CN115042181B - 一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法及系统，方法包括：在获取中组立分段的多个分段焊缝的焊缝参数后，向机器人分配关于所述多个分段焊缝的焊缝参数的焊接任务；根据所述多个分段焊缝编辑成机器人的焊接顺序，其中，所述焊接顺序是多个船体焊缝单元排列顺序，每个所述船体焊缝单元包括至少一条分段焊缝；基于所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标生成机器人的焊接轨迹。本发明可以将焊缝划分成各个单元，在基于焊缝的坐标编辑成相应的焊缝轨迹，从而能根据轨迹控制机器人进行焊接，以提高焊接精度。

Description

一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法及系统

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，分别控制每个机器人对小组立工件进行焊接，然后再按照一定的装配顺序进行装配焊缝焊接，形成中组立分段。

在中组立装配焊接过程中，采用上述方式进行焊缝有如下技术问题，机器人的移动和焊接操作杂乱无章，导致焊接精度低，且焊接效果差。

发明内容

本发明实施例提供一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法及系统，能够解决目前在中组立装配焊接过程中，没有对应于不同的船体结构使用不同的焊接轨迹，因此焊接效果差的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法，所述方法包括：

在获取中组立分段的多个分段焊缝的焊缝参数后，向机器人分配关于所述多个分段焊缝的焊缝参数的焊接任务；

根据所述多个分段焊缝编辑成机器人的焊接顺序，其中，所述焊接顺序是多个船体焊缝单元排列顺序，每个所述船体焊缝单元包括至少一条分段焊缝；

基于所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标生成机器人的焊接轨迹。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述基于所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标生成机器人的焊接轨迹，包括：

利用所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标，分别生成立角焊轨迹和平角焊轨迹，得到多个立角焊轨迹和多个平角焊轨迹；

获取机器人的活动轨迹，将所述活动轨迹、所述多个立角焊轨迹和所述多个平角焊轨迹连接，得到焊接轨迹，其中，所述活动轨迹为机械臂末端焊枪的运动轨迹。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述立角焊轨迹的生成步骤具体为：

获取所述船体焊缝单元的船体原点坐标；

从所述原点坐标为起点，按照顺时针方向在所述船体焊缝单元所包含的至少一条分段焊缝中寻找为立角分段的焊缝，并获取所述立角分段的焊缝的立交焊缝坐标；

连接所述立交焊缝坐标形成立角焊轨迹。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述平角焊轨迹的生成步骤具体为：

获取所述船体焊缝单元的船体原点坐标；

从所述原点坐标为起点，按照顺时针方向在所述船体焊缝单元所包含的至少一条分段焊缝中寻找为平角分段的焊缝，并获取所述平角分段的焊缝的平角焊缝坐标；

连接所述平角焊缝坐标形成平角焊轨迹。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述船体原点坐标是在船体焊缝单元的底面内的，与中组立分段的原点坐标距离最小的一个点。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述多个分段焊缝编辑成机器人的焊接顺序，包括：

将所述多个分段焊缝分别划分成多个船体焊缝单元，每个所述船体焊缝单元包括至少一条分段焊缝；

从X轴的方向或从Y轴的方向对多个所述船体焊缝单元进行排列，得到焊接顺序，其中，所述X轴和所述Y轴位于所述船体焊缝单元的底平面内。

在第一方面的一种可能的实现方式中，在所述基于所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标生成机器人的焊接轨迹的步骤后，所述方法还包括：

利用所述焊接轨迹规划控制机器人进行执行所述焊接任务。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述向机器人分配关于所述多个分段焊缝的焊缝参数的焊接任务，包括：

确定机器人的工作区域，根据所述工作区域将关于所述多个分段焊缝的焊缝参数的焊接任务分配至机器人。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述焊缝参数包括焊缝编号、焊缝起点、焊缝终点、焊缝参数、焊缝连接板材参数。

