一种复杂焊接件单元划分方法、装置及可读存储介质

摘要

本发明公开一种复杂焊接件单元划分方法、装置及可读存储介质，属于焊接规划技术领域，解决了现有技术中焊接规划的效率低下的技术问题。一种复杂焊接件单元划分方法，包括以下步骤：获取焊接件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性，以其作为特征层，获取特征层对应的模糊标度矩阵；根据特征层对应的模糊标度矩阵，获取特征层对应的权值，根据所述特征层对应的权值及基础件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性对应的权值，确定各焊接件相对于基础件的权值；确定焊接单元的数量，根据所述焊接单元的数量及各焊接件相对于基础件的权值，得到焊接件单元的划分结果。本发明所述方法，提高了焊接规划的效率。

权利要求

1.一种复杂焊接件单元划分方法，其特征在于，包括以下步骤：获取焊接件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性，以焊接件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性作为特征层，获取特征层对应的模糊标度矩阵；

根据特征层对应的模糊标度矩阵，获取特征层对应的模糊互补一致矩阵，根据所述对应的模糊互补一致矩阵，获取特征层对应的权值，根据所述特征层对应的权值及基础件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性对应的权值，确定各焊接件相对于基础件的权值；

确定焊接单元的数量，根据所述焊接单元的数量及各焊接件相对于基础件的权值，确定焊接单元，根据所述特征层对应的权值及所述模糊互补一致矩阵，确定焊接件之间的边权值，根据所述焊接单元及焊接件之间的边权值，得到焊接件单元的划分结果。

2.根据权利要求1所述的复杂焊接件单元划分方法，其特征在于，获取特征层对应的模糊标度矩阵，具体包括，

获取第i个焊接件的参数特征对比第j个焊接件的参数特征的模糊标度值 通过m

形成特征层对应的模糊标度矩阵；其中， Pi 为第i个焊接件的m

参数特征，Pi为第j个焊接件的参数特征，所述参数特征为质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性中的任一一种。

3.根据权利要求2所述的复杂焊接件单元划分方法，其特征在于，根据特征层对应的模糊标度矩阵，获取特征层对应的模糊互补一致矩阵，具体包括，获取模糊互补一致矩阵中第i行第j列的元素rij，通过元素rij形成特征层对应的模糊互补一致矩阵，其中， ri、rj分别为特征层对应的模糊标度矩阵中第i、j行中各元素的和，n为模糊互补一致矩阵的阶数。

4.根据权利要求3所述的复杂焊接件单元划分方法，其特征在于，根据所述对应的模糊互补一致矩阵，获取特征层对应的权值，具体包括，通过公式获取特征层对应的权值，所述ωi为第i个焊接件的特征层对应的权值，n表示模糊互补一致矩阵R的阶数，α＝(n‑1)/2。

5.根据权利要求1所述的复杂焊接件单元划分方法，其特征在于，根据所述特征层对应的权值及基础件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性对应的权值，确定各焊接件相对于基础件的权值，具体包括，将所述特征层对应的权值对应与基础件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性对应的权值相乘，确定各焊接件相对于基础件的权值。

6.根据权利要求1所述的复杂焊接件单元划分方法，其特征在于，确定焊接单元的数量，具体包括，通过不等式

确定焊接单元的数量NP，N为焊接件个数，NS为特殊焊接单元。

7.一种复杂焊接件单元划分装置，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1‑6任一所述的复杂焊接件单元划分方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机该程序被处理器执行时，实现如权利要求1‑6任一所述的复杂焊接件单元划分方法。

