CN120641237A - 自动化焊接路径规划器 - Google Patents

Abstract

本披露涉及一种用于通过焊接机对焊接任务的坡口进行焊接的焊接路径规划方法。该方法包括以下步骤：确定该坡口在沿着该坡口的多个位置处的尺寸特性；针对沿着该坡口的所述位置中的每一个，基于所述尺寸特性来计算至少一个中间焊接路径解，由此获得多个中间焊接路径解；以及基于该多个中间焊接路径解来生成用于对整个坡口进行焊接的至少一个完整焊接路径解。

Description

自动化焊接路径规划器

本披露涉及用于规划和执行用于对坡口进行焊接的焊接路径的方法和系统。

背景

焊接已成为现代工业中进行金属接合的重要手段。接合金属片材，尤其是具有高厚度的金属片材，通常需要多个焊接层和/或多个焊接道。执行两个或更多个层的焊接，其中每层由单个或多个焊道构成，以用于填充整个坡口并接合两个物体。此外，部署多道和多层有助于在接头中实现必需的强度。

焊接路径通常基于经验丰富的个体焊工的实际经验来规划。个体焊工必须尝试各种解决方案来为给定任务提供高效的焊接路径解。基于手动劳动的这种解决方案离准确和精确差得很远，并且焊接质量不能得到保证。

因此，趋势是采用机器人。但机器人的应用仍然受到相当大的限制。随着焊接过程中焊接道(焊道)数量的增加，伴随焊接过程的工艺参数和材料参数的数量增加。因此，焊接的规划变得非常复杂。

在多层多道焊接中，伴随着大量的焊池。由于焊接过程的加热和冷却循环，焊接中可能会出现翘曲和残余应力。变形或翘曲破坏了产品的美学吸引力，影响接头的机械特性和产品的可用性。附加地，残余应力可能会引起金属断裂的萌生，这可能会导致焊接产品失效。因此，焊接任务的解决方案必须考虑多个参数。然而，在大坡口焊接中控制焊池是一项重大挑战。虽然在现有技术中可以涵盖单独的材料和工艺特性在焊接过程期间的影响，但是这些特性的高度耦合和控制尚无可能。

此外，多道和/或多层焊接仍然主要靠手动完成，这需要高强度的劳动，同时会降低生产率。由于多道和多层焊接过程的复杂性，现有技术的解决方案未能超出一次推荐一条单独的焊接道的规划。大多数情况下，需要在每个焊接道之间进行手动检查。因此，生产中断，效率受损。

因此，进一步需要提供一种用于多层和多道焊接的焊接路径解，其特征在于高水平的自动化和增强的效率。本领域的空白延伸到提供用于自动规划整个坡口的焊接的焊接路径解。

概述

本方法减轻了上述缺点，并且提供了用于对焊接任务的整个坡口进行焊接的焊接任务规划系统和方法。

在第一方面，本披露涉及一种用于通过焊接机对焊接任务的坡口进行焊接的焊接路径规划方法，该焊接路径规划方法包括以下步骤：

-优选地，基于光学扫描图来获取和/或接收该坡口在沿着该坡口的多个位置处的尺寸特性，

-针对沿着该坡口的所述位置中的每一个，基于所述尺寸特性来计算至少一个中间焊接路径解，由此获得多个中间焊接路径解，优选地，在沿着该坡口的所述位置中的每一个处计算多个中间解，以及

-基于该多个中间焊接路径解来生成用于对整个坡口进行焊接的至少一个完整焊接路径解。

本披露提供了用于对整个坡口进行焊接的至少一个完整焊接路径解。因此，当前披露的方法的一大优点是焊接过程的效率提高。所提出的方法可以获取和/或接收坡口的光学扫描图，并且基于光学扫描图来确定坡口的尺寸特性，优选地，坡口在沿着坡口的延伸部的多个位置处的截面尺寸。可以基于光学扫描图在多个位置处确定坡口几何形状。可以在多个位置处取得扫描图，以用于确定该多个位置处的坡口几何形状。计算针对每个坡口几何形状的至少一个中间焊接路径解，其中，每个中间焊接路径解包括用于对坡口的至少一部分进行焊接的焊接路径规划。然后生成用于对整个坡口进行焊接的至少一个完整焊接路径解。因此，基于中间焊接路径解来生成该至少一个完整焊接路径解，例如完整解。

优选的是，每个中间焊接路径解定义焊接机用于在坡口的特定位置/定位处对坡口进行焊接的焊接参数，这些焊接参数选自由以下各项组成的组：焊接层数、每个焊接层的焊接道数、每个焊接道的摆动曲线以及焊接速度曲线。可以按工作范围(例如，针对摆动曲线和焊接速度曲线的工作范围，例如呈摆动曲线和焊接速度曲线的最小值和最大值的形式)对与一个位置相关联的计算得出的中间焊接路径解进行分组。

