CN112008304A - 焊接方法、焊接装置及机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焊接方法、焊接装置及机器人。该焊接方法包括：根据待焊接件确定待焊接件模型；根据待焊接件模型定义焊接单元；焊接单元的焊缝点与相邻焊接单元的焊缝点相邻；根据焊接单元的焊缝点确定焊接路径；根据焊接路径焊接待焊接件。通过对待焊接件建模，可以根据待焊接件的实际情况定义焊接单元，使焊接单元的焊缝点与相邻焊接单元的焊缝点相邻，从而在焊接过程中，减小相邻焊接单元的相邻焊缝点的空载路径，减少了焊接过程中机器人的空走距离，降低了焊接过程中机器人的空载比，提高了机器人的焊接效率。同时可以减少机器人的空走时间，缩短了机器人的焊接时间，进而缩短了焊接工期。

Description

焊接方法、焊接装置及机器人
技术领域
本发明实施例涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊接方法、焊接装置及机器人。
背景技术
深中通道钢壳结构制造过程中需要进行块体焊接作业。由于块体连续作业，焊接工作量大的特点，深中通道钢壳结构块体生产流水线可以采用智能焊接生产线。而智能焊接生产线中的焊接机器人在一个焊接单元空走行程(机器人在焊接单元外行程)大于焊接距离，所以就导致了焊接作业中空载比(空走行程/(焊接距离+空走行程))高的问题。进而导致智能焊接生产线焊接机器人的焊接效率比较低，无法满足对焊接效率的要求。例如，其效率为每个块体平均耗时30小时，无法满足生产线每个块体24小时的设计耗时。
发明内容
本发明提供一种焊接方法、焊接装置及机器人，用以缩短焊接机器人作业空走行程，降低空载比。
第一方面，本发明实施例提供了一种焊接方法，包括：
根据待焊接件确定待焊接件模型；
根据所述待焊接件模型定义焊接单元；所述焊接单元的焊缝点与相邻所述焊接单元的焊缝点相邻；
根据所述焊接单元的焊缝点确定焊接路径；
根据所述焊接路径焊接所述待焊接件。
可选地，根据所述焊接单元的焊缝点确定焊接路径，包括：
定义所述焊接单元的基准点；
以所述基准点为焊接零点，根据与所述焊接零点的距离从小到大确定所述焊接路径。
可选地，根据与所述焊接零点的距离从小到大确定所述焊接路径，包括：
根据先焊接所述焊接单元的垂直方向，再焊接所述焊接单元的水平方向，确定所述焊接单元的焊接路径。
可选地，所述焊接单元阵列排布，在一列所述焊接单元中，沿列方向，相邻所述焊接单元的焊接路径方向相反。
可选地，根据所述焊接路径焊接所述待焊接件，包括：
根据所述焊接路径配置焊接文件程序；
根据所述焊接文件程序控制机器人焊接所述待焊接件。
第二方面，本发明实施例还提供了一种焊接装置，包括：
待焊接件模型确定模块，用于根据待焊接件确定待焊接件模型；
焊接单元定义模块，用于根据所述待焊接件模型定义焊接单元；所述焊接单元的焊缝点与相邻所述焊接单元的焊缝点相邻；
焊接路径确定模块，用于根据所述焊接单元的焊缝点确定焊接路径；
焊接模块，用于根据所述焊接路径焊接所述待焊接件。
可选地，所述焊接路径确定模块包括：
基准点定义单元，用于定义所述焊接单元的基准点；
第一焊接路径确定单元，用于以所述基准点为焊接零点，根据与所述焊接零点的距离从小到大确定所述焊接路径。
可选地，所述第一焊接路径确定单元还用于根据先焊接所述焊接单元的垂直方向，再焊接所述焊接单元的水平方向，确定所述焊接单元的焊接路径。
可选地，所述焊接单元阵列排布，在一列所述焊接单元中，沿列方向，相邻所述焊接单元的焊接路径方向相反。
第三方面，本发明实施例还提供了一种机器人，包括存储介质，所述存储介质用于存储焊接文件程序，所述焊接文件程序被执行时实现如第一方面中任一所述的焊接方法。