说明书

一种复杂焊接件单元划分方法、装置及可读存储介质

技术领域

[0001] 本发明涉及焊接规划技术领域，尤其是涉及一种复杂焊接件单元划分方法、装置及可读存储介质。

背景技术

[0002] 目前焊接规划的方法采用的是依靠工艺工程师的人工经验去判断每个零件的焊接顺序，对产品进行工艺规划；对于简单的焊接零件是一种简单易行而且不容易出错的方
法；然而对于复杂的焊接产品而言，不同零件的组合规划的方法具有成千上万种，如果能对
各种零件按照一定的规则进行单元的划分，组成较少的单元组合，再对这些单元组进行焊
接规划将大大节省时间，提升规划的效率；同时也能解决过分依赖人工经验划分的问题。

[0003] 由于装配的零件数多以及空间复杂度高且具有层次关系，现有的单元划分方法主要应用在装配领域的层级划分上，如今焊接的复杂度也逐渐升高，也需要一种单元划分的
方法；原有的单元划分方法主要分为聚类划分法、工艺信息划分法、图论划分法和经验实例
推理法等；聚类法的应用效果好，但是针对性差；图论法简单易懂，但不容易转化成计算机
语言；由于不同产品的信息不同，工艺信息和经验推理的方法难应用在其他产品的分析上；
现有的单元划分方法都只适用在装配领域，在焊接领域并不适用；原有依靠人工经验的方
法不能对零件进行合理的划分，导致焊接规划的效率低下；不同零件的特征不同，信息不
同，不能很好的应用在不同的产品。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种复杂焊接件单元划分方法、装置及可读存储介质，以解决现有技术中焊接规划的效率低下的技术问题。

[0005] 一方面，本发明提供了一种复杂焊接件单元划分方法，包括以下步骤：

[0006] 获取焊接件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性，以焊接件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性作为特征层，获取特征层对应的模糊标度矩
阵；

[0007] 根据特征层对应的模糊标度矩阵，获取特征层对应的权值，根据所述特征层对应的权值及基础件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性对应的权值，确定各焊
接件相对于基础件的权值；

[0008] 确定焊接单元的数量，根据所述焊接单元的数量及各焊接件相对于基础件的权值，得到焊接件单元的划分结果。

[0009] 进一步地，获取第i个焊接件的参数特征对比第j个焊接件的参数特征的模糊标度m
值 通过 形成特征层对应的模糊标度矩阵；其中， Pi为第
m
i个焊接件的参数特征，Pi为第j个焊接件的参数特征，所述参数特征为质量、体积、焊缝长
度、连接数量、相似性及包含性中的任一一种。

[0010] 进一步地，根据特征层对应的模糊标度矩阵，获取特征层对应的权值，具体包括，根据特征层对应的模糊标度矩阵，获取特征层对应的模糊互补一致矩阵，根据所述对应的
模糊互补一致矩阵，获取特征层对应的权值。

[0011] 进一步地，根据特征层对应的模糊标度矩阵，获取特征层对应的模糊互补一致矩阵，具体包括，

[0012] 获取模糊互补一致矩阵中第i行第j列的元素rij，通过元素rij形成特征层对应的模糊互补一致矩阵，其中， ri、rj分别为特征层对应的模糊标度矩阵中
第i、j行中各元素的和。

[0013] 进一步地，根据所述对应的模糊互补一致矩阵，获取特征层对应的权值，具体包括，通过公式

[0014]

[0015] 获取特征层对应的权值，所述ωi为第i个焊接件的特征层对应的权值，n表示模糊互补一致矩阵R的阶数，α＝(n‑1)/2。

[0016] 进一步地，根据所述特征层对应的权值及基础件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性对应的权值，确定各焊接件相对于基础件的权值，具体包括，将所述特
征层对应的权值对应与基础件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性对应的
权值相乘，确定各焊接件相对于基础件的权值。

[0017] 进一步地，确定焊接单元的数量，具体包括，通过不等式

[0018]

