CN117991646B - 基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法及系统，属于汽车制造领域，其中方法包括：获取第一夹持件，确定第一夹持端；在第一夹持端设置气囊垫，设置微型贴片压力传感器；确定用于夹持被加工零部件的预设位姿向量，进行移动，并进行压力传感，输出实时压力传感数据；建立双约束评估寻优器，获取寻优得到的位移调整向量，对第一夹持件进行姿态调整。本申请解决了现有技术中机械夹持件直接接触汽车零部件光滑表面进行加工控制，容易造成磨损划痕，导致加工质量低的技术问题，达到了通过设置气囊垫和压力传感器，基于双约束评估寻优器，有效控制汽车零部件的加工过程，保护被加工零部件的表面完整性和光洁度，提高加工质量的技术效果。

Description

基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车制造领域，具体涉及基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法及系统。

背景技术

随着汽车工业的不断发展，对汽车零部件的加工精度和表面质量要求日益提高，零部件表面的完好性和光洁度越来越受到重视。现有技术中，在汽车零部件加工过程中，通常需要使用机械夹持装置来夹持和翻转被加工零部件。然而，由于汽车零部件表面多为光滑金属或镀层表面，机械夹持件直接与零部件表面接触时极易造成表面磨损、划痕或其他损伤，从而影响零部件的外观质量和加工精度，导致汽车零部件的加工质量低。

发明内容

本申请通过提供了基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法及系统，旨在解决现有技术中机械夹持件直接接触汽车零部件光滑表面进行加工，容易造成磨损划痕，导致加工质量低的技术问题。

鉴于上述问题，本申请提供了基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法及系统。

本申请公开的第一个方面，提供了基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法，该方法包括：获取用于汽车零部件加工翻转装置的第一夹持件；根据第一夹持件的作业方式确定第一夹持端，第一夹持端为第一夹持件与被加工零部件表面接触的端；在第一夹持端设置气囊垫，并在第一夹持端与气囊垫之间设置微型贴片压力传感器；确定汽车零部件加工翻转装置用于夹持被加工零部件的预设位姿向量，基于预设位姿向量进行移动，并根据微型贴片压力传感器进行压力传感，输出实时压力传感数据；建立双约束评估寻优器，根据双约束评估寻优器，获取寻优得到的位移调整向量，根据位移调整向量对第一夹持件进行姿态调整。

本申请公开的另一个方面，提供了基于位姿调整的汽车零部件加工控制系统，该系统包括：夹持件获取模块，用于获取用于汽车零部件加工翻转装置的第一夹持件；夹持端确定模块，用于根据第一夹持件的作业方式确定第一夹持端，第一夹持端为第一夹持件与被加工零部件表面接触的端；传感器设置模块，用于在第一夹持端设置气囊垫，并在第一夹持端与气囊垫之间设置微型贴片压力传感器；预设位姿移动模块，用于确定汽车零部件加工翻转装置用于夹持被加工零部件的预设位姿向量，基于预设位姿向量进行移动，并根据微型贴片压力传感器进行压力传感，输出实时压力传感数据；姿态调整模块，用于建立双约束评估寻优器，根据双约束评估寻优器，获取寻优得到的位移调整向量，根据位移调整向量对第一夹持件进行姿态调整。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了获取用于汽车零部件加工的翻转装置的第一夹持件，以便在该夹持件上实施后续的改进；根据第一夹持件的作业方式确定第一夹持端，即第一夹持件与被加工零部件表面实际接触的一端，为在该夹持端进行改进奠定基础；在第一夹持端设置气囊垫，气囊垫具有缓冲作用，可以避免硬质夹持件直接接触和挤压汽车零部件表面，从而降低对汽车零部件造成损伤的风险；在第一夹持端与气囊垫之间设置微型贴片压力传感器，以检测夹持件与被加工零部件之间的实时压力传感数据；确定汽车零部件加工翻转装置夹持被加工零部件的预设位姿向量，按预设位姿向量进行移动时，根据微型贴片压力传感器输出实时压力传感数据，以检测压力是否超过允许范围；建立双约束评估寻优器进行分析评估，自动寻优获取位移调整向量；根据获得的位移调整向量对第一夹持件的位姿进行自适应调整，使其与被加工零部件的接触压力维持在合理范围内，从而有效避免对零部件表面造成损伤，确保加工质量的技术方案，解决了现有技术中机械夹持件直接接触汽车零部件光滑表面进行加工控制，容易造成磨损划痕，导致加工质量低的技术问题，达到了通过设置气囊垫和压力传感器，基于双约束评估寻优器，有效控制汽车零部件的加工过程，保护被加工零部件的表面完整性和光洁度，提高加工质量的技术效果。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

图1为本申请实施例提供了基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法的一种流程示意图。

图2为本申请实施例提供了基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法中获取夹持紧固度的一种流程示意图。

