技术领域
[0001] 本
发明实施例涉及
焊接技术领域，具体而言，涉及一种基于PID的焊缝
位置跟踪控制方法及装置。
背景技术
[0002] 近年来，激光跟踪广泛应用于
机器人焊接跟踪技术领域，通过检测焊缝的相关信息来让
焊枪跟踪焊缝，但是现有的焊接跟踪技术容易造成错误跟踪，导致跟踪误差的积累，造成严重的经济损失。
发明内容
[0003] 有鉴于此，本发明提供了一种基于PID的焊缝位置跟踪控制方法及装置。
[0004] 本发明实施例提供了一种基于PID的焊缝位置跟踪控制方法，应用于控制端，所述控制端与焊接装置通信连接，所述焊接装置设置有电推缸和激光
传感器，所述控制端与所述电推缸和所述激光传感器通信连接，所述方法包括：
[0005] 当所述焊接装置启动时，获取焊缝的初始中点坐标值以及所述激光传感器采集的所述焊缝的第一实时中点坐标值；
[0006] 计算所述初始中点坐标值和所述第一实时中点坐标值的差值，判断该差值是否为零；若该差值不为零，根据该差值计算得出模拟
电压值，根据所述模拟电压值控制所述电推缸运动以实现所述激光传感器的运动。
[0007] 可选地，所述方法还包括：
[0008] 获取所述激光传感器在运动过程中采集的所述焊缝的第二实时中点坐标值；
[0009] 计算所述初始中点坐标值与所述第二实时中点坐标值的差值，判断该差值是否为零；若该差值为零，控制所述电推缸停止运动。
[0010] 可选地，所述模拟电压值通过以下公式计算得到：
[0011] u(k)＝Kp[e(k)+Ki∑e(k)+Kd(e(k)-e(k-1))]
[0012] 其中，u(k)为第k次
采样计算得到的电压值，Kp为比例系数， 为积分系数，Ti为积分时间常数，T为采样周期， 为微分系数，Td为微分时间常数，e(k)为第k采样计算得到差值，e(k-1)为第k-1次采样计算得到的差值。
[0013] 可选地，根据所述模拟电压值控制所述电推缸运动的步骤，包括：
[0014] 根据所述模拟电压值计算得到所述电推缸的转速值；
[0015] 根据所述转速值控制所述电推缸运动。
[0016] 可选地，所述转速值通过以下公式计算得到：
[0017]
[0018] 其中，n为转速值。
[0019] 本发明实施例还提供了一种基于PID的焊缝位置跟踪控制装置，应用于控制端，所述控制端与焊接装置通信连接，所述焊接装置设置有电推缸和激光传感器，所述控制端与所述电推缸和所述激光传感器通信连接，所述基于PID的焊缝位置跟踪控制装置包括：
[0020] 焊缝中点坐标值获取模
块，用于当所述焊接装置启动时，获取焊缝的初始中点坐标值以及所述激光传感器采集的所述焊缝的第一实时中点坐标值；
[0021] 第一判断模块，用于计算所述初始中点坐标值和所述第一实时中点坐标值的差值，判断该差值是否为零；
[0022] 若该差值不为零，根据该差值计算得出模拟电压值，根据所述模拟电压值控制所述电推缸运动以实现所述激光传感器的运动。
[0023] 可选地，所述基于PID的焊缝位置跟踪控制装置还包括：
[0024] 第二判断模块，用于获取所述激光传感器在运动过程中采集的所述焊缝的第二实时中点坐标值；计算所述初始中点坐标值与所述第二实时中点坐标值的差值，判断该差值是否为零；若该差值为零，控制所述电推缸停止运动。
[0025] 可选地，所述模拟电压值通过以下公式计算得到：
[0026] u(k)＝Kp[e(k)+Ki∑e(k)+Kd(e(k)-e(k-1))]
[0027] 其中，u(k)为第k次采样计算得到的电压值，Kp为比例系数， 为积分系数，Ti为积分时间常数，T为采样周期， 为微分系数，Td为微分时间常数，e(k)为第k采样计算得到差值，e(k-1)为第k-1次采样计算得到的差值。
[0028] 可选地，所述第一判断模块通过以下方式根据所述模拟电压值控制所述电推缸运动：
[0029] 根据所述模拟电压值计算得到所述电推缸的转速值；
[0030] 根据所述转速值控制所述电推缸运动。
[0031] 可选地，所述转速值通过以下公式计算得到：
[0032]
[0033] 其中，n为转速值。
[0034] 本发明实施例还提供了一种控制端，包括
存储器、处理器以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计算机程序时实现上述的基于PID的焊缝位置跟踪控制方法。
[0035] 本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质包括计算机程序，所述计算机程序运行时控制所述可读存储介质所在控制端执行上述的基于PID的焊缝位置跟踪控制方法。
[0036] 有益效果
[0037] 本发明实施例提供的基于PID的焊缝位置跟踪控制方法及装置，控制端能够根据自身获取到的焊缝的初始中点坐标值以及激光传感器采集到的第一实时中点值进行差值的计算，并通过差值判断是否需要启动电推缸以实现对激光传感器位置的调整，如此，能够实现
对焊缝位置的准确跟踪，避免控制端获取的焊缝位置和激光传感器采集的焊缝位置相差较大，进而减小了跟踪误差的积累，避免了经济损失。
附图说明
[0038] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0039] 图1为本发明实施例所提供的一种控制端10的方框示意图。
[0040] 图2为本发明实施例所提供的一种基于PID的焊缝位置跟踪控制方法的
流程图。
[0041] 图3为本发明实施例所提供的一种基于PID的焊缝位置跟踪控制方法的
信号流向图。