针对从同一坡口但在坡口的不同位置处取得的每个扫描图，计算中间焊接路径解。优选地，针对每个扫描位置计算多个中间焊接路径解，因此，中间焊接路径解可以提供用于对在其中获取了扫描图的部分进行焊接的解。该至少一个完整焊接路径解是用于对整个坡口进行焊接的完整解，并且生成(例如选择和/或计算)该至少一个完整焊接路径解，使得利用该完整解，可以对整个坡口长度进行焊接。因此，所提出的方法可以例如基于对所有中间解的评估来生成至少一个最终焊接路径解，使得该至少一个焊接完整路径解可以被配置用于对整个坡口进行焊接。因此，可以容易地执行该至少一个完整焊接路径解以用于接合物体，即执行焊接任务，而不需要来自任何其他装置或用户的另外的输入。

本披露的另一个重要方面是，坡口的尺寸特性在沿着坡口的多个位置处确定。坡口可以由要接合的物体定义，并且总体上沿着延伸方向延伸。延伸方向可以是线性的、圆形的，坡口可以在任何方向上延伸。坡口的尺寸可以沿着延伸方向改变。本披露从多个位置获取坡口的光学扫描图，以用于评估坡口的尺寸特性。

针对每个位置，确定坡口的尺寸特性。基于尺寸特性，计算至少一个中间焊接路径解。中间焊接路径解可以基于所扫描的坡口位置的截面面积。针对每个位置，计算至少一个中间焊接路径解。通常，本方法可以计算多个可能的焊接场景。每个中间焊接路径解包括用于对坡口的在其中获取了扫描图的至少对应部分进行焊接的焊接路径规划。

中间焊接路径解可以包括焊接层数和每层的道数。因为坡口的尺寸特性可以变化，所以针对每个扫描图计算得出的中间焊接路径解可以不同。同时，所提出的方法可以基于中间解来生成至少一个完整焊接路径解。因此，本方法的一大优点是可以考虑坡口的尺寸变化和公差。

这意味着在不同位置处坡口的单位体积可以是不同的。在多个位置处获取坡口的光学扫描图允许考虑体积效应。有利地，当前披露的方法提供了质量提高的接合零件以及高度最小化的焊接缺陷。例如，考虑体积效应可以使孔隙率的风险最小化，由此改进焊接接头的机械特性。

在第二方面，本披露涉及一种用于对坡口进行焊接的坡口焊接系统。该系统包括焊接机，该焊接机具有被配置用于执行坡口焊接操作的焊枪以及被配置用于控制由焊接机执行的坡口焊接操作的机器人控制器。该焊接系统进一步包括传感器，该传感器用于获取坡口的至少一个扫描图。该焊接系统进一步包括处理单元，该处理单元被配置用于执行上文披露的方法。所提出的系统被配置成基于用于对整个坡口进行焊接的所生成的至少一个完整焊接路径解来执行坡口焊接操作。

甚至在开始焊接操作之前，还可以在解内考虑沿着焊接坡口的变化并对其进行调整。因此，优点在于，本方法可以规划和执行焊接过程，而无需来自操作者的任何中断。

此外，本方法可以自动规划大小不同的多个坡口的焊接路径。传感器可以提供扫描数据，该扫描数据可以用于识别坡口几何形状。焊接规划器，比如被配置用于执行上文披露的方法的处理单元，可以提供焊接顺序。该系统可以被配置成执行焊接顺序。该系统还可以被配置成补偿沿着坡口的变化和公差。

在第三方面，本披露涉及一种用于规划用于对焊接任务的坡口进行焊接的焊接路径的系统，该系统包括用于存储指令的非瞬态计算机可读存储装置，这些指令在由处理器执行时执行用于通过焊接机对焊接任务的坡口进行焊接的焊接路径规划方法。类似地，当前披露的方法可以是计算机实施的，例如自动执行以进一步使重型结构制造工业自动化。

因此，通过根据本披露的方法和系统，实现了至少在焊接操作开始之前对坡口的整个焊接路径序列的自动规划，由此提高了生产效率。

附图说明

下面将参考附图更详细地描述本发明：

图1展示了解树。

图2示出了解树的示例。

图3至图4示出了坡口和对应焊接路径解的图示。

图5至图6示出了焊接系统的实施例。

图7示出了V形坡口和对应焊接路径解的图示。

图8示出了郁金香坡口和对应焊接路径解的图示。

图9A至图9B示出了郁金香坡口和沿着坡口的两个不同位置处的对应焊接路径解的图示。

图10A至图10B示出了郁金香坡口和沿着坡口的两个不同位置处的对应焊接路径解的图示。

具体实施方式

本方法提供了一种用于对焊接任务的坡口进行焊接的焊接路径规划方法。如本文所用，焊接任务的坡口可以是由要接合的物体定义的坡口。坡口可以沿着延伸方向延伸，其中，延伸方向可以是焊接方向。焊道可以通过将填充材料沉积到金属物体之间的坡口中来产生，使得焊道可以沿着延伸方向延伸。