本发明实施例的技术方案，根据待焊接件确定待焊接件模型，然后根据待焊接件模型定义焊接单元，从而可以根据待焊接件的实际情况定义焊接单元，使焊接单元的焊缝点与相邻焊接单元的焊缝点相邻，从而在焊接过程中，减小相邻焊接单元的相邻焊缝点的空载路径，减少了焊接过程中机器人的空走距离，降低了焊接过程中机器人的空载比，提高了机器人的焊接效率。同时可以减少机器人的空走时间，缩短了机器人的焊接时间，进而缩短了焊接工期。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种焊接方法的流程图；
图2为本发明实施例二提供的一种焊接方法的流程图；
图3为本发明实施例二提供的一种焊接单元的焊缝点的结构示意图；
图4为本发明实施例二提供的一种相邻焊接单元的部分焊缝点的结构示意图；
图5为本发明实施例三提供的一种焊接装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种焊接方法的流程图，本实施例可适用于工厂批量焊接标准焊接件的情况，该方法可以由焊接装置来执行，该焊接装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，该焊接装置可以集成于终端设备中，例如可以是电脑和/或工控机等。如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
S11、根据待焊接件确定待焊接件模型；
其中，待焊接件为需要进行焊接的工件，待焊接件一般为标准焊接件，例如为块体焊接件。待焊接件一般包括多个待焊接焊缝，在后续焊接过程中实现焊接。待焊接件主要为金属材料也可为非金属材料。金属材料包括：金、银、铜、铁、锰、锌等金属物质，非金属材料包括：聚烯烃、聚苯乙烯、ABS树脂、聚酯、聚苯硫醚(PPS)等非金属塑料。焊接件模型是根据待焊接件形成的三维立体模型图，待焊接件模型与待焊接件为对应关系。当待焊接件确定后，焊接件模型根据待焊接件的结构特点以及摆放特点等特征确定。待焊接件模型的三维立体模型图可以由设计、建造船舶和海工项目的集成软件,或者三维机械设计软件等软件生成。
在一实施例中，根据待焊接件确定待焊接件模型，可以将实际待焊件所有特征、特点以及摆放方式，映射到待焊接件模型，从而可以根据待焊接件的实际特点模拟设计出优选焊接方案。
S12、根据待焊接件模型定义焊接单元；焊接单元的焊缝点与相邻焊接单元的焊缝点相邻；
其中，焊接单元是指由待焊件分成的若干个结构相同小单元，每个小单元可以为一个焊接单元。在待焊接件模型确定后，可以根据焊缝点的位置划分焊接单元，使焊接单元覆盖焊缝点的范围，同时使相邻焊接单元的焊缝点相邻。在后续焊接过程中，当机器人焊接一个焊接单元的焊缝点后，机器人从当前焊接单元的焊缝点向上移动，远离焊接单元后，然后平移到相邻焊接单元的相邻焊缝点的上空(即为机器人的空载路径)，然后向下移动，对相邻焊接单元的相邻焊缝点进行焊接。在焊接相邻的焊接单元的焊缝点时，机器人直接从当前焊接单元的焊缝点转移到相邻焊接单元的相邻焊缝点，可以减小相邻焊接单元的相邻焊缝点的空载路径，减少了焊接过程中机器人的空走距离，降低了焊接过程中机器人的空载比，提高了机器人的焊接效率。同时可以减少机器人的空走时间，缩短了机器人的焊接时间，进而缩短了焊接工期。
S13、根据焊接单元的焊缝点确定焊接路径；
其中，焊接路径就是机器人在焊接焊接单元时，针对不同焊缝点作业所走的转移路径。焊接路径可以根据焊接的规则制定，焊接的规则可以根据焊接需要人为设定。
S14、根据焊接路径焊接待焊接件。
在确定焊接路径后，机器人根据焊接路径对待焊接件进行焊接，从而可以根据待焊接件的实际情况进行焊接，尽可能的减少焊接过程中机器人的空载比，提高机器人的焊接效率，缩短机器人的焊接工期。