本发明实施例的第二方面提供了一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成系统，所述系统包括：

分配任务模块，用于在获取中组立分段的多个分段焊缝的焊缝参数后，向机器人分配关于所述多个分段焊缝的焊缝参数的焊接任务；

编辑焊接顺序模块，用于根据所述多个分段焊缝编辑成机器人的焊接顺序，其中，所述焊接顺序是多个船体焊缝单元排列顺序，每个所述船体焊缝单元包括至少一条分段焊缝；

生成焊接轨迹模块，用于基于所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标生成机器人的焊接轨迹。

相比于现有技术，本发明实施例提供的一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法及系统，其有益效果在于：本发明通过根据焊缝参数分配多个分段焊缝的焊接任务至焊接机器人，根据分配给焊接机器人的多个分段焊缝的焊接任务的分布情况，将船体焊缝分为多个船体焊缝单元，根据多个船体焊缝单元的空间分布，按照先X轴、再Y轴规划多个船体焊缝单元焊接顺序，在船体焊缝单元内，以船体焊缝单元坐标原点开始，按照顺时针寻找立角分段焊缝，形成立角焊轨迹，在船体焊缝单元内，以船体焊缝单元坐标原点开始，按照顺时针寻找平角分段焊缝，形成平角焊轨迹，将立角焊轨迹以及平角焊轨迹焊接连接。实现了根据焊缝的空间分布，制定焊接机器人焊接焊缝的先后逻辑顺序，兼顾焊缝所在船体舱格、坐标位置，先立角焊再平角焊，控制焊接机器人进行焊接。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法的步骤流程图；

图2是本发明实施例提供的一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成系统的结构示意图。

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。

目前，在中组立装配焊接过程中，没有对应于不同的船体结构使用不同的焊接轨迹，因此焊接效果差。

为了解决上述问题，下面将通过以下具体的实施例对本申请实施例提供的一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法进行详细介绍和说明。

参照图1，示出了本发明实施例提供的一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法的步骤流程图。

所述方法适用于中组立分段机器人的控制系统，其中，中组立分段机器人设有机械臂，在机械臂上设有焊枪，可以通过焊枪进行焊缝焊接。

其中，作为示例的，所述中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法，可以包括：

S11、在获取中组立分段的多个分段焊缝的焊缝参数后，向机器人分配关于所述多个分段焊缝的焊缝参数的焊接任务。

机器人可以是中组立分段机器人。

所述焊缝参数包括焊缝编号、焊缝起点、焊缝终点、焊缝参数、焊缝连接板材参数。

焊接任务可以包含焊缝参数，中组立分段机器人在接收焊接任务后，可以基于焊接任务中的参数进行相应的焊接操作。

其中，作为示例的，步骤S11可以包括以下子步骤：

S111、确定机器人的工作区域，根据所述工作区域将关于所述多个分段焊缝的焊缝参数的焊接任务分配至机器人。

其中，工作区域可以是机器人在焊接时的工作空间，每一个机器人在空间中有一个合适的焊接空间。

具体地，整个可焊接空间由多个机器人的焊接空间组成，机器人的焊接空间相互之间有工作区域交叉覆盖的。

可以将中组立分段及其控制系统放在整个可焊接空间中放置，可以对落在中组立分段空间内的多个机器人进行任务分配。

S12、根据所述多个分段焊缝编辑成机器人的焊接顺序，其中，所述焊接顺序是多个船体焊缝单元排列顺序，每个所述船体焊缝单元包括至少一条分段焊缝。

具体地，控制系统分配多个分段焊缝的焊接任务至机器人后，控制系统根据分配给焊接机器人的多个分段焊缝的分布情况，分为多个船体焊缝单元。

在一可选的实施例中，步骤S12可以包括以下子步骤：

S121、将所述多个分段焊缝分别划分成多个船体焊缝单元，每个所述船体焊缝单元包括至少一条分段焊缝。

S122、从X轴的方向或从Y轴的方向对多个所述船体焊缝单元进行排列，得到焊接顺序。

其中，所述X轴和所述Y轴位于所述船体焊缝单元的底平面内。

在划分多个船体焊缝单元时，可以优先从X轴方向划分，再从Y轴方向划分，以船体舱格为单位进行船体焊缝单元划分，一个船体舱格为一个船体焊缝单元，一个船体焊缝单元至少有1条焊缝，也可有多条焊缝，跨越船体舱格的焊缝算作两条焊缝，每一个船体焊缝单元各一段焊缝，在一个船体焊缝单元内，一条焊缝跨过多个障碍物，算作一条焊缝。

