面数据包括坡口的边角点坐标。
第二滤波单元，用于将阈值过滤后的多个坡口截面数据，以先扫描的截面为基准计算后面扫描的截面的变化率，将变化率超出阈值的截面进行修正或删除，获取滤波后的多个坡口截面数据。其中，第二个截面以第一截面为基准、第三个截面开始以前两个截面的综合值为基准。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，分段模块4具体包括：
拟合单元，用于根据滤波后的多个坡口截面数据，对坡口的边角点坐标采用最小二乘法进行线段拟合，以获取线段的变化斜率。
分段单元，用于根据变化斜率对焊缝进行分段，保留每个分段的第一个坡口截面和最后一个坡口截面，获取分段后的坡口截面数据。
在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块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，本发明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，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述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(ROM，Read-On l y Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种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：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
实施例中提及的“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些内容以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种坡口焊的自适应焊接系统，其特征在于，包含工控一体机、与所述工控一体机电连接的焊缝扫描传感器和机器人控制器、与所述机器人控制器电连接的工业机器人和焊接系统；所述焊缝扫描传感器和所述焊接系统的焊枪配置于所述工业机器人；所述机器人控制器能够和所述工控一体机之间进行通讯，以至少获取所述焊缝扫描传感器的扫描数据；所述工控一体机安装有焊道自适应规划软件；
所述机器人控制器用于：
控制工业机器人沿着焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，获取焊缝起弧点和焊缝收弧点；
根据所述焊缝起弧点和所述焊缝收弧点，控制工业机器人沿着焊缝方向以预设速度移动所述焊缝扫描传感器进行焊缝坡口扫描，获取沿着焊缝方向的多个坡口截面数据；
根据所述沿着焊缝方向的多个坡口截面数据进行滤波，获取滤波后的多个坡口截面数据；
根据所述滤波后的多个坡口截面数据，进行线段拟合，并根据线段拟合得到的线段的变化率对焊缝进行分段，获取分段后的多个坡口截面数据；其中，每段焊缝只保留第一个坡口截面和最后一个坡口截面；
将所述分段后的多个坡口截面数据发送至所述工控一体机；
所述工控一体机用于：
根据所述分段后的多个坡口截面数据进行多层多道图形分割，获取各个坡口截面的填充截面；
根据所述各个坡口截面的多个填充截面，获取焊接工艺参数；
根据所述焊接工艺参数和所述分段后的多个坡口截面数据的坐标，生成机器人可执行的用于焊接控制的程序模块；
将所述程序模块发送给所述机器人控制器；
所述机器人控制器还用于：
根据所述用于焊接控制的程序模块，控制工业机器人移动焊接系统的焊枪，以及控制焊接系统工作，以对焊缝坡口进行焊接。
2.根据权利要求1所述一种坡口焊的自适应焊接系统，其特征在于，控制工业机器人沿着焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，获取焊缝起弧点和焊缝收弧点，具体包括：
控制工业机器人从无焊缝位置处沿焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，当焊缝扫描传感器的扫描数据出现焊缝特征时，记录当前坐标为焊缝起弧点；
控制工业机器人从焊缝位置处沿焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，当焊缝扫描传感器的扫描数据丢失焊缝特征时，记录当前坐标为焊缝收弧点。
3.根据权利要求1所述一种坡口焊的自适应焊接系统，其特征在于，根据所述沿着焊缝方向的多个坡口截面数据进行滤波，获取滤波后的多个坡口截面数据，具体包括：