图3为本申请实施例提供了基于位姿调整的汽车零部件加工控制系统的一种结构示意图。

附图标记说明：夹持件获取模块11，夹持端确定模块12，传感器设置模块13，预设位姿移动模块14，姿态调整模块15。

具体实施方式

本申请提供的技术方案总体思路如下：

本申请实施例提供了基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法及系统。首先，在汽车零部件加工翻转装置的夹持件与被加工零部件的夹持端，设置了具有缓冲作用的气囊垫，并在夹持端与气囊垫之间嵌入微型压力传感器。一方面，气囊垫可以避免硬质夹持件直接接触和挤压汽车零部件表面，降低对汽车零部件造成损伤的风险；另一方面，微型压力传感器可以实时检测夹持件与汽车零部件之间的接触压力情况。进而，确定汽车零部件加工翻转装置用于夹持被加工零部件的预设位姿向量，按照该位姿进行夹持动作时，根据微型压力传感器输出实时压力传感数据，以检测接触压力是否超过允许范围。然后，建立双约束评估寻优器，自动寻优获取位移调整向量，再根据获得的位移调整向量，对夹持件的实际位姿进行自适应调整，使其与被加工零部件的接触压力维持在合理范围内，从而有效避免对零部件表面造成损伤，确保加工质量。

在介绍了本申请基本原理后，下面将结合说明书附图来具体介绍本申请的各种非限制性的实施方式。

实施例一

如图1所示，本申请实施例提供了基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法，该方法包括：

获取用于汽车零部件加工翻转装置的第一夹持件；

在本申请实施例中，在汽车零部件加工翻转装置中确定第一夹持件，该第一夹持件是指用于夹持被加工零部件的机械手。第一夹持件可以采用多种形式，例如机械手指、夹爪等；其材料可以是金属、树脂等，以满足足够的强度和耐磨性；第一夹持件的外形及尺寸可根据被加工零部件的形状和尺寸进行适应性配置。

优选地，第一夹持件为可拆卸夹持件，以便根据不同的加工需求更换不同规格的第一夹持件，对第一夹持件的结构和材料进行适当选择，提高加工灵活性。

在确定汽车零部件加工翻转装置要加工的汽车零部件后，从汽车零部件加工翻转装置的夹持件库中按需调取所需的第一夹持件并安装就位，从而确定第一夹持件，是实施后续夹持与位姿调整前提。

根据所述第一夹持件的作业方式确定第一夹持端，所述第一夹持端为所述第一夹持件与被加工零部件表面接触的端；

在本申请实施例中，确定第一夹持件后，获取第一夹持件的作业方式，并以此确定第一夹持端，该第一夹持端是指第一夹持件与被加工零部件表面实际接触的一端。其中，第一夹持件的作业方式可以是平行夹持、旋转夹持、侧面夹持等，不同的作业方式决定了第一夹持端的位置。例如，对于平行夹持方式，第一夹持端位于第一夹持件的端部平面；对于旋转夹持方式，第一夹持端位于第一夹持件的侧面周向；对于侧面夹持方式，第一夹持端位于第一夹持件的侧面。通过确定第一夹持端的位置，是实现在第一夹持端设置气囊垫和微型贴片压力传感器的前提，只有将气囊垫和微型贴片压力传感器设置在第一夹持端，才能有效感知和响应第一夹持件与被加工零部件表面的接触状况。

优选地，第一夹持件具有标识第一夹持端的标记，以指示正确安装气囊垫和微型贴片压力传感器。本领域技术人员可根据具体的夹持方式和零部件形状，灵活确定第一夹持端的具体位置。

在所述第一夹持端设置气囊垫，并在所述第一夹持端与所述气囊垫之间设置微型贴片压力传感器；

在本申请实施例中，在确定第一夹持端后，将气囊垫安装到第一夹持端上，并在第一夹持端与气囊垫之间的空间内设置微型贴片压力传感器。

其中，气囊垫优选采用柔性材料制成，如橡胶、硅胶等，以在接触被加工零部件表面时起到缓冲保护作用，避免对被加工零部件表面造成损伤；该气囊垫的形状和尺寸根据第一夹持端的结构和被加工零部件的特征进行设计。

其中，微型贴片压力传感器用于实时检测第一夹持端与被加工零部件表面之间的接触压力；该微型贴片压力传感器的尺寸足够小巧，以便安装在第一夹持端与气囊垫之间的狭小空间内；该微型贴片压力传感器可采用压电陶瓷、压阻式等多种压力检测原理，能够快速响应压力变化并输出对应的电信号。

通过在第一夹持端设置气囊垫和微型压力传感器，可以实现对第一夹持件夹持被加工零部件时的压力进行实时监测，为根据压力调整夹持位姿提供数据基础。

优选地，微型压力传感器可设置为阵列式布局，以覆盖第一夹持端与气囊垫之间的全部接触区域，提高压力检测的完整性和准确性。本领域技术人员可根据具体情况对气囊垫和微型压力传感器的材料、形状、尺寸等参数进行优化设计。