本实施例的技术方案，根据待焊接件确定待焊接件模型，然后根据待焊接件模型定义焊接单元，从而可以根据待焊接件的实际情况定义焊接单元，使焊接单元的焊缝点与相邻焊接单元的焊缝点相邻，从而在焊接过程中，减小相邻焊接单元的相邻焊缝点的空载路径，减少了焊接过程中机器人的空走距离，降低了焊接过程中机器人的空载比，提高了机器人的焊接效率。同时可以减少机器人的空走时间，缩短了机器人的焊接时间，进而缩短了焊接工期。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种焊接方法的流程图，如图2所示，该方法的具体步骤包括：
S21、根据待焊接件确定待焊接件模型；
S22、根据待焊接件模型定义焊接单元；焊接单元的焊缝点与相邻焊接单元的焊缝点相邻；
S23、定义焊接单元的基准点；
其中，焊接单元基准点，亦称作焊接零点，是焊接单元的起始点。焊接单元的基准点可以为焊接单元的任一点，例如，焊接单元为长方体时，焊接单元的基准点可以为焊接单元的一个顶点，其可以对应机器人的原点。
S24、以基准点为焊接零点，根据与焊接零点的距离从小到大确定焊接路径。
其中，在确定基准点后，以基准点为焊接零点，即作为焊接的起始点开始焊接。在基准点焊接结束后，控制机器人移动至与基准点距离最近的焊缝点进行焊接。在距离基准点最近的焊缝点焊接完成后，继续焊接与其相邻的多个焊缝点，从而确定焊接路径。
示例性地，图3为本发明实施例提供的一种焊接单元的焊缝点的结构示意图，图4为本发明实施例提供的一种相邻焊接单元的部分焊缝点的结构示意图。图3示例性地示出了第一焊接单元Unit1可以包括四个焊缝点，分别为第一焊缝点1、第二焊缝点2、第三焊缝点3和第四焊缝点4，该第一焊接单元Unit1的尺寸可以为3M*1.5M，即第一焊缝点1和第二焊缝点2之间的距离可以为1.5M，第一焊缝点1和第三焊缝点3之间的距离可以为3M。当有多个焊接单元时，多个焊接单元可以规则排布。示例性地，图4中示例性地示出了4个焊接单元，分别为第一焊接单元Unit1、第二焊接单元Unit2、第三焊接单元Unit3和第四焊接单元Unit4，每个焊接单元上包括4个焊缝点，将焊接单元的焊缝点与相邻焊接单元的焊缝点相邻，4个焊接单元的焊缝点排布如图4所示。即第一焊接单元Unit1的第一焊缝点1、第二焊接单元Unit2的第二焊缝点2、第三焊接单元Unit3的第三焊缝点3和第四焊接单元Unit4的第四焊缝点4相邻，假设第一焊缝点1是与焊接零点距离最近的点，当两个机器人同时作业时，第一焊缝点1和第二焊缝点2由一个机器人焊接，第三焊缝点3和第四焊缝点4由另一个机器人焊接。由于各个焊接单元的焊缝点相邻，所以当机器人焊接一个焊接单元的焊缝点后，机器人从当前焊接单元的焊缝点向上移动，远离焊接单元后，然后平移到相邻焊接单元的相邻焊缝点的上空，然后向下移动，对相邻焊接单元的相邻焊缝点进行焊接。在焊接相邻的焊接单元的焊缝点时，机器人直接从当前焊接单元的焊缝点转移到相邻焊接单元的相邻焊缝点，可以减小相邻焊接单元的相邻焊缝点的空载路径，减少了焊接过程中机器人的空走距离，降低了焊接过程中机器人的空载比，提高了机器人的焊接效率。同时可以减少机器人的空走时间，缩短了机器人的焊接时间，进而缩短了焊接工期。
可选地，根据与焊接零点的距离从小到大确定焊接路径，包括：
根据先焊接焊接单元的垂直方向，再焊接焊接单元的水平方向，确定焊接单元的焊接路径。
其中，焊接单元垂直方向为焊缝点的竖直方向，也就是焊接焊接单元高上的焊缝点，从焊接单元高上最高的焊缝点开始，从上到下顺次焊接焊缝。焊接单元的水平方向为焊缝点水平面方向，从焊缝单元边界沿焊缝方向进行水平焊接。由于焊接机器人是在焊接单元上方从一个焊缝点转移到另一个焊缝点作业的，所以当机器人从空中移动下来，先焊接焊接单元的垂直方向，也就是焊接单元的高，可以减少机器人从上往下移动的距离，而且还减少了机器人上下来回反复移动距离，减少不必要的行程。当机器人完成焊接单元垂直焊缝的焊接，正好从焊接件上方移动到焊接件水平面上，机器人此时就可以直接对水平焊缝进行焊接作业。所以焊接单元的焊接路径优选先立焊再平焊，可以减少机器人空走行程，节约空走时间，提高作业时长。