再对多个船体焊缝单元排列，得到焊接顺序。例如，有10个船体焊缝单元，将10个船体焊缝单元从左到右排序，得到焊接顺序。

S13、基于所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标生成机器人的焊接轨迹。

由于每个船体焊缝单元包含至少一条分段焊缝，机器人需要按照其分段焊缝进行焊接，因此，可以船体焊缝单元内的分段焊缝的位置坐标，生成机器人的焊接轨迹，从而可以根据焊接轨迹控制机器人进行焊接。

在其中一种的实施例中，步骤S13可以包括以下子步骤：

S131、利用所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标，分别生成立角焊轨迹和平角焊轨迹，得到多个立角焊轨迹和多个平角焊轨迹。

其中，所述立角焊轨迹的生成具体为：

获取所述船体焊缝单元的船体原点坐标。

从所述原点坐标为起点，按照顺时针方向在所述船体焊缝单元所包含的至少一条分段焊缝中寻找为立角分段的焊缝，并获取所述立角分段的焊缝的立交焊缝坐标。

连接所述立交焊缝坐标形成立角焊轨迹。

所述平角焊轨迹的生成步骤具体为：

获取所述船体焊缝单元的船体原点坐标。

从所述原点坐标为起点，按照顺时针方向在所述船体焊缝单元所包含的至少一条分段焊缝中寻找为平角分段的焊缝，并获取所述平角分段的焊缝的平角焊缝坐标。

连接所述平角焊缝坐标形成平角焊轨迹。

在一实施例中，所述船体原点坐标是在船体焊缝单元的底面内的，与中组立分段的原点坐标距离最小的一个点。

S132、获取机器人的活动轨迹，将所述活动轨迹、所述多个立角焊轨迹和所述多个平角焊轨迹连接，得到焊接轨迹，其中，所述活动轨迹为机械臂末端焊枪的运动轨迹。

以焊船体缝单元坐标原点为起始点，按照顺时针方向寻找待焊接立角焊缝，将多个待焊接立角焊缝的坐标位置标识，进行一个焊缝单元的多个待焊接立角焊缝的立角焊轨迹规划；

在船体焊缝单元的底平面内以焊缝单元坐标原点为起始点，按照顺时针方向寻找待焊接平角焊缝，将多个待焊接平角焊缝的坐标位置标识，进行一个焊缝单元的多个待焊接平角焊缝的平角焊轨迹规划。

在一个船体焊缝单元可以很容易构建坐标系，依次将多个平角焊缝坐标位置识别，进行多个平角焊缝的焊接轨迹连接，形成平角焊接轨迹，注意：两个平角焊缝之间的连接需要增加机械臂末端焊枪的运动轨迹，这也属于平角焊接轨迹的一部分。

一条分段焊缝的轨迹，按照从分段焊缝的起点和分段焊缝的终点之间画焊接轨迹线，该线为焊枪末端伸出焊丝的运动轨迹，非焊枪或机器人的运动轨迹，第一条焊缝终点到第二条焊缝的起点之间的焊接轨迹，控制系统获取第一条焊缝终点到第二条焊缝的起点之间的船体结构模型尺寸，控制系统规划一条避开全部船体结构的焊接轨迹，此焊接轨迹只是焊丝走过的地方，并非实际需要焊接。