确定所述汽车零部件加工翻转装置用于夹持所述被加工零部件的预设位姿向量，基于所述预设位姿向量进行移动，并根据所述微型贴片压力传感器进行压力传感，输出实时压力传感数据；

在本申请实施例中，配置好第一夹持端后，首先，确定汽车零部件加工翻转装置用于夹持被加工零部件的预设位姿向量，该预设位姿向量是指汽车零部件加工翻转装置的初始夹持姿态，包括第一夹持件的位置和方向信息；该预设位姿向量基于被加工零部件的形状、尺寸等特征，以及加工工序的要求，通过仿真、经验等方式预先确定，为第一夹持件提供了一个初始的、期望的夹持姿态。然后，基于所确定的预设位姿向量，控制汽车零部件加工翻转装置移动至对应的位置和方向，使第一夹持件处于预设夹持姿态。

在第一夹持件处于预设夹持姿态的同时，通过设置的微型贴片压力传感器检测第一夹持端与被加工零部件表面之间的接触压力，并实时输出为实时压力传感数据。该实时压力传感数据反映在预设位姿向量下，第一夹持件与被加工零部件之间的实际接触状况，为后续调整夹持位姿提供了依据。

建立双约束评估寻优器，根据所述双约束评估寻优器，获取寻优得到的位移调整向量，根据所述位移调整向量对所述第一夹持件进行姿态调整。

进一步的，双约束评估寻优器包括第一约束寻优条件和第二约束寻优条件；

其中，所述第一约束寻优条件为所述第一夹持件夹持所述被加工零部件时的夹持紧固度大于预设夹持紧固度；

所述第二约束寻优条件为所述第一夹持件夹持所述被加工零部件时的夹持损伤度小于预设夹持损伤度。

在本申请实施例中，建立双约束评估寻优器，用于同时评估第一夹持件的夹持紧固度和夹持损伤度，并寻优获取位移调整向量，以调整第一夹持件的姿态。该双约束评估寻优器的约束条件分别为第一约束寻优条件和第二约束寻优条件，这两个约束寻优条件分别对应了不同的优化目标。

其中，第一约束寻优条件为夹持紧固度大于一个预先设定的预设夹持紧固度，以保证夹持过程中零部件不会脱落；夹持紧固度是指第一夹持件根据预设位姿向量夹持被加工零部件时的夹紧力度，反映了夹持的稳定性和可靠性；该预设夹持紧固度根据被加工零部件的材质、重量、形状等参数，以及加工工序由专家组预先确定；若实际夹持紧固度小于或等于预设夹持紧固度，则不满足第一约束寻优条件，需要调整夹持姿态以增大夹持力。

其中，第二约束寻优条件为夹持损伤度小于预设夹持损伤度一个预先设定的预设夹持损伤度，以减小对被加工零部件的损伤；夹持损伤度是指第一夹持件根据预设位姿向量夹持被加工零部件时对被加工零部件表面造成的损伤程度，如压痕、划痕等；该预设夹持损伤度值根据被加工零部件表面的材质特性、加工精度要求等因素由专家组预先设定；若实际夹持损伤度大于或等于预设夹持损伤度，则不满足第二约束寻优条件，需调整夹持姿态以降低对被加工零部件表面的损伤。

随后，通过得到的实时压力传感数据确定预设位姿向量下，第一夹持件夹持被加工零部件的夹持紧固度和夹持损伤度，再由双约束评估寻优器根据夹持紧固度和夹持损伤度进行多次迭代计算，以寻找一个位移调整向量，使得在该位移调整向量指导下的夹持姿态，能够同时满足第一约束寻优条件和第二约束寻优条件。获得寻优得到的位移调整向量后，汽车零部件加工翻转装置将根据该位移调整向量对第一夹持件的位置和方向进行相应调整，达到优化夹持姿态的目的，从而实现自动化、智能化的姿态优化调整，提高夹持的稳定性和安全性，从而提高对被加工零部件的加工质量。

进一步的，双约束评估寻优器包括：

基于所述预设位姿向量控制所述第一夹持端进行作业，当完成所述预设位姿向量后，获取处于所述预设位姿向量下的夹持紧固度和夹持损伤度；

对所述夹持紧固度和所述夹持损伤度进行判断，若所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件均被满足，不激活所述双约束评估寻优器。

在一种可行的实施方式中，首先，根据确定的预设位姿向量，使汽车零部件加工翻转装置控制第一夹持件的第一夹持端移动至对应的位置和方向，进行被加工零部件的夹持作业。当第一夹持端完成了预设位姿向量指示的夹持动作后，获取此时的夹持紧固度和夹持损伤度数据，用于判断是否需要激活双约束评估寻优器进行姿态优化。

然后，对获取的夹持紧固度和夹持损伤度数据进行判断，判断夹持紧固度和夹持损伤度数据是否分别满足设定的第一约束寻优条件和第二约束寻优条件。如果夹持紧固度大于预设夹持紧固度，且夹持损伤度小于预设夹持损伤度，则说明第一约束寻优条件和第二约束寻优条件均被满足，此时，表示预设位姿向量指示的夹持姿态已经能够同时保证夹持稳定性和对被加工零部件表面的保护性。在这种情况下，将不激活双约束评估寻优器，维持当前的预设位姿向量对应的夹持姿态，无需进一步优化调整，从而节省计算资源，提高加工效率。