[0019] 确定焊接单元的数量NP，N为焊接件个数，NS为特殊焊接单元。

[0020] 进一步地，根据所述焊接单元的数量及各焊接件相对于基础件的权值，得到焊接件单元的划分结果，具体包括，根据所述焊接单元的数量及各焊接件相对于基础件的权值，
确定焊接单元，根据所述特征层对应的权值及所述模糊互补一致矩阵，确定焊接件之间的
边权值，根据所述焊接单元及焊接件之间的边权值，得到焊接件单元的划分结果。

[0021] 另一方面，本发明还提供了一种复杂焊接件单元划分装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上述任
一技术方案所述的复杂焊接件单元划分方法。

[0022] 另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机该程序被处理器执行时，实现如上述任一技术方案所述的复杂焊接
件单元划分方法。

[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过获取焊接件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性，以焊接件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含
性作为特征层，获取特征层对应的模糊标度矩阵；根据特征层对应的模糊标度矩阵，获取特
征层对应的权值，根据所述特征层对应的权值及基础件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、
相似性及包含性对应的权值，确定各焊接件相对于基础件的权值；确定焊接单元的数量，根
据所述焊接单元的数量及各焊接件相对于基础件的权值，得到焊接件单元的划分结果；快
速地得到了焊接件单元的划分结果，提高了焊接规划的效率。

附图说明

[0024] 图1为本发明实施例1所述的复杂焊接件单元划分方法的流程示意图；

[0025] 图2为本发明实施例1所述的目标层、特征层和零件层的层次模型；

[0026] 图3为本发明实施例1所述的焊接件间有向权重示意图；

[0027] 图4为本发明实施例1所述的基础件的权重图；

[0028] 图5为本发明实施例1所述的遍历示意图。

具体实施方式

[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并
不用于限定本发明。

[0030] 实施例1

[0031] 本发明提供了一种复杂焊接件单元划分方法，其流程示意图，如图1所示，所述方法包括以下步骤：

[0032] S1、获取焊接件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性，以焊接件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性作为特征层，获取特征层对应的模糊标度
矩阵；

[0033] S2、根据特征层对应的模糊标度矩阵，获取特征层对应的权值，根据所述特征层对应的权值及基础件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性对应的权值，确定各
焊接件相对于基础件的权值；

[0034] S3、确定焊接单元的数量，根据所述焊接单元的数量及各焊接件相对于基础件的权值，得到焊接件单元的划分结果。

[0035] 具体实施时，建立目标层、特征层和零件层的层次模型，如图2所示，图2中，第一层为目标层，第二层为特征层，第三层为零件(焊接件)层、预先得到每个零件(焊接件)的质量
(w)、体积(v)、连接数量(c)以及焊接件间连接的焊缝长度(l)、相似性(s)和零件间的空间
包含关系(包含性，以i表示)；其中，目标层指基础件，在多个零件的焊接的过程中，通常都
会选定一个焊接件作为中心焊接件，放在较为重要的位置，焊机机器人或者工艺人员围绕
这中心焊接件进行焊接，把其余的焊接件焊接在一起直到焊接成一个整体；在焊接单元中，
除去焊接单元基础件剩下的焊接件称为焊接单元的子件，其中，焊接单元由焊接单元基础
件和焊接单元子件组成；

[0036] 所述的连接数量指一个零件(焊接件)和其余零件具有直接相互连接关系的个数；空间包含关系指的是一个零件是否在另一个零件的空间里面，若是则为1，否则为0；相似性
可根据质量w、面积a和质心b和欧式距离进行计算，

[0037]

[0038] 其中，wi表示焊接件Pi的质量，wmax表示焊接件Pi和Pj质量的最大值；

[0039] 优选的，获取特征层对应的模糊标度矩阵，具体包括，

[0040] 获取第i个焊接件的参数特征对比第j个焊接件的参数特征的模糊标度值 通过m
形成特征层对应的模糊标度矩阵；其中， Pi 为第i个焊接件
m
的参数特征，Pi为第j个焊接件的参数特征，所述参数特征(也称之为m特征)为质量、体积、
焊缝长度、连接数量、相似性及包含性中的任一一种；

