[发明专利]面向船舶中组立结构机器人运动路径的焊接工艺规划方法

权利要求书

1.面向船舶中组立结构机器人运动路径的焊接工艺规划方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1)从船舶设计软件的API接口读取工件的设计数据，设计数据包括零件列表、焊缝列表及装配信息；

步骤S2)在三维几何模型可视化交互界面拖动旋转工件，将工件在虚拟场景中的摆放方式调整至与实际工位一致，确定焊缝在实际焊接过程中的焊接位置；

步骤S3)根据焊缝的设计属性及其所连接的零件外形提取出焊缝的特征信息；

步骤S4)将机器人按工作区域的方式进行划分，使得工作区域的并集覆盖所有待焊焊缝，每台机器人的工作区域互不相交；

步骤S5)根据工件外形将工件按行列划分为若干单元格，分配所有焊缝到各个单元格中并按焊接位置分组，将焊缝按焊接位置分组，根据焊缝分组以及所属格子间进行焊接排序；

步骤S6)将工艺规则写为匹配表达式，按由特殊到一般进行优先级降序排列，通过表达式对焊缝特征进行计算，若表达式结果为真，将表达式相应的工艺参数赋给焊缝，否则进入下一轮匹配；

步骤S7)将路径点位的生成规则写为表达式，按由特殊到一般进行优先级降序排列，通过表达式对焊缝特征进行计算，若表达式结果为真，根据表达式对应的点位生成规则计算焊缝的路径点位及姿态，否则进入下一轮匹配。

2.根据权利要求1所述的面向船舶中组立结构机器人运动路径的焊接工艺规划方法，其特征在于，使用基于S-表达式的语法描述，表达式的形式为：(运算符表达式/引用字段/常量)；

其中焊缝的设计属性使用“Weld.属性名”的形式表示，焊缝的特征信息使用“Weld.Features.特征名”的形式表示；

例如，长度大于200mm的平焊缝表示为：(And(＝Weld.Position“H”)(Weld.Wlength200))。

3.根据权利要求1所述的面向船舶中组立结构机器人运动路径的焊接工艺规划方法，其特征在于，步骤S7中的姿态计算方法为：

假设焊枪绕固定坐标系的X、Y、Z轴依次旋转γ、β、α角，沿坐标系的X、Y、Z轴分别偏移x，y，z后达到焊接姿态，则焊枪位姿可用式1表示，将矩阵中的各个元素按行列记为r_ij得式2；

根据式3、4、5，分别获得旋转角α、β、γ的值；

α＝atan2(r₂₁,r₁₁) (3)

γ＝atan2(r₃₂,r₃₃) (5)。

4.根据权利要求1所述的面向船舶中组立结构机器人运动路径的焊接工艺规划方法，其特征在于，所述步骤S1中，零件列表包含所有零件的标识名称、零件类型、外形轮廓信息，焊缝列表包含所有焊缝的外形信息、焊接位置、接头形式、连接零件信息，装配关系包含零件的装配层次及装配关系。

5.根据权利要求1所述的面向船舶中组立结构机器人运动路径的焊接工艺规划方法，其特征在于，所述步骤S2中，焊缝的特征信息包括焊缝长度、焊接位置、焊缝方位、焊缝起终点处的过焊孔半径、过焊孔所在零件、焊缝连接的板材厚度。