进一步的，双约束评估寻优器包括：

对所述夹持紧固度和所述夹持损伤度进行判断，若至少存在一个约束寻优条件不被满足，激活所述双约束评估寻优器；

所述双约束评估寻优器以所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件进行分段迭代寻优；

若所述第一约束寻优条件满足，所述第二约束寻优条件不满足时，分段迭代寻优的一个迭代过程包括：

先根据所述第二约束寻优条件的夹持损伤度差为寻优目标，输出一次寻优位姿向量，再基于所述一次寻优位姿向量判断是否仍然满足所述第一约束寻优条件；

若不满足所述第一约束寻优条件，根据所述第一约束寻优条件的夹持紧固差为寻优目标输出二次寻优位姿向量，直至所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件均被满足。

在一种可行的实施方式中，当第一夹持端完成了预设位姿向量指示的夹持动作后，获取此时的夹持紧固度和夹持损伤度数据，判断夹持紧固度和夹持损伤度数据是否分别满足设定的第一约束寻优条件和第二约束寻优条件。如果夹持紧固度小于或等于预设夹持紧固度，则第一约束寻优条件不满足；如果夹持损伤度大于或等于预设夹持损伤度，则第二约束寻优条件不满足；只要第一约束寻优条件和第二约束寻优条件有任意一个不满足，则激活双约束评估寻优器，以优化调整当前的预设位姿向量对应的夹持姿态。只有在预设位姿向量无法同时满足第一约束寻优条件和第二约束寻优条件时，才需要启动双约束评估寻优器的优化调整策略，避免不必要的计算开销。

此时，双约束评估寻优器将以设定的第一约束寻优条件和第二约束寻优条件作为寻优目标，进行分段迭代的寻优过程。所谓分段迭代寻优，是指在一个完整的迭代周期内，将两个约束寻优条件的优化分成若干个阶段有序进行，而非同时统一优化；每个阶段优化一个约束寻优条件，形成一个子迭代过程；多个子迭代过程依次迭代，最终达到同时满足两个约束寻优条件；在每个子迭代过程中，双约束评估寻优器将根据当前不满足的约束寻优条件，构建相应的寻优目标和优化目标函数，并应用如遗传算法、粒子群等智能优化算法进行寻优计算，输出满足约束寻优条件的寻优位姿向量。各个子迭代过程的寻优位姿向量输出将作为下一阶段优化的初始值，直至最终输出能够同时满足两个约束寻优条件的寻优位姿向量。通过采用分段迭代寻优的方式，可以避免两个约束寻优条件之间的耦合和矛盾影响寻优收敛，提高寻优的稳定性和效率。

如果第一约束寻优条件满足，但第二约束寻优条件不满足时，双约束评估寻优器将采取以下分段迭代寻优策略。首先，以满足第二约束寻优条件为当前的寻优目标，即将夹持损伤度与预设夹持损伤度之间的差值作为优化目标函数。然后，双约束评估寻优器进行一次迭代运算，输出一次寻优位姿向量，在一次寻优位姿向量指导下的夹持姿态，将减小夹持损伤度，使其满足第二约束寻优条件的要求。输出一次寻优位姿向量后，基于该一次寻优位姿向量，判断在一次寻优位姿向量对应的新的夹持姿态下，之前已满足的第一约束寻优条件是否仍然满足。如果第一约束寻优条件仍然满足，则说明一次寻优位姿向量能够同时兼顾第一约束寻优条件和第二约束寻优条件，可以作为本次寻优的最终输出。

如果输出的一次寻优位姿向量导致之前已满足的第一约束寻优条件不再满足，则需要进一步迭代优化，即以满足第一约束寻优条件为新的寻优目标，即将夹持紧固度与预设夹持紧固度之间的差值作为优化目标函数。然后，双约束评估寻优器将基于输出的一次寻优位姿向量，进行新一轮迭代运算，输出二次寻优位姿向量。该二次寻优位姿向量对应的第一夹持件姿态可使夹持紧固度能够重新满足第一约束寻优条件的要求。如果在二次寻优位姿向量下，第一约束寻优条件满足，但第二约束寻优条件不满足，则需要再次根据第二约束寻优条件的夹持损伤度差为寻优目标，输出三次寻优位姿向量。如此反复迭代，分阶段优化夹持紧固度和夹持损伤度，直至同时找到能够使第一约束寻优条件和第二约束寻优条件均被满足的寻优位姿向量为止。

通过分段迭代寻优策略，可以确保在满足一个约束寻优条件的同时，不会影响另一个约束寻优条件的满足程度，从而通过不断交替优化目标，最终达到平衡，获得同时满足两个约束寻优条件的寻优位姿向量。