[0041] 优选的，根据特征层对应的模糊标度矩阵，获取特征层对应的权值，具体包括，根据特征层对应的模糊标度矩阵，获取特征层对应的模糊互补一致矩阵，根据所述对应的模
糊互补一致矩阵，获取特征层对应的权值；

[0042] 优选的，根据特征层对应的模糊标度矩阵，获取特征层对应的模糊互补一致矩阵，具体包括，

[0043] 获取模糊互补一致矩阵中第i行第j列的元素rij，通过元素rij形成特征层对应的模糊互

[0044] 补一致矩阵，其中， ri、rj分别为特征层对应的模糊标度矩阵中第i、j行中各元素的和；

[0045] 根据rij可以得到模糊互补一致矩阵R

[0046]

[0047] 其中，n表示模糊互补一致矩阵R的阶数；

[0048] 优选的，根据所述对应的模糊互补一致矩阵，获取特征层对应的权值，具体包括，通过公式

[0049]

[0050] 获取特征层对应的权值，所述ωi为第i个焊接件的特征层对应的权值，n表示模糊互补一致矩阵R的阶数，α＝(n‑1)/2；

[0051] 优选的，根据所述特征层对应的权值及基础件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性对应的权值，确定各焊接件相对于基础件的权值，具体包括，将所述特征层
对应的权值对应与基础件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性对应的权值
相乘，确定各焊接件相对于基础件的权值。

[0052] 具体实施时，将焊接件特征层对应的权值与特征目标层对应的权值(基础件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性对应的权值)相乘得到各焊接件相对于基础
件的权值，Qi＝ωi*ωm，其中，Qi为各焊接件相对于基础件的权值；ωm表示特征目标层权值；

[0053] 优选的，确定焊接单元的数量，具体包括，通过不等式

[0054]

[0055] 确定焊接单元的数量NP，N为焊接件个数，NS为特殊焊接单元；

[0056] 所述特殊焊接单元，指在焊接的过程中，若质量较大，且焊缝长度较长且密集的焊接在另一个零件时，会产生很大的变形从而影响后面焊接单元之间的焊接，影响整体质量
的焊接件；

[0057] 优选的，根据所述焊接单元的数量及各焊接件相对于基础件的权值，得到焊接件单元的划分结果，具体包括，根据所述焊接单元的数量及各焊接件相对于基础件的权值，确
定焊接单元，根据所述特征层对应的权值及所述模糊互补一致矩阵，确定焊接件之间的边
权值，根据所述焊接单元及焊接件之间的边权值，得到焊接件单元的划分结果；

[0058] 各焊接件相对于基础件的权值，采用有向权重图的关系方式，以焊接基础件为起点，用最小生成树算法进行焊接单元的划分，其中箭头的方向为基础件指向子件，如图3为
焊接件间有向权重示意图，表示形式为“焊接件(节点)和权值(边)”，P1、P2和P3节点代表不
同的焊接件，与节点相连的边代表两单元之间的权重值；若W12>W13，表示P2比P3有更大概
率与P1同时划分到同一焊接单元根据所述特征层对应的权值及所述模糊互补一致矩阵，确
定焊接件之间的边权值；

[0059] 计算公式如下，

[0060]

[0061] w、ωv、ωl、ωc、ωi和ωs分别特征层中对应的权值，rwij、rvij、rlij、rcij、riij和rsij、w
rij分别表示该零件的特征在模糊互补一致矩阵中第i行j列元素；

[0062] 用最小生成树算法进行焊接单元的划分，其中，箭头的方向为基础件指向子件，得到单元划分方案；例如，若零件P9和基础件P5、P6具有连接关系，W59小于W69，则该零件P9和
基础件P6属于同一焊接单元；

[0063] 具体实施时，对单元划分结构进行干涉检测，其中，所有焊接件中的任一焊接件沿坐标系的任一方向进行装配时，将该焊接件与其余焊接件的接触情况用矩阵形式表示出
来，称为干涉矩阵；