需要说明的是，在一条焊缝的焊接轨迹中，若有障碍物，则根据障碍物的参数，设置避开障碍物的运动轨迹。

在一实施例总，所述方法还可以包括：

S14、利用所述焊接轨迹规划控制机器人进行执行所述焊接任务。

具体地，可以按照焊接轨迹控制机器人移动和焊接，使得机器人根据焊接任务内的各个参数执行焊接任务。

参照图2，示出了本发明实施例提供的一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法的流程示意图。

为了便于理解以下将通过一示例进行具体说明，需要说明的是，以下示例不对本发明进行限制，示例如图2：

S1：控制系统获取中组立分段的多个分段焊缝的焊缝参数；

S2：控制系统分配多个分段焊缝的焊接任务至焊接机器人；

S3：控制系统根据分配给焊接机器人的多个分段焊缝的分布情况，分为多个船体焊缝单元；

S4：控制系统根据多个船体焊缝单元的空间分布，按照先X轴、再Y轴规划多个船体焊缝单元焊接顺序；

S5：在船体焊缝单元内，以船体焊缝单元坐标原点开始，按照顺时针寻找立角分段焊缝，形成立角焊轨迹；

S6：在船体焊缝单元内，以船体焊缝单元坐标原点开始，按照顺时针寻找平角分段焊缝，形成平角焊轨迹；

S7：控制系统生成一个焊接机器人焊接多个分段焊缝的焊接轨迹。

在本实施例中，本发明实施例提供了一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法，其有益效果在于：本发明通过根据焊缝参数分配多个分段焊缝的焊接任务至焊接机器人，根据分配给焊接机器人的多个分段焊缝的焊接任务的分布情况，将船体焊缝分为多个船体焊缝单元，根据多个船体焊缝单元的空间分布，按照先X轴、再Y轴规划多个船体焊缝单元焊接顺序，在船体焊缝单元内，以船体焊缝单元坐标原点开始，按照顺时针寻找立角分段焊缝，形成立角焊轨迹，在船体焊缝单元内，以船体焊缝单元坐标原点开始，按照顺时针寻找平角分段焊缝，形成平角焊轨迹，将立角焊轨迹以及平角焊轨迹焊接连接。实现了根据焊缝的空间分布，制定焊接机器人焊接焊缝的先后逻辑顺序，兼顾焊缝所在船体舱格、坐标位置，先立角焊再平角焊，控制焊接机器人进行焊接。

本发明实施例还提供了一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成系统，参见图3，示出了本发明一实施例提供的一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成系统的结构示意图。

其中，作为示例的，所述中组立分段机器人的多焊接轨迹生成系统可以包括：

分配任务模块301，用于在获取中组立分段的多个分段焊缝的焊缝参数后，向机器人分配关于所述多个分段焊缝的焊缝参数的焊接任务；

编辑焊接顺序模块302，用于根据所述多个分段焊缝编辑成机器人的焊接顺序，其中，所述焊接顺序是多个船体焊缝单元排列顺序，每个所述船体焊缝单元包括至少一条分段焊缝；

生成焊接轨迹模块303，用于基于所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标生成机器人的焊接轨迹。

可选地，所述生成焊接轨迹模块，还用于：

利用所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标，分别生成立角焊轨迹和平角焊轨迹，得到多个立角焊轨迹和多个平角焊轨迹；

获取机器人的活动轨迹，将所述活动轨迹、所述多个立角焊轨迹和所述多个平角焊轨迹连接，得到焊接轨迹，其中，所述活动轨迹为机械臂末端焊枪的运动轨迹。

可选地，所述立角焊轨迹的生成步骤具体为：

获取所述船体焊缝单元的船体原点坐标；

从所述原点坐标为起点，按照顺时针方向在所述船体焊缝单元所包含的至少一条分段焊缝中寻找为立角分段的焊缝，并获取所述立角分段的焊缝的立交焊缝坐标；

连接所述立交焊缝坐标形成立角焊轨迹。

可选地，所述平角焊轨迹的生成步骤具体为：

获取所述船体焊缝单元的船体原点坐标；

从所述原点坐标为起点，按照顺时针方向在所述船体焊缝单元所包含的至少一条分段焊缝中寻找为平角分段的焊缝，并获取所述平角分段的焊缝的平角焊缝坐标；

连接所述平角焊缝坐标形成平角焊轨迹。

可选地，所述船体原点坐标是在船体焊缝单元的底面内的，与中组立分段的原点坐标距离最小的一个点。

可选地，所述编辑焊接顺序模块还用于：

将所述多个分段焊缝分别划分成多个船体焊缝单元，每个所述船体焊缝单元包括至少一条分段焊缝；

从X轴的方向或从Y轴的方向对多个所述船体焊缝单元进行排列，得到焊接顺序，其中，所述X轴和所述Y轴位于所述船体焊缝单元的底平面内。

可选地，所述系统还包括：

控制模块，用于利用所述焊接轨迹规划控制机器人进行执行所述焊接任务。

可选地，所述分配任务模块，还用于：

确定机器人的工作区域，根据所述工作区域将关于所述多个分段焊缝的焊缝参数的焊接任务分配至机器人。

可选地，所述焊缝参数包括焊缝编号、焊缝起点、焊缝终点、焊缝参数、焊缝连接板材参数。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为方便的描述和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

进一步的，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例所述的中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法。

进一步的，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上述实施例所述的中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法。

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 (8)