[0042] 图4为本发明实施例所提供的一种基于PID的焊缝位置跟踪控制装置20的模块
框图。
[0043] 图标：
[0044] 10-控制端；11-存储器；12-处理器；13-网络模块；14-PID
算法模型；
[0045] 20-基于PID的焊缝位置跟踪控制装置；21-焊缝中点坐标值获取模块；22-第一判断模块；23-第二判断模块；
[0046] 31-电推缸；32-激光传感器。
具体实施方式
[0047] 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，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0048] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的
选定实施例。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。
[0049] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0050]
发明人经调查发现，现有的焊接跟踪技术容易造成错误跟踪，导致跟踪误差的积累，造成严重的经济损失。发明人经进一步分析发现，目前激光传感器只能检测焊接靠前的位置，由于焊接时强弧光的干扰无法直接检测焊接位置的焊缝信息，导致激光传感器与焊枪位置有一定的间距，如果把激光传感器当前检测出来的焊缝信息当作焊枪位置处的焊缝信息，容易造成焊枪的错误跟踪、积累跟踪误差。
[0051] 以上
现有技术中的方案所存在的
缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本发明实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本发明过程中对本发明做出的贡献。
[0052] 基于上述研究，本发明实施例提供了一种基于PID的焊缝位置跟踪控制方法及装置。
[0053] 图1示出了本发明实施例所提供的一种控制端10的方框示意图。本发明实施例中的控制端10具有数据存储、传输、处理功能，如图1所示，控制端10包括：存储器11、处理器12、网络模块13和基于PID的焊缝位置跟踪控制装置20。
[0054] 存储器11、处理器12和网络模块13之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件互相之间可以通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器11中存储有基于PID的焊缝位置跟踪控制装置20，所述基于PID的焊缝位置跟踪控制装置20包括至少一个可以
软件或
固件(firmware)的形式储存于所述存储器11中的软件功能模块，所述处理器12通过运行存储在存储器11内的软件程序以及模块，例如本发明实施例中的基于PID的焊缝位置跟踪控制装置20，从而执行各种功能应用以及
数据处理，即实现本发明实施例中的基于PID的焊缝位置跟踪控制方法。
[0055] 其中，所述存储器11可以是，但不限于，
随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，
只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器11用于存储程序，所述处理器12在接收到执行指令后，执行所述程序。
[0056] 所述处理器12可能是一种集成
电路芯片，具有数据的处理能
力。上述的处理器12可以是通用处理器，包括
中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等。可以实现或者执行本发明实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是
微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0057] 网络模块13用于通过网络建立控制端10与其他通信终端设备之间的通信连接，实现网络信号及数据的收发操作。上述网络信号可包括无线信号或者有线信号。
[0058] 可以理解，图1所示的结构仅为示意，控制端10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用
硬件、软件或其组合实现。
[0059] 本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质包括计算机程序。所述计算机程序运行时控制所述可读存储介质所在控制端10执行下面的基于PID的焊缝位置跟踪控制方法。
[0060] 图2示出了本发明实施例所提供的一种基于PID的焊缝位置跟踪控制方法的流程图。所述方法有关的流程所定义的方法步骤应用于控制端10，可以由所述处理器12实现。
[0061] 在本实施例中，控制端10可以为一PC机，该PC机与焊接装置以及设置于焊接装置的电推缸和激光传感器通信连接。PC机用于对焊接装置、电推缸和激光传感器进行控制，以实现对焊缝位置的准确跟踪。
[0062] 下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述：
[0063] 步骤S21，当焊接装置启动时，获取焊缝的初始中点坐标值以及激光传感器采集的该焊缝的第一实时中点坐标值。
