一种天线阵面的自动焊接路径规划方法
专利汇可以提供一种天线阵面的自动焊接路径规划方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种天线阵面的自动 焊接 路径规划方法，包括基于天线阵面照片计算每个焊盘的坐标和焊接 角 度；将天线阵面划分为多个子区域；分别对每个子区域规划焊接路径；及规划天线阵面 中子 区域之间的焊接路径，得到天线阵面的焊接路径。本发明中将大规模的天线阵面分解为小规模的子区域，对每个子区域并行优化焊接路径，再将子区域的路径连接起来得到整个阵面的焊接路径，实现了自动化的焊接路径规划，可以快速求解大规模阵面的焊接路径规划问题。本发明可以在焊接 机器人 的控制计算机上实现，无需增加其他 硬件 设备，速度快，通用性强，维护成本低。，下面是一种天线阵面的自动焊接路径规划方法专利的具体信息内容。
1.一种天线阵面的自动焊接路径规划方法，其特征在于，所述路径规划方法包括：
基于天线阵面照片计算每个焊盘的坐标和焊接角度，所述天线阵面照片中显示有多个焊盘；
将所述天线阵面划分为多个子区域；
分别对每个所述子区域规划焊接路径；及
规划所述天线阵面中子区域之间的焊接路径，得到所述天线阵面的焊接路径。
2.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述基于天线阵面照片计算每个焊盘的坐标和焊接角度包括：
基于所述天线阵面照片建立直角坐标系，其中以所述天线阵面的最左下方的一点为直角坐标系的坐标原点，并定义x轴方向的角度为0，其中，所述天线阵面照片为机器人对所述天线阵面进行拍照得到；
基于公式xi＝Δ×wi计算天线阵面照片中对应焊盘pi的横坐标xi；
基于公式yi＝Δ×hi计算天线阵面照片中对应焊盘pi的纵坐标yi；及
基于公式ai＝arctan(yi/xi)计算天线阵面照片中对应焊盘pi的焊接角度ai；
其中，i为大于等于1的整数，Δ为经过标定后天线阵面照片中相邻两个像素点之间的距离，wi为天线阵面照片中对应焊盘pi的中心像素点在x轴方向上到原点所间隔的像素数量，hi为天线阵面照片中对应焊盘pi的中心像素点在y轴方向上到原点所间隔的像素数量。
3.根据权利要求2所述的路径规划方法，其特征在于，所述将所述天线阵面划分为多个子区域包括：
基于所述天线阵面照片的中焊盘的数量，将所述天线阵面划分为m行n列多个子区域，所述多个子区域中的每个具有内大小相同的面积。
4.根据权利要求3所述的路径规划方法，其特征在于，所述分别对每个所述子区域规划焊接路径包括：
构建所述子区域对应数学模型为加权无向完全图G＝(V,E)；及
确定所述数学模型的目标函数和约束条件；
其中，V＝{pi i＝1,…,n}用于表示G中所有焊盘的集合，E用于表示G中所有边的集合，E(i,j)用于表示连接点pi和pj的边，w(i,j)用于表示从顶点pi到顶点pj的权值，dij用于表示pi和pj之间的欧式距离，δij用于表示pi和pj的角度差，v用于表示机械臂的平移速度，ω用于表示机械臂的旋转角速度。
5.根据权利要求4所述的路径规划方法，其特征在于，所述数学模型的目标函数和约束条件为：
zij∈{0,1} i,j＝1,···,n (4)
其中，目标函数中的Z是由zij组成的矩阵；
约束条件(1)和约束条件(2)用于表示路径上的每个焊盘限制为一个入边和一个出边，以保证焊接路径不重复地经过每一个焊盘；
约束条件(3)用于保证在路径中没有子回路；
约束条件(4)中，zij＝1时表示边E(i,j)被包含在路径中，zij＝0时表示边E(i,j)不被包含在路径中；
约束条件(5)用于表示边E(i,j)的权值等于机械臂由pi到pj进行平移和旋转的时间和；
约束条件(6)和约束条件(7)用于表示距离和角度差的计算公式。