进一步的，本申请实施例还包括：

若所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件均不被满足，分段迭代寻优的一个寻优过程包括：

先确定所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件中差值较大的一方作为寻优目标，输出一次寻优位姿向量，再固定所述一次寻优位姿向量对差值较小的一方进行寻优，直至所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件均被满足。

在一种可行的实施方式中，如果第一约束寻优条件不满足，同时第二约束寻优条件也不满足时，双约束评估寻优器将采取以下分段迭代寻优策略。首先，确定夹持紧固度和夹持损伤度中，哪一个具体需要满足的约束寻优条件的差值更大，将差值较大的一方对应的约束寻优条件作为当前迭代的寻优目标，即获取夹持紧固度和预设夹持紧固度的绝对差值，作为紧固度绝对差值，以及夹持损伤度和预设夹持损伤度的绝对差值，作为损伤度绝对差值，比较紧固度绝对差值和损伤度绝对差值的大小，如果紧固度绝对差值大于损伤度绝对差值，则将满足第一约束寻优条件作为寻优目标，如果损伤度绝对差值大于紧固度绝对差值，则将满足第二约束寻优条件作为寻优目标。

然后，双约束评估寻优器按照当前确定的寻优目标进行一次迭代运算，输出一次寻优位姿向量，使得在一次寻优位姿向量指导下的夹持姿态，能够优先最大程度地满足差值较大的约束寻优条件。接下来，基于该一次寻优位姿向量，对另一个差值较小的约束寻优条件进行进一步的寻优计算，输出二次寻优位姿向量，以满足差值较小的约束寻优条件。如果在二次寻优位姿向量下，两个约束寻优条件仍未完全满足，则再次重复分段迭代寻优过程，直至找到能够同时满足两个约束寻优条件的寻优位姿向量。

通过每次迭代优先优化差值较大的约束寻优条件，使其快速接近目标值，而对于已经接近的另一个约束寻优条件，则在已有优化结果的前提下进行精细调整，这种先粗后精的分段迭代寻优方式，能够加快整体收敛速度，提高求解效率。

进一步的，如图2所示，本申请实施例还包括：

所述双约束评估寻优器与夹持紧固评估模型连接；

获取样本零部件，并采集所述样本零部件的训练特征数据集，所述训练特征数据集包括零部件表面曲度样本特征、零部件质量样本特征以及标识夹持掉落概率的标识信息；

初始化全连接网络；

根据所述训练特征数据集对所述初始化全连接网络进行训练至收敛，得到所述夹持紧固评估模型；

再将所述被加工零部件的表面曲度特征和零部件质量特征输入所述夹持紧固评估模型中，基于对应的夹持掉落概率输出夹持紧固度。

在一种可行的实施方式中，双约束评估寻优器与夹持紧固评估模型连接。该夹持紧固评估模型是根据被加工零部件的特征信息，评估在不同夹持姿态下第一夹持件夹持该被加工零部件时的夹持紧固度，并将评估结果输出给双约束评估寻优器。双约束评估寻优器在进行迭代寻优计算时，参考夹持紧固评估模型输出的夹持紧固度，判断其是否满足第一约束寻优条件，即夹持紧固度是否大于预设夹持紧固度的要求。

为构建夹持紧固评估模型，首先，获取一批具有不同形状、材质、重量等特征的样本零部件，这些样本零部件覆盖实际加工过程中可能遇到的各种零部件情况，以提高训练数据的代表性。然后，利用三维扫描手段，获取样本零部件表面的曲率和形状信息，构成零部件表面曲度样本特征；并准确测量每个样本零部件的重量，构成零部件质量样本特征；同时对于每个样本零部件，在不同的夹持条件下，通过实验或仿真的方式获得其发生掉落的概率值，作为标识夹持掉落概率。随后，将每个样本零部件的零部件表面曲度样本特征、零部件质量样本特征以及标识夹持掉落概率进行汇总，构成样本零部件的训练特征数据集。接着，通过采用如高斯分布初始化、Xavier初始化等随机初始化方法初始化一个全连接网络，该全连接网络由多个全连接层组成，每个全连接层中，神经元与上一层的所有神经元相连，形成密集连接的网络拓扑。接着，以训练特征数据集中的零部件表面曲度样本特征、零部件质量样本特征作为输入特征，以标识夹持掉落概率的标识信息作为监督标签；构建损失函数，该损失函数测量输出的预测值与对应的标识夹持掉落概率之间的差异；选择优化算法，如随机梯度下降等，并设置合理的学习率、正则化策略等超参数；基于损失函数和优化算法，对全连接网络的连接权重和偏置项进行有监督的反向传播训练更新；反复迭代训练，直至全连接网络在验证集上的损失函数值达到稳定，从而得到夹持紧固评估模型。