在实施例中，所披露的方法用于对汽车工业和/或海洋工业和/或重工业和/或风力涡轮机中的部件进行焊接。

在比如重型结构制造、管道、船舶制造和修理以及压力容器制造等行业中，大物体的接合可能需要多道和多层焊接以填充大坡口。这意味着当前提出的方法可以规划用于对整个坡口进行焊接的多层和多道焊接路径。

通常，坡口的厚度可以指示需要多道和多层焊接。在实施例中，坡口的厚度可以是任何厚度。坡口的厚度可以是太大而不能通过单个焊道填充的任何厚度。

坡口特性

可以在沿着坡口的多个位置处获取坡口的光学扫描图。坡口的扫描可以基于非侵入性方法，比如非接触式测量扫描。例如，扫描仪可以在坡口上提供光，反射光图案可以被传感器(例如光电检测器或图像传感器)检测到，并且可以被转换成坡口的图像和/或尺寸特性。任何基于反射的扫描系统(比如线扫描仪)都可以用于扫描坡口。替代性地或附加地，光学扫描可以通过基于投影的方法(比如通过激光雷达技术)通过将激光束发送到坡口并用光电检测器测量反射光以确定到坡口的距离并生成坡口的标测图来执行。扫描可以基于结构光投影。因此，可以将已知图案投影到坡口上。当相机从一个(或多个)视角观察图案时，坡口的表面特征使图案畸变。图案畸变的方向和大小可以用于重建坡口的表面形貌。

在实施例中，该多个位置沿着坡口的延伸部。可以基于坡口的长度来计算该多个位置。在实施例中，该多个位置沿着坡口的延伸部处于预定距离。在一些示例中，每次扫描之间的距离可以基于要获取的扫描图的总数。在一些示例中，距离可以基于坡口的长度。在其中获取了坡口的扫描图的位置中的每一个位置可以与相邻位置等距。替代性地，每次扫描之间的距离可以变化。每次扫描之间的距离可以任意选择。位置中的每一个之间的距离可以是任何距离。

在实施例中，该多个位置中的每一个之间的距离介于1mm与5000mm之间。在实施例中，该多个位置中的每一个之间的距离介于10mm与200mm之间、优选地介于50mm与100mm之间。替代性地，位置中的每一个之间的距离可以介于1mm与50mm之间。距离可以基于坡口尺寸来设定，使得可以捕获沿着坡口长度的潜在几何差异。距离也可以基于扫描速度来设定，使得可以高效且有效地执行整个方法。因此，获取(和/或接收)多个坡口扫描图可以为各种焊接任务的自动焊接路径规划提供改进的灵活性。

本方法可以被配置用于接收表示坡口的扫描图的传感器数据。在实施例中，坡口的光学扫描图由光学传感器和/或扫描仪获取。坡口的扫描图可以例如由激光扫描仪和/或相机获取。传感器可以是可以在一维和/或二维和/或三维上以电子方式捕获坡口的视觉信息的任何传感器。

本披露的重要方面是例如基于如上所述的光学扫描图来确定坡口在沿着坡口的多个位置处的尺寸特性。这意味着可以基于光学扫描图来计算坡口的尺寸特性。此外，本方法可以被配置用于获取和/或接收坡口的多个图像。坡口的尺寸特性可以与坡口的截面面积的尺寸特性相关，其中，截面面积可以横向于延伸方向。

在实施例中，每个坡口的尺寸特性选自由以下各项组成的组：坡口的高度、坡口的截面面积、坡口截面的顶部两个顶点之间的距离、坡口截面的底部两个顶点之间的距离、相对于坡口的基部的坡口的每个侧边缘之间的坡口角度、以及坡口底部相对于水平面的角度。

坡口的尺寸特性中的一个或多个可以通过手动检查来确定。例如，可以手动确定坡口的厚度。有利地，坡口的扫描图可以包括数据，使得可以根据所述数据来确定和/或计算坡口的厚度和如上所述的任何其他尺寸特性。因此，基于光学扫描图来计算的焊接路径解可以更可靠。

焊接坡口有许多形状和尺寸。坡口可以是单形或双形坡口。坡口可以是V形坡口或Y形坡口。坡口也可以是方形坡口。坡口可以是斜面坡口、或J形坡口、或U形坡口或扩口坡口或郁金香坡口。坡口可以是双平面斜面坡口或双平面V形坡口。也可能是上述的组合。