1.一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法，其特征在于，所述方法包括：

在获取中组立分段的多个分段焊缝的焊缝参数后，向机器人分配关于所述多个分段焊缝的焊缝参数的焊接任务；

根据所述多个分段焊缝编辑成机器人的焊接顺序，其中，所述焊接顺序是多个船体焊缝单元排列顺序，每个所述船体焊缝单元包括至少一条分段焊缝；

基于所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标生成机器人的焊接轨迹；

所述基于所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标生成机器人的焊接轨迹，包括：

利用所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标，分别生成立角焊轨迹和平角焊轨迹，得到多个立角焊轨迹和多个平角焊轨迹；

获取机器人的活动轨迹，将所述活动轨迹、所述多个立角焊轨迹和所述多个平角焊轨迹连接，得到焊接轨迹，其中，所述活动轨迹为机械臂末端焊枪的运动轨迹；

所述立角焊轨迹的生成步骤具体为：

获取所述船体焊缝单元的船体原点坐标；

从所述原点坐标为起点，按照顺时针方向在所述船体焊缝单元所包含的至少一条分段焊缝中寻找为立角分段的焊缝，并获取所述立角分段的焊缝的立交焊缝坐标；

连接所述立交焊缝坐标形成立角焊轨迹。

2.根据权利要求1所述的中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法，其特征在于，所述平角焊轨迹的生成步骤具体为：

获取所述船体焊缝单元的船体原点坐标；

从所述原点坐标为起点，按照顺时针方向在所述船体焊缝单元所包含的至少一条分段焊缝中寻找为平角分段的焊缝，并获取所述平角分段的焊缝的平角焊缝坐标；

连接所述平角焊缝坐标形成平角焊轨迹。

3.根据权利要求1或2所述的中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法，其特征在于，所述船体原点坐标是在船体焊缝单元的底面内的，与中组立分段的原点坐标距离最小的一个点。

4.根据权利要求1所述的中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法，其特征在于，所述根据所述多个分段焊缝编辑成机器人的焊接顺序，包括：

将所述多个分段焊缝分别划分成多个船体焊缝单元，每个所述船体焊缝单元包括至少一条分段焊缝；

从X轴的方向或从Y轴的方向对多个所述船体焊缝单元进行排列，得到焊接顺序，其中，所述X轴和所述Y轴位于所述船体焊缝单元的底平面内。

5.根据权利要求1所述的中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法，其特征在于，在所述基于所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标生成机器人的焊接轨迹的步骤后，所述方法还包括：

利用所述焊接轨迹规划控制机器人进行执行所述焊接任务。

6.根据权利要求1所述的中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法，其特征在于，所述向机器人分配关于所述多个分段焊缝的焊缝参数的焊接任务，包括：

确定机器人的工作区域，根据所述工作区域将关于所述多个分段焊缝的焊缝参数的焊接任务分配至机器人。

7.根据权利要求1所述的中组立分段机器人的多焊接轨迹生成方法，其特征在于，所述焊缝参数包括焊缝编号、焊缝起点、焊缝终点、焊缝连接板材参数。

8.一种中组立分段机器人的多焊接轨迹生成系统，其特征在于，所述系统包括：

分配任务模块，用于在获取中组立分段的多个分段焊缝的焊缝参数后，向机器人分配关于所述多个分段焊缝的焊缝参数的焊接任务；

编辑焊接顺序模块，用于根据所述多个分段焊缝编辑成机器人的焊接顺序，其中，所述焊接顺序是多个船体焊缝单元排列顺序，每个所述船体焊缝单元包括至少一条分段焊缝；

生成焊接轨迹模块，用于基于所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标生成机器人的焊接轨迹；

所述生成焊接轨迹模块还用于：

利用所述焊接顺序内的每个所述船体焊缝单元的位置坐标，分别生成立角焊轨迹和平角焊轨迹，得到多个立角焊轨迹和多个平角焊轨迹；

获取机器人的活动轨迹，将所述活动轨迹、所述多个立角焊轨迹和所述多个平角焊轨迹连接，得到焊接轨迹，其中，所述活动轨迹为机械臂末端焊枪的运动轨迹；

所述立角焊轨迹的生成步骤具体为：

获取所述船体焊缝单元的船体原点坐标；

从所述原点坐标为起点，按照顺时针方向在所述船体焊缝单元所包含的至少一条分段焊缝中寻找为立角分段的焊缝，并获取所述立角分段的焊缝的立交焊缝坐标；

连接所述立交焊缝坐标形成立角焊轨迹。

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