[0064] 请结合参阅图3，在本实施例中，激光传感器32为电荷耦合(Charge-coupled Device，CCD)激光传感器。
[0065] 其中，控制端10可以通过
图像处理软件生成焊缝的初始中点坐标值并获取。
[0066] 步骤S22，计算初始中点坐标值和第一实时中点坐标值的差值。
[0067] 请结合参阅图3，初始中点坐标值为r(t)，第一实时中点坐标值为c(t)，差值为e(t)＝r(t)-c(t)。
[0068] 步骤S23，判断差值是否为零。
[0069] 若差值为零，表明控制端10获取的焊缝位置和激光传感器采集的焊缝位置不存在偏差，无需对电推缸进行控制。
[0070] 若差值不为零，表明控制端10获取的焊缝位置和激光传感器采集的焊缝位置存在偏差，此时转向步骤S24。
[0071] 步骤S24，根据差值计算出模拟电压值，根据模拟电压值控制电推缸运动以实现激光传感器的运动。
[0072] 在本实施例中，模拟电压值根据PID算法计算得到，请结合参阅图3，模拟电压值的计算公式为：
[0073]
[0074] 由于PID算法基于时间来做积分、微分，编程上容易实现对时间周期的把控，但无法直接计算微分、积分，这时需要将PID算法离散化，在本实施例中，将采样周期设为T，每一个采样周期作一次计算，针对第k次采样，可以将上述公式离散为：
[0075] u(k)＝Kp[e(k)+Ki∑e(k)+Kd(e(k)-e(k-1))]
[0076] 其中，u(k)为第k次采样计算得到的电压值，Kp为比例系数， 为积分系数，Ti为积分时间常数，T为采样周期， 为微分系数，Td为微分时间常数，e(k)为第k采样计算得到差值，e(k-1)为第k-1次采样计算得到的差值。
[0077] 在本实施例中，T＝0.1s，Kp＝2.68，Ki＝0.15，Kd＝0.06，在这参数条件下，能够达到快速响应与零漂移的要求。
[0078] 进一步地，根据模拟电压值计算得到电推缸的转速值，再根据转速值控制电推缸31运动以带动激光传感器32运动。
[0079] 在本实施例中，电推缸31的驱动
电机为
伺服电机，伺服电机采用速度控
制模式，该模式下的
输入信号采用±10V的模拟电压，例如，伺服电机-10V对应的转速为反转3000r/min，0V对应的转速为0r/min，10V对应的转速为正转3000r/min。
[0080] 可选地，转速值通过以下公式计算得到：
[0081]
[0082] 其中，n为转速值。
[0083] 步骤S25，获取激光传感器在运动过程中采集的焊缝的第二实时中点坐标值，计算初始中点坐标值和第二实时中点坐标值的差值。
[0084] 可以理解，在激光传感器32运动时，控制端10会获取激光传感器32采集的第二实时中点坐标值，进一步地，控制端10会继续计算初始中点坐标值和第二实时中点坐标值的差值，并继回到步骤S23继续对该差值进行判断，如此构成一个图3所示的
闭环系统，如此，能够保证控制端10获取到的焊缝位置与激光传感器32采集到的焊缝位置的对应。例如，若某一时刻控制端10获取到的焊缝位置与激光传感器32采集到的焊缝位置不一致，控制端10会控制电推缸31进行运动直到模拟电压值为0V。
[0085] 在上述
基础上，如图4所示，本发明实施例提供了一种基于PID的焊缝位置跟踪控制装置20，所述基于PID的焊缝位置跟踪控制装置20包括：获取模块21、第一判断模块22和第二判断模块23。
[0086] 焊缝中点坐标值获取模块21，用于当所述焊接装置启动时，获取焊缝的初始中点坐标值以及所述激光传感器采集的所述焊缝的第一实时中点坐标值。
[0087] 由于焊缝中点坐标值获取模块21和图2中步骤S21的实现原理类似，因此在此不作更多说明。
[0088] 第一判断模块22，用于计算所述初始中点坐标值和所述第一实时中点坐标值的差值，判断该差值是否为零；若该差值不为零，根据该差值计算得出模拟电压值，根据所述模拟电压值控制所述电推缸运动以实现所述激光传感器的运动。
[0089] 由于第一判断模块22和图2中步骤S22、步骤S23和步骤S24的实现原理类似，因此在此不作更多说明。
[0090] 第二判断模块23，用于获取所述激光传感器在运动过程中采集的所述焊缝的第二实时中点坐标值；计算所述初始中点坐标值与所述第二实时中点坐标值的差值，判断该差值是否为零；若该差值为零，控制所述电推缸停止运动。。
[0091] 由于第二判断模块23和图2中步骤S23和步骤S25的实现原理类似，因此在此不作更多说明。
[0092] 综上，本发明实施例所提供的基于PID的焊缝位置跟踪控制方法及装置，能够实现对焊缝位置的准确跟踪，避免控制端获取的焊缝位置和激光传感器采集的焊缝位置相差较大，进而减小了跟踪误差的积累，避免了经济损失。
[0093] 在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0094] 另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0095] 所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，控制端10，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动
硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0096] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
