一种汽车焊接过程柔性控制方法及系统与流程

本发明涉及自动化控制，尤其涉及一种汽车焊接过程柔性控制方法及系统。

背景技术：

1、自动化控制技术领域专注于使用控制系统和信息技术操作机器与设备，减少对人力的依赖，包括工业生产和机械制造，应用于能源管理、物流系统和环境监控多个领域，通过利用多种传感器监测物理和环境参数，结合控制器和执行器，对生产过程进行实时监控和精确调整，提升生产效率，确保产品质量，降低成本，优化资源和能源的使用，结合实时数据分析和机器学习算法，优化操作策略并提高长期运行的可靠性与效率。

2、其中，汽车焊接过程柔性控制方法，用于汽车生产线上进行自适应和可调整的焊接，通过实时调整焊接参数，包括电流、压力和速度，匹配多种车型和设计的变化需求，优化多种生产场景下的焊接质量和效率，通过实现柔性控制，使生产线处理多样化的生产任务，并适应市场和技术的变化，提升生产灵活性和经济效益，确保焊接质量的一致性和生产线的运作效率。

3、传统汽车焊接过程控制方法，在汽车焊接过程的柔性控制方面仍存在不足，在处理焊接过程中机械臂路径的优化和冲突预防上缺乏足够的灵活性和适应性，导致生产效率和物料利用率不佳，在实时焊接质量监控与调整方面依赖后期检测，而非过程中的实时调整，增加生产过程中的不确定性，影响了焊接质量的稳定性和一致性，在人机协作方面，不能有效同步人工与机器人的工作节拍，导致资源浪费和生产延误，影响生产线的经济效益和市场响应速度，在面对多样化市场需求时的适应能力不足。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种汽车焊接过程柔性控制方法及系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种汽车焊接过程柔性控制方法，包括以下步骤：

3、s1：根据汽车工件几何信息，通过分析目标汽车工件上多个焊点的位置，考虑多个机械臂路径交叉和冲突，计算焊接机器人的路径规划，调整机器人的移动轨迹和速度参数，生成焊接路径配置；

4、s2：基于所述焊接路径配置，实时监控并采集焊接位置图像，识别焊缝边界，记录焊缝的空间定位和形态数据，生成焊缝特征数据；

5、s3：根据所述焊缝特征数据，识别焊缝的关键特征并与标准焊缝模型进行对比，记录焊缝质量和尺寸的一致性信息，生成焊点偏移识别结果；

6、s4：基于所述焊点偏移识别结果，实时监控焊接过程，分析机器人的运动轨迹和焊接速度信息，预测焊接完成时间，生成焊接过程记录信息；

7、s5：根据所述焊接过程记录信息，实时监控人工任务流程中的时间信息，并与预设时间表进行对比，调整多个焊接机器人工作流的时间参数，生成工作流协调结果；

8、s6：基于所述工作流协调结果，通过分析多个焊点的位置和数量信息，识别偏移和数量异常，对焊接结果进行校验，生成汽车焊接控制结果。

9、作为本发明的进一步方案，所述焊接路径配置包括机器人移动轨迹信息、移动速度信息和焊接序列数据，所述焊缝特征数据包括焊缝宽度信息、焊缝长度信息和焊点几何形态特征信息，所述焊点偏移识别结果包括焊点位置偏差数据、角度误差识别记录和间距偏移信息，所述焊接过程记录信息包括实时焊接速度、焊接角度调整记录和预估完成时间信息，所述工作流协调结果包括机器人任务启动时间、作业间隔时间信息和时间调整量，所述汽车焊接控制结果包括焊点的合格率、错漏焊点数和焊接质量评分。

10、作为本发明的进一步方案，根据汽车工件几何信息，通过分析目标汽车工件上多个焊点的位置，考虑多个机械臂路径交叉和冲突，计算焊接机器人的路径规划，调整机器人的移动轨迹和速度参数，生成焊接路径配置的步骤具体为：

11、s101：根据汽车工件几何信息，对目标汽车工件的几何信息进行分析，识别多个焊点的空间坐标，生成几何分析数据；

12、s102：基于所述几何分析数据，采用a星寻路算法，模拟多个机械臂在工作区域内的移动路径，考虑多个机械臂路径交叉，计算机械臂的路径规划，生成机械臂模拟结果；

13、s103：基于所述机械臂模拟结果，调整多个机器人的移动轨迹和速度参数，优化焊接作业的速度和效率，生成焊接路径配置。

14、作为本发明的进一步方案，所述a星寻路算法，按照公式：

15、

16、计算机械臂的最优移动路径，其中，为焊接路径的总成本函数，为从起点到顶点的已知实际成本，为从顶点到目标的启发式估算成本，为启发式成本的权重系数，为机械臂关节角度的权重系数，为机械臂关节的当前角度，为机械臂移动速度的权重系数，为机械臂的移动速度，为机械臂工作负载的权重系数，为机械臂的工作负载，为工作密度的权重系数，为机械臂的工作密度，为当前考虑的节点在路径规划中的标识。