[0064] 在焊接的过程中，焊接单元通常沿坐标系(x，y，z)的方向与另一个单元进行焊接加工，可以建立基于坐标系的干涉矩阵I，干涉检查方向为±x、±y、±z六个方向；由n个焊
接单元组成的焊接总件U＝{U1，U2，……，Un}中，则装配体在方向k(k＝x，‑x，y，‑y，z，‑z)的
正交干涉矩阵为Iy，如下所示，

[0065]

[0066] 上式中，Iijy表示零件i沿方向y装配时与零件j的干涉情况，值为1表示干涉，为0表示不干涉。

[0067] 实施例2

[0068] 本发明实施例提供了一种复杂焊接件单元划分方法，以框架式封闭结构的副车架为例，车架的零件代号信息，如表1所示；

[0069] 表1

[0070]

[0071] 把各焊接件的各项指标参数代入

[0072]

[0073] 进行标准化处理，得到结果后再代入

[0074]

[0075] 求各焊接件的各项特征参数对比指标，以质量特征为例，质量特征的模糊标度矩阵如表2所示，

[0076] 表2

[0077]

[0078] 根据各焊接件不同特征的模糊标度矩阵，得到每个焊接件对于特征的权值，如表3所示，

[0079] 表3

[0080]

[0081] 以上述16个焊接件作为层次结构的焊件层进行指标的评比，在此副车架中基础件的各项特征相对的权值，如表4所示，

[0082] 表4

[0083]

[0084] 基础件的权重从小到大的顺序为P16、P13、P10、P1、P7、P11、P15、P2、P8、P9、P12、P5、P4、P6、P3和P14，基础件的权重图，如图4所示；副车架含有一个可成为特殊焊接单元是支座焊合件，
NS＝1，可得焊接单元个数为；故P12、P5、P4、P6、P3和P14为基础件；

[0085] 以基础件作为出发点，按照权值大小使用最小生成树法对进行遍历，遍历示意图，如图5所示，有灰色代表为基础件；将焊接单元按照一定的顺序焊接，即U1(P4、P1)→U2(P3、
P2、P16)→U3(P5、P7、P8、P10)→U4(P6、P9、P11)→U5(P14、P13、P15)→U6(P12)，

[0086] 通过干涉矩阵，

[0087]

[0088] 获知U1和U2的在xyz上的干涉值为1，U2和U3的在xyz上的干涉值为1，U3和U4的在xy上的干涉值为1，U4和U5的在y上的干涉值为1，U5和U6的在xyz上的干涉值为1，发现不会出现
干涉现象，即焊接划分合理。

[0089] 实施例3

[0090] 本发明实施例提供了一种复杂焊接件单元划分方法，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上述任一实
施例所述的复杂焊接件单元划分方法。

[0091] 实施例4

[0092] 本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机该程序被处理器执行时，实现如上述任一实施例所述的复杂焊接件单元
划分方法。

[0093] 本发明公开了一种复杂焊接件单元划分方法、装置及可读存储介质，通过获取焊接件的质量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性，以焊接件的质量、体积、焊缝长
度、连接数量、相似性及包含性作为特征层，获取特征层对应的模糊标度矩阵；根据特征层
对应的模糊标度矩阵，获取特征层对应的权值，根据所述特征层对应的权值及基础件的质
量、体积、焊缝长度、连接数量、相似性及包含性对应的权值，确定各焊接件相对于基础件的
权值；确定焊接单元的数量，根据所述焊接单元的数量及各焊接件相对于基础件的权值，得
到焊接件单元的划分结果；通过对焊接件进行合理的划分，快速地得到了焊接件单元的划
分结果，提高了焊接规划的效率；本发明的焊接件单元划分方案具有通用性。

[0094] 以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保
护范围内。