之后，对被加工零部件通过三维扫描获得表面曲度特征，通过电子称重设备获取零部件质量特征。随后，将获取的被加工零部件的表面曲度特征和零部件质量特征输入已训练好的夹持紧固评估模型中，夹持紧固评估模型内部的全连接网络将进行前向计算，输出对应预测的夹持掉落概率，反映在当前条件下，被加工零部件发生掉落的可能性大小，夹持掉落概率越大，则夹持紧固度越小。然后，对基于微型贴片压力传感器采集到实时压力传感数据，进行平滑滤波处理，获得平滑化的实时压力曲线，并从实时压力曲线中提取压力特征值，如最大压力值、压力方差等。继而，根据夹持掉落概率和压力特征值，查找事先建立的紧固度规则库，输出对应的夹持紧固度。其中，紧固度规则库是由专家经验总结获得的一系列不同夹持掉落概率和不同压力特征值与不同夹持紧固度的对应规则。

进一步的，本申请实施例还包括：

所述双约束评估寻优器与夹持损伤评估模型连接；

获取样本零部件，并采集样本零部件的训练特征数据集，所述训练特征数据集包括零部件表面材料样本特征、所述第一夹持件与所述样本零部件的接触面大小样本特征以及标识夹持受损缺陷程度的标识信息；

初始化全连接网络；

根据所述训练特征数据集对所述初始化全连接网络进行训练至收敛，得到所述夹持损伤评估模型；

再将所述被加工零部件的表面材料特征和接触面大小特征输入所述夹持损伤评估模型中，基于对应的夹持受损缺陷程度输出夹持损伤度。

在一种可行的实施方式中，双约束评估寻优器除了与夹持紧固评估模型连接外，还与夹持损伤评估模型具有连接关系。该夹持损伤评估模型是根据被加工零部件的特征信息，评估在不同夹持姿态下第一夹持件夹持该被加工零部件时对被加工零部件表面造成的损伤程度，并将评估结果输出给双约束评估寻优器。双约束评估寻优器在进行迭代寻优计算时，参考夹持损伤评估模型的结果，判断是否满足第二约束寻优条件，即夹持损伤度是否小于预设夹持损伤度的要求。

为了构建夹持损伤评估，首先，获取一批样本零部件，并基于这些样本零部件采集所需的训练特征数据集，该训练特征数据集包括零部件表面材料样本特征、第一夹持件与样本零部件的接触面大小样本特征、标识夹持受损缺陷程度的标识信息。其中，零部件表面材料样本特征反映零部件表面对压力、磨损的敏感程度，如硬度、柔性等；第一夹持件与样本零部件的接触面大小样本特征反映第一夹持件与样本零部件的接触面大小，夹持件与样本零部件接触面积越大，对样本零部件表面的压力越分散，损伤风险就越小；标识夹持受损缺陷程度的标识信息通过对每个样本零部件进行夹持实验，评估其在不同条件下的实际受损程度，作为训练标签使用。然后，初始化一个全连接网络，作为训练夹持损伤评估模型的基础，以拟合输入特征与损伤程度之间的复杂关系。接着，利用采集的样本零部件的训练特征数据集，对初始化的全连接网络进行有监督训练，使用标识夹持受损缺陷程度的标识信息作为监督信号，通过反向传播等算法不断调整网络参数，直至模型收敛，得到夹持损伤评估模型。

在实际加工过程中，将当前被加工零部件的表面材料特征和第一夹持件与其接触面大小特征输入已训练好的夹持损伤评估模型，夹持损伤评估模型输出对应的夹持受损缺陷程度。然后，调取实时压力传感数据对应的压力特征值，根据夹持受损缺陷程度和压力特征值，查找事先建立的损伤度规则库，输出对应的夹持紧固度。其中，损伤度规则库是由专家经验总结获得的一系列不同夹持受损缺陷程度和不同压力特征值与不同夹持损伤度的对应规则。

综上所述，本申请实施例所提供的基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法具有如下技术效果：

获取用于汽车零部件加工翻转装置的第一夹持件，确定需要改进和实施本方法的对象，为后续步骤奠定基础。根据第一夹持件的作业方式确定第一夹持端，第一夹持端为第一夹持件与被加工零部件表面接触的端，明确夹持件与被加工零部件表面的实际接触端，为在该端进行改进做准备。在第一夹持端设置气囊垫，并在第一夹持端与气囊垫之间设置微型贴片压力传感器，气囊垫具有缓冲作用，可避免硬质夹持件直接接触挤压零部件表面；压力传感器用于检测接触压力。确定汽车零部件加工翻转装置用于夹持被加工零部件的预设位姿向量，基于预设位姿向量进行移动，并根据微型贴片压力传感器进行压力传感，输出实时压力传感数据，从而可判断按预设位姿向量夹持时接触压力是否超范围，为进行位姿调整提供依据。建立双约束评估寻优器，根据双约束评估寻优器，获取寻优得到的位移调整向量，根据位移调整向量对第一夹持件进行姿态调整，通过寻优算法自动获得最佳的位移调整向量，并自适应调整夹持件位姿，使接触压力控制在合理范围，避免对零部件造成损伤，实现对汽车零部件的加工控制，提高加工质量。