17、作为本发明的进一步方案，基于所述焊接路径配置，实时监控并采集焊接位置图像，识别焊缝边界，记录焊缝的空间定位和形态数据，生成焊缝特征数据的步骤具体为：

18、s201：基于所述焊接路径配置，实时监测并记录焊接过程中机器人的焊接图像，调整图像对比度增强焊缝的可见度，得到焊接图像处理数据；

19、s202：基于所述焊接图像处理数据，对焊接图像进行边缘检测，识别焊缝边界，并记录焊缝的空间位置信息，生成焊缝位置信息记录；

20、s203：基于所述焊缝位置信息记录，对焊缝的几何形态进行分析，识别目标焊缝的宽度、深度和长度，记录几何形态的关键特征，生成焊缝特征数据。

21、作为本发明的进一步方案，根据所述焊缝特征数据，识别焊缝的关键特征并与标准焊缝模型进行对比，记录焊缝质量和尺寸的一致性信息，生成焊点偏移识别结果的步骤具体为：

22、s301：基于所述焊缝特征数据，通过分析焊缝几何形态信息，识别焊缝的关键特征，生成关键特征信息；

23、s302：基于所述关键特征信息，将多个焊点的关键特征和预设标准焊缝模型进行对比并识别偏差，记录焊点偏移信息，生成焊点质量比对结果；

24、s303：根据所述焊点质量比对结果，识别多个焊点的偏差程度，计算焊缝质量和尺寸的一致性，生成焊点偏移识别结果。

25、作为本发明的进一步方案，基于所述焊点偏移识别结果，实时监控焊接过程，分析机器人的运动轨迹和焊接速度信息，预测焊接完成时间，生成焊接过程记录信息的步骤具体为：

26、s401：基于所述焊点偏移识别结果，实时监测焊接机器人的运动轨迹信息，记录多个焊点的焊接起始和结束时刻，生成焊接时间记录；

27、s402：根据所述焊接时间记录，预测多个焊点的焊接完成时间，并将预测结果与生产计划的预设时间表进行对比，计算时间偏差，生成时间偏差分析结果；

28、s403：基于所述时间偏差分析结果，调整机器人的焊接速度和停顿时间，优化焊接过程和预设时间表的一致性，生成焊接过程记录信息。

29、作为本发明的进一步方案，根据所述焊接过程记录信息，实时监控人工任务流程中的时间信息，并与预设时间表进行对比，调整多个焊接机器人工作流的时间参数，生成工作流协调结果的步骤具体为：

30、s501：根据所述焊接过程记录信息，实时采集人工任务中多个流程的开始和结束时间，并和预设的任务流程时间表进行对比，识别时间偏差，生成时间对比结果；

31、s502：基于所述时间对比结果，根据时间偏差，计算焊接机器人需要调整的工作流时间参数，包括启动延迟和任务间隔，得到任务时间调整参数；

32、s503：根据所述任务时间调整参数，对焊接机器人的焊接节拍和任务序列进行调整和更新，优化焊接任务流程中人工和机器人的协调效率，生成工作流协调结果。

33、作为本发明的进一步方案，基于所述工作流协调结果，通过分析多个焊点的位置和数量信息，识别偏移和数量异常，对焊接结果进行校验，生成汽车焊接控制结果的步骤具体为：

34、s601：根据所述工作流协调结果，采集并记录汽车工件上焊点的位置和数量信息，生成焊点监测记录数据；

35、s602：根据所述焊点监测记录数据，对焊点数据进行分析，识别位置偏移和数量异常，记录错焊漏焊的焊点，得到焊点异常信息；

36、s603：基于所述焊点异常信息，对汽车工件的焊接质量进行分析，计算焊接质量评分，生成汽车焊接控制结果。

37、一种汽车焊接过程柔性控制系统，所述汽车焊接过程柔性控制系统用于执行上述汽车焊接过程柔性控制方法，所述系统包括：

38、工作路径规划模块根据汽车工件几何信息，分析目标工件上多个焊点的位置，考虑多个机械臂的路径交叉和冲突，调整机器人的移动轨迹和速度参数，生成移动轨迹参数；

39、焊接图像分析模块基于所述移动轨迹参数，实时监控并采集焊接位置的图像，记录焊缝的空间定位和形态数据，识别焊缝的关键特征，并与标准焊缝模型进行对比，生成一致性分析结果；

40、工作过程监测模块基于所述一致性分析结果，实时监控焊接过程，分析机器人的运动轨迹和焊接速度信息，预测焊接完成时间，生成完成时间预测信息；

41、人机工作协调模块根据所述完成时间预测信息，实时监控人工任务流程中的时间信息，并与预设时间表进行对比，调整多个焊接机器人工作流的时间参数，生成工作列表调整信息；

42、焊接质量校验模块基于所述工作列表调整信息，通过分析多个焊点的位置和数量信息，对焊接结果进行校验，生成汽车焊接控制结果。

43、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

44、本发明中，通过模拟多个机械臂的交互动作，预防机械臂间的路径交叉和冲突，减少生产中的停机时间，降低因焊接错误导致的物料浪费，通过焊缝边界识别并与标准模型进行对比，优化焊接精度并匹配多种车型和设计的变化，提高焊接质量的一致性，通过预测焊接完成时间并和预设时间表进行对比，调整焊接工作流，优化人机协作效率，提高生产灵活性和经济效益。