可选地，焊接单元阵列排布，在一列焊接单元中，沿列方向，相邻焊接单元的焊接路径方向相反。
继续参考图4，多个焊接单元可以阵列排布，例如，第一焊接单元Unit1、第二焊接单元Unit2、第三焊接单元Unit3和第四焊接单元Unit4阵列式排布。在焊接过程中，当两个机器人同时作业，第一焊缝点1和第二焊缝点2由一个机器人焊接，第三焊缝点3和第四焊缝点4由另一个机器人焊接时。假设一个机器人焊接第一焊缝点，另一个机器人焊接第三焊缝点，两个机器人会从第一焊接单元Unit1与第三焊接单元Unit3的相邻位置，一个机器人沿焊缝向第一焊接单元Unit1远离第三焊接单元Unit3的方向焊接，另一个机器人沿焊缝向第三焊接单元Unit3远离第一焊接单元Unit1的方向焊接，二者并发对称进行焊接作业，实现了对称焊接，减少了焊接件焊接变形，使焊接成品更标准。
S25、根据焊接路径焊接待焊接件。
在上述各技术方案的基础上，根据焊接路径焊接待焊接件，包括：
根据焊接路径配置焊接文件程序；
其中焊接文件程序是由机器人焊接每个焊接单元的行程路径数据打包生成的数据文件。数据文件包括：每个焊接点作业的先后顺序、每个焊接点范围内的焊缝数量、每个焊缝点范围内不同焊缝长度、每个焊缝点范围内不同焊缝位置以及相互间的位置联系等焊缝特征数据。程序员根据焊接路径数据配置焊接文件程序，可以将焊接单元的特点进行数据整合分析，根据数据特点及相互之间的关联规划出优选路径，可以减少机器人行程路径，按照顺序进行焊接作业。
根据焊接文件程序控制机器人焊接待焊接件。
将焊接文件载入机器人，机器人内部CPU便会对焊接文件程序进行读取，控制机器人依据文件记录的路径对每个焊接单元以及焊接单元范围内所有的焊缝进行焊接作业。通过根据焊接文件程序控制机器人焊接待焊接件，可以将焊接文件程序内规划的优选焊接路径读取出来，使机器人按照优选路径进行作业，减少空载路径，降低作业空载比，提高作业效率。
实施例三
图5为本发明实施例三提供的一种焊接装置结构示意图，适用于工厂批量焊接标准焊接件的情况。如图5所示，该装置包括：
待焊接件模型确定模块31，用于根据待焊接件确定待焊接件模型；
焊接单元定义模块32，用于根据待焊接件模型定义焊接单元；焊接单元的焊缝点与相邻焊接单元的焊缝点相邻；
焊接路径确定模块33，用于根据焊接单元的焊缝点确定焊接路径；
焊接模块34，用于根据焊接路径焊接待焊接件。
本实施例的技术方案，通过待焊接件模型确定模块对待焊接件进行建模。通过焊接单元定义模块，可以根据待焊接件的实际情况定义焊接单元，使焊接单元的焊缝点与相邻焊接单元的焊缝点相邻，从而在焊接过程中，减小相邻焊接单元的相邻焊缝点的空载路径。通过焊接路径确定模块，根据焊接单元的焊缝点确定焊接路径。通过焊接模块，根据焊接路径焊接待焊接件，机器人按照优选路径进行焊接作业，减少了焊接过程中机器人的空走距离，降低了焊接过程中机器人的空载比，提高了机器人的焊接效率。同时可以减少机器人的空走时间，缩短了机器人的焊接时间，进而缩短了焊接工期。
在上述技术方案的基础上，焊接路径确定模块包括：
基准点定义单元，用于定义焊接单元的基准点；
第一焊接路径确定单元，用于以基准点为焊接零点，根据与焊接零点的距离从小到大确定焊接路径。
第一焊接路径确定单元还用于根据先焊接焊接单元的垂直方向，再焊接焊接单元的水平方向，确定焊接单元的焊接路径。
焊接单元阵列排布，在一列焊接单元中，沿列方向，相邻焊接单元的焊接路径方向相反。
上述实施例所提供的焊接装置，可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
本发明实施例还提供一种机器人，包括存储介质，其特征在于，存储介质用于存储焊接文件程序，焊接文件程序被执行时实现实施例中任一所述的焊接方法。