实施例二

基于与前述实施例中基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法相同的发明构思，如图3所示，本申请实施例提供了基于位姿调整的汽车零部件加工控制系统，该系统包括：

夹持件获取模块11，用于获取用于汽车零部件加工翻转装置的第一夹持件；

夹持端确定模块12，用于根据所述第一夹持件的作业方式确定第一夹持端，所述第一夹持端为所述第一夹持件与被加工零部件表面接触的端；

传感器设置模块13，用于在所述第一夹持端设置气囊垫，并在所述第一夹持端与所述气囊垫之间设置微型贴片压力传感器；

预设位姿移动模块14，用于确定所述汽车零部件加工翻转装置用于夹持所述被加工零部件的预设位姿向量，基于所述预设位姿向量进行移动，并根据所述微型贴片压力传感器进行压力传感，输出实时压力传感数据；

姿态调整模块15，用于建立双约束评估寻优器，根据所述双约束评估寻优器，获取寻优得到的位移调整向量，根据所述位移调整向量对所述第一夹持件进行姿态调整。

进一步的，姿态调整模块15包括以下执行步骤：

所述双约束评估寻优器包括第一约束寻优条件和第二约束寻优条件；

其中，所述第一约束寻优条件为所述第一夹持件夹持所述被加工零部件时的夹持紧固度大于预设夹持紧固度；

所述第二约束寻优条件为所述第一夹持件夹持所述被加工零部件时的夹持损伤度小于预设夹持损伤度。

进一步的，姿态调整模块15还包括以下执行步骤：

基于所述预设位姿向量控制所述第一夹持端进行作业，当完成所述预设位姿向量后，获取处于所述预设位姿向量下的夹持紧固度和夹持损伤度；

对所述夹持紧固度和所述夹持损伤度进行判断，若所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件均被满足，不激活所述双约束评估寻优器。

进一步的，姿态调整模块15还包括以下执行步骤：

对所述夹持紧固度和所述夹持损伤度进行判断，若至少存在一个约束寻优条件不被满足，激活所述双约束评估寻优器；

所述双约束评估寻优器以所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件进行分段迭代寻优；

若所述第一约束寻优条件满足，所述第二约束寻优条件不满足时，分段迭代寻优的一个迭代过程包括：

先根据所述第二约束寻优条件的夹持损伤度差为寻优目标，输出一次寻优位姿向量，再基于所述一次寻优位姿向量判断是否仍然满足所述第一约束寻优条件；

若不满足所述第一约束寻优条件，根据所述第一约束寻优条件的夹持紧固差为寻优目标输出二次寻优位姿向量，直至所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件均被满足。

进一步的，本申请实施例还包括分段迭代寻优模块，该模块包括以下执行步骤：

若所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件均不被满足，分段迭代寻优的一个寻优过程包括：

先确定所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件中差值较大的一方作为寻优目标，输出一次寻优位姿向量，再固定所述一次寻优位姿向量对差值较小的一方进行寻优，直至所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件均被满足。

进一步的，本申请实施例还包括夹持紧固度获取模块，该模块包括以下执行步骤：

所述双约束评估寻优器与夹持紧固评估模型连接；

获取样本零部件，并采集所述样本零部件的训练特征数据集，所述训练特征数据集包括零部件表面曲度样本特征、零部件质量样本特征以及标识夹持掉落概率的标识信息；

初始化全连接网络；

根据所述训练特征数据集对所述初始化全连接网络进行训练至收敛，得到所述夹持紧固评估模型；

再将所述被加工零部件的表面曲度特征和零部件质量特征输入所述夹持紧固评估模型中，基于对应的夹持掉落概率输出夹持紧固度。

进一步的，本申请实施例还包括夹持紧固度获取模块，该模块包括以下执行步骤：

所述双约束评估寻优器与夹持损伤评估模型连接；

获取样本零部件，并采集样本零部件的训练特征数据集，所述训练特征数据集包括零部件表面材料样本特征、所述第一夹持件与所述样本零部件的接触面大小样本特征以及标识夹持受损缺陷程度的标识信息；

初始化全连接网络；

根据所述训练特征数据集对所述初始化全连接网络进行训练至收敛，得到所述夹持损伤评估模型；

再将所述被加工零部件的表面材料特征和接触面大小特征输入所述夹持损伤评估模型中，基于对应的夹持受损缺陷程度输出夹持损伤度。

综上所述的方法的任意步骤都可作为计算机指令或者程序存储在不设限制的计算机存储器中，并可以被不设限制的计算机处理器调用识别用以实现本申请实施例中的任一项方法，在此不做多余限制。

进一步的，综上所述的第一或第二可能不止代表次序关系，也可能代表某项特指概念，和/或指的是多个元素之间可单独或全部选择。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请及其等同技术的范围之内，则本申请意图包括这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取用于汽车零部件加工翻转装置的第一夹持件；