6.根据权利要求5所述的路径规划方法，其特征在于，使用Christofides算法求解所述数学模型，具体包括：
Step1：使用Prim算法求G＝(V,E)的最小生成树T，包括：
Step1.1：对焊盘集合进行初始化Vnew＝{p}，其中，p为V中的任意一个节点，Enew＝{}；
Step1.2：重复以下步骤a及步骤b，直至Vnew＝V：
a.在集合E中选取权值最小的边E(i,j)，其中pi为集合Vnew中的元素，pj为不在Vnew中但在V中的节点；及
b.将pj加入集合Vnew中，将E(i,j)加入集合Enew中；
Step1.3：输出为用集合Vnew和Enew来描述的最小生成树T
Step2：计算最小完美匹配M，并将所述最小完美匹配M添加到最小生成树T上得到欧拉图G*；
Step3：基于所述欧拉图G*计算欧拉回路；及
Step4：基于所述欧拉回路生成哈密顿回路。
7.根据权利要求6所述的路径规划方法，其特征在于，所述步骤Step2中，令V’＝{t1,…,tl}表示所述最小生成树T中度为奇数的顶点的集合，w(i,j)表示从顶点ti到顶点tj的权值，w(i,j)＝dij/v+aij/ω，E(i,j)表示从顶点ti到顶点tj的边，G’表示V’构成的完全子图，包括：
Step2.1：初始化M＝{}，A＝{}；
Step2.2：取不在集合A但在集合V’中的节点ti，tj使得w(i,j)最小；
Step2.3：把ti，tj添加到A中，把E(i,j)添加到M中；
Step2.4：重复上述步骤Step2.2和步骤Step2.3直至V’中所有的点都被添加到A中；
Step2.5：得到V’构成的完全子图G’的一个最小完美匹配M，将所述最小完美匹配M添加到所述最小生成树T上得到所述欧拉图G*。
8.根据权利要求7所述的路径规划方法，其特征在于，所述步骤Step3包括计算所述欧拉图G*中从顶点pk出发的一条欧拉回路Ek，具体包括：
Step3.1：对所述欧拉回路Ek进行初始化操作，即令Ek＝{pk}；
Step3.2：对于已经选定的欧拉回路Ek＝{pk，g1，…,gs}，从集合G*-Ek中选择下一个节点gs+1并加入Ek中，其中gs+1和gs之间有直接相连的边，或者在gs+1和gs之间没有直接相连的边时gs+1和gs之间的边是G*-Ek的割边；
Step3.3：在欧拉回路Ek中增加完所有的节点，获得所求的欧拉回路Ek。
9.根据权利要求8所述的路径规划方法，其特征在于，所述步骤Step4包括：
Step4.1：初始化H＝{pk}，从pk出发依次访问回路Ek上的顶点q，如果q是集合H中的元素则跳过q访问Ek的下一个顶点，否则将q加入集合H中，直到访问完Ek上的所有顶点为止；
Step4.2：按照集合H中节点的顺序构成的哈密顿回路，获得子区域G的优化后的焊接路径。
10.根据权利要求9中所述的路径规划方法，其特征在于，所述规划所述天线阵面中子区域之间的焊接路径，得到所述天线阵面的焊接路径包括：
基于贪心算法将所述每个子区域的规划焊接路径连接起来得到所述天线阵面的焊接路径，具体包括：
定义所述每个子区域的规划焊接路径为Hm(m＝1,…c)；
从第一个子区域开始，每当机械臂运行到当前区域的路径的终点的时候，基于以下公式确定下一个焊盘pnext：
s.t.pj∈V
及
将所述pnext所在的区域作为下一个焊接区域，以所述pnext为起点对应子区域规划焊接路径焊接，直到完成所有子区域的焊接任务，得到所述天线阵面的焊接路径；
其中，pi为当前路径的终点，w(i,j)表示从pi到pj的边的权值，V表示G中所有焊盘的集合，Q表示已经焊接完成的焊盘的集合。
一种天线阵面的自动焊接路径规划方法
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