本发明实施例提供的机器人，可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
当然，本发明实施例所提供的一种机器人，包含存储介质，其机器人可执行焊接文件不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的焊接方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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可以以软件产品的形式体现出来，该机器人软件产品可以存储在机器人可读存储介质中，如机器人的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干焊接文件用以使得机器人设备执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述焊接装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种焊接方法，其特征在于，包括：
根据待焊接件确定待焊接件模型；
根据所述待焊接件模型定义焊接单元；所述焊接单元的焊缝点与相邻所述焊接单元的焊缝点相邻；
根据所述焊接单元的焊缝点确定焊接路径；
根据所述焊接路径焊接所述待焊接件。
2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，根据所述焊接单元的焊缝点确定焊接路径，包括：
定义所述焊接单元的基准点；
以所述基准点为焊接零点，根据与所述焊接零点的距离从小到大确定所述焊接路径。
3.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，根据与所述焊接零点的距离从小到大确定所述焊接路径，包括：
根据先焊接所述焊接单元的垂直方向，再焊接所述焊接单元的水平方向，确定所述焊接单元的焊接路径。
4.根据权利要求3所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接单元阵列排布，在一列所述焊接单元中，沿列方向，相邻所述焊接单元的焊接路径方向相反。
5.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，根据所述焊接路径焊接所述待焊接件，包括：
根据所述焊接路径配置焊接文件程序；
根据所述焊接文件程序控制机器人焊接所述待焊接件。
6.一种焊接装置，其特征在于，包括：
待焊接件模型确定模块，用于根据待焊接件确定待焊接件模型；
焊接单元定义模块，用于根据所述待焊接件模型定义焊接单元；所述焊接单元的焊缝点与相邻所述焊接单元的焊缝点相邻；
焊接路径确定模块，用于根据所述焊接单元的焊缝点确定焊接路径；
焊接模块，用于根据所述焊接路径焊接所述待焊接件。
7.根据权利要求6所述的焊接装置，其特征在于，所述焊接路径确定模块包括：
基准点定义单元，用于定义所述焊接单元的基准点；
第一焊接路径确定单元，用于以所述基准点为焊接零点，根据与所述焊接零点的距离从小到大确定所述焊接路径。
8.根据权利要求7所述的焊接装置，其特征在于，所述第一焊接路径确定单元还用于根据先焊接所述焊接单元的垂直方向，再焊接所述焊接单元的水平方向，确定所述焊接单元的焊接路径。
9.根据权利要求8所述的焊接装置，其特征在于，所述焊接单元阵列排布，在一列所述焊接单元中，沿列方向，相邻所述焊接单元的焊接路径方向相反。
10.一种机器人，包括存储介质，其特征在于，所述存储介质用于存储焊接文件程序，所述焊接文件程序被执行时实现如权利要求1-7中任一所述的焊接方法。
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