根据所述第一夹持件的作业方式确定第一夹持端，所述第一夹持端为所述第一夹持件与被加工零部件表面接触的端；

在所述第一夹持端设置气囊垫，并在所述第一夹持端与所述气囊垫之间设置微型贴片压力传感器；

确定所述汽车零部件加工翻转装置用于夹持所述被加工零部件的预设位姿向量，基于所述预设位姿向量进行移动，并根据所述微型贴片压力传感器进行压力传感，输出实时压力传感数据，其中，所述预设位姿向量基于被加工零部件的形状、尺寸特征，以及加工工序的要求，通过仿真、经验方式预先确定；

建立双约束评估寻优器，根据所述双约束评估寻优器，获取寻优得到的位移调整向量，根据所述位移调整向量对所述第一夹持件进行姿态调整；

其中，所述建立双约束评估寻优器，所述双约束评估寻优器包括第一约束寻优条件和第二约束寻优条件；

其中，所述第一约束寻优条件为所述第一夹持件夹持所述被加工零部件时的夹持紧固度大于预设夹持紧固度；

所述第二约束寻优条件为所述第一夹持件夹持所述被加工零部件时的夹持损伤度小于预设夹持损伤度；

所述双约束评估寻优器与夹持紧固评估模型连接，方法包括：

获取样本零部件，并采集所述样本零部件的训练特征数据集，所述训练特征数据集包括零部件表面曲度样本特征、零部件质量样本特征以及标识夹持掉落概率的标识信息；

初始化全连接网络；

根据所述训练特征数据集对所述初始化全连接网络进行训练至收敛，得到所述夹持紧固评估模型；

再将所述被加工零部件的表面曲度特征和零部件质量特征输入所述夹持紧固评估模型中，基于对应的夹持掉落概率输出夹持紧固度；

所述双约束评估寻优器与夹持损伤评估模型连接，方法包括：

获取样本零部件，并采集样本零部件的训练特征数据集，所述训练特征数据集包括零部件表面材料样本特征、所述第一夹持件与所述样本零部件的接触面大小样本特征以及标识夹持受损缺陷程度的标识信息；

初始化全连接网络；

根据所述训练特征数据集对所述初始化全连接网络进行训练至收敛，得到所述夹持损伤评估模型；

再将所述被加工零部件的表面材料特征和接触面大小特征输入所述夹持损伤评估模型中，基于对应的夹持受损缺陷程度输出夹持损伤度；

其中，根据所述双约束评估寻优器，获取寻优得到的位移调整向量，包括：

基于所述预设位姿向量控制所述第一夹持端进行作业，当完成所述预设位姿向量后，获取处于所述预设位姿向量下的夹持紧固度和夹持损伤度；

对所述夹持紧固度和所述夹持损伤度进行判断，若所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件均被满足，不激活所述双约束评估寻优器；

对所述夹持紧固度和所述夹持损伤度进行判断，若至少存在一个约束寻优条件不被满足，激活所述双约束评估寻优器；

所述双约束评估寻优器以所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件进行分段迭代寻优；

若所述第一约束寻优条件满足，所述第二约束寻优条件不满足时，分段迭代寻优的一个迭代过程包括：

先根据所述第二约束寻优条件的夹持损伤度差为寻优目标，输出一次寻优位姿向量，再基于所述一次寻优位姿向量判断是否仍然满足所述第一约束寻优条件；

若不满足所述第一约束寻优条件，根据所述第一约束寻优条件的夹持紧固差为寻优目标输出二次寻优位姿向量，直至所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件均被满足；

若所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件均不被满足，分段迭代寻优的一个寻优过程包括：

先确定所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件中差值较大的一方作为寻优目标，输出一次寻优位姿向量，再固定所述一次寻优位姿向量对差值较小的一方进行寻优，直至所述第一约束寻优条件和所述第二约束寻优条件均被满足。

2.基于位姿调整的汽车零部件加工控制系统，其特征在于，用于实施权利要求1所述的基于位姿调整的汽车零部件加工控制方法，所述系统包括：

夹持件获取模块，所述夹持件获取模块用于获取用于汽车零部件加工翻转装置的第一夹持件；

夹持端确定模块，所述夹持端确定模块用于根据所述第一夹持件的作业方式确定第一夹持端，所述第一夹持端为所述第一夹持件与被加工零部件表面接触的端；

传感器设置模块，所述传感器设置模块用于在所述第一夹持端设置气囊垫，并在所述第一夹持端与所述气囊垫之间设置微型贴片压力传感器；

预设位姿移动模块，所述预设位姿移动模块用于确定所述汽车零部件加工翻转装置用于夹持所述被加工零部件的预设位姿向量，基于所述预设位姿向量进行移动，并根据所述微型贴片压力传感器进行压力传感，输出实时压力传感数据；

姿态调整模块，所述姿态调整模块用于建立双约束评估寻优器，根据所述双约束评估寻优器，获取寻优得到的位移调整向量，根据所述位移调整向量对所述第一夹持件进行姿态调整。