将所述沿着焊缝方向的多个坡口截面数据分别和焊缝数据库中的截面模板进行开口、底部宽度和深度对比，将超出阈值的截面进行修正或删除，获取阈值过滤后的多个坡口截面数据；其中，坡口截面数据包括坡口的边角点坐标；
将所述阈值过滤后的多个坡口截面数据，以先扫描的截面为基准计算后面扫描的截面的变化率，将变化率超出阈值的截面进行修正或删除，获取滤波后的多个坡口截面数据；其中，第二个截面以第一截面为基准、第三个截面开始以前两个截面的综合值为基准。
4.根据权利要求1所述一种坡口焊的自适应焊接系统，其特征在于，根据所述滤波后的多个坡口截面数据，进行线段拟合，并根据线段拟合得到的线段的变化率对焊缝进行分段，获取分段后的多个坡口截面数据，具体包括：
根据所述滤波后的多个坡口截面数据，对坡口的边角点坐标采用最小二乘法进行线段拟合，以获取线段的变化斜率；
根据所述变化斜率对焊缝进行分段，保留每个分段的第一个坡口截面和最后一个坡口截面，获取分段后的多个坡口截面数据。
5.根据权利要求1所述一种坡口焊的自适应焊接系统，其特征在于，根据所述分段后的多个坡口截面数据进行多层多道图形分割，获取各个坡口截面的填充截面，具体包括：
分别对所述分段后的多个坡口截面数据执行以下操作，进行多层多道图形分割，以获取各个坡口截面的填充截面；
根据坡口截面数据，计算坡口深度和截面面积；
根据所述坡口深度和所述截面面积，将所述坡口截面划分为等高或等面积的多个填充截面；其中，坡口截面为梯形时，多个填充截面为多个四边形；坡口截面为三角形时，多个填充截面为一个三角形和多个四边形。
6.一种坡口焊的自适应焊接方法，其特征在于，
控制工业机器人沿着焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，获取焊缝起弧点和焊缝收弧点；
根据所述焊缝起弧点和所述焊缝收弧点，控制工业机器人沿着焊缝方向以预设速度移动所述焊缝扫描传感器进行焊缝坡口扫描，获取沿着焊缝方向的多个坡口截面数据；
根据所述沿着焊缝方向的多个坡口截面数据进行滤波，获取滤波后的多个坡口截面数据；
根据所述滤波后的多个坡口截面数据，进行线段拟合，并根据线段拟合得到的线段的变化率对焊缝进行分段，获取分段后的多个坡口截面数据；其中，每段焊缝只保留第一个坡口截面和最后一个坡口截面；
将所述分段后的多个坡口截面数据发送至所述工控一体机；
接收用于焊接控制的程序模块，并根据所述用于焊接控制的程序模块，控制工业机器人移动焊接系统的焊枪，以及控制焊接系统工作，以对焊缝坡口进行焊接；其中，所述用于焊接控制的程序模块为工控一体机接收到机器人控制器发送的所述分段后的多个坡口截面数据之后，根据所述分段后的多个坡口截面数据进行多层多道图形分割，获取各个坡口截面的填充截面，然后根据所述各个坡口截面的多个填充截面，获取焊接工艺参数，再然后根据所述焊接工艺参数和所述分段后的多个坡口截面数据的坐标，生成机器人可执行的用于焊接控制的程序模块，最后发送给机器人控制器的。
7.一种坡口焊的自适应焊接装置，其特征在于，包含：
起收弧点获取模块，用于控制工业机器人沿着焊缝方向移动焊缝扫描传感器进行移动寻位，获取焊缝起弧点和焊缝收弧点；
截面数据获取模块，用于根据所述焊缝起弧点和所述焊缝收弧点，控制工业机器人沿着焊缝方向以预设速度移动所述焊缝扫描传感器进行焊缝坡口扫描，获取沿着焊缝方向的多个坡口截面数据；
滤波模块，用于根据所述沿着焊缝方向的多个坡口截面数据进行滤波，获取滤波后的多个坡口截面数据；
分段模块，用于根据所述滤波后的多个坡口截面数据，进行线段拟合，并根据线段拟合得到的线段的变化率对焊缝进行分段，获取分段后的多个坡口截面数据；其中，每段焊缝只保留第一个坡口截面和最后一个坡口截面；
程序发送模块，用于将所述分段后的多个坡口截面数据发送至所述工控一体机；
程序执行模块，用于接收用于焊接控制的程序模块，并根据所述用于焊接控制的程序模块，控制工业机器人移动焊接系统的焊枪，以及控制焊接系统工作，以对焊缝坡口进行焊接；其中，所述用于焊接控制的程序模块为工控一体机在接收到机器人控制器发送的所述分段后的多个坡口截面数据之后，根据所述分段后的多个坡口截面数据进行多层多道图形分割，获取各个坡口截面的填充截面；然后根据所述各个坡口截面的多个填充截面，获取焊接工艺参数；再然后根据所述焊接工艺参数和所述分段后的多个坡口截面数据的坐标，生成机器人可执行的用于焊接控制的程序模块；最后发送给机器人控制器。
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