尺寸特性(比如坡口截面的底部两个顶点之间的距离和/或坡口底部相对于水平面的角度)可以指示坡口的类型。因此，不同类型的坡口可能需要不同的处理程序。例如，当坡口截面的两个顶点之间的距离高于预定义值时，当前披露的方法可以包括提供背板，该背板被配置用于在至少第一层的焊接期间接纳焊池。因此，当前披露的方法可以规划坡口的焊接路径，同时考虑坡口宽度的开口、和/或背板要求、和/或背板的物理和/或热和/或机械特性。背板可以定位在坡口下方、在坡口的底部。根据坡口底部相对于水平线的角度，可以调整背板的几何形状和/或背板的位置，使得背板的表面可以沿着第一焊接层接纳焊池。

中间焊接路径解

基于所述尺寸特性，可以计算中间焊接路径解。在实施例中，中间焊接路径解中的每一个指定焊接层数和焊接层中的每一层中的道数。因此，中间焊接路径解可以指定为了通过焊接来接合物体而应沉积多少个焊接层并且在每层中沉积多少个焊接道。中间焊接路径解可以替代性地或附加地指定每个焊接道的摆动曲线，典型地呈摆动频率和幅度的形式，和/或焊接机的焊接速度曲线。

典型地，针对沿着坡口的所述位置中的每一个，基于所述尺寸特性来计算多个中间焊接路径解，由此针对每个位置获得多个中间焊接路径解。并且典型地，每个中间焊接路径解指定焊接层数和每层中的焊接道数以及每个焊接道的相关联的摆动曲线和焊接速度曲线。这可以针对每个位置产生许多可能的中间焊接路径解。对与一个位置相关联的中间焊接路径解进行分组的一种方式是指定工作范围，例如针对摆动曲线和焊接速度曲线的工作范围，例如呈摆动曲线和焊接速度曲线的最小值和最大值的形式。针对摆动曲线和焊接速度曲线的这些工作范围于是可以间接地提供焊接层数和每层中的焊接道数的范围，因为摆动曲线和焊接速度曲线直接确定焊道的大小，并且由此与层数和每层中的道数关联。

因此，可以借助于摆动曲线和焊接速度曲线的工作范围来定义与坡口的位置相关联的中间焊接路径解，从而还可能定义层数和每层中的焊接道数，替代性地或附加地，定义这些数量的范围。有了在沿着坡口的每个位置的焊接参数的工作范围，于是可以在计算上更简单地找到每个位置的中间焊接路径解中的至少一个所共有的至少一个完整焊接路径解。

坡口的尺寸特性对于计算中间焊接路径解可能是至关重要的。例如，坡口沿着坡口高度的宽度可以是用于计算中间焊接路径解的重要参数之一。不仅宽度，而且相对于坡口的基部的坡口的每个侧边缘之间的坡口角度也可以不同。有利地，本披露可以提供改进的焊接路径解，因为在计算中间焊接路径解时可以考虑坡口的侧边缘的倾斜度以及坡口宽度的变化。

这意味着本方法可以将坡口的尺寸特性与焊接工艺参数耦合。例如，当坡口的侧边缘的倾斜度不同时，计算得出的中间解可以指定与侧边缘相邻的每道的焊接速度曲线，使得可以维持焊接层的最终高度。

在本文呈现的示例中，焊接层数在5至12的范围内，并且每个焊接层中的道(即焊道)数在一至六的范围内。因此，通常，焊接层数将在1至20或甚至30至40的范围内，或可能高达50层。每层中的道数将典型地在1至10的范围内，对于非常大的坡口，或甚至高达10或20或更多道。

关于摆动曲线，幅度的典型范围介于0.2mm与10mm之间，被视为总摆动，即，极值之间的距离，对应于介于0.1mm与5mm之间的幅度。然而，摆动幅度可以高达10mm，或甚至15mm或20mm或30mm，或更大。摆动频率的典型范围介于1Hz与3Hz之间，然而在0Hz至5Hz或甚至0Hz至10Hz或更大范围内的频率可以是可能的

典型的焊接速度典型地在25cm/min至50cm/min的范围内，但也可以在10cm/min至75cm/min之间，甚至可能在0cm/min至100cm/min或甚至更高的范围内。

然而，即使焊接参数的工作范围有限，在坡口的特定位置处的可能的焊接解的数量也可能变得相当大，因为该多个焊接参数提供了许多可能的中间焊接路径解。但是这也是当前披露的解决方案的主要优点，因为该多个可能的解增加了识别坡口的所有位置所共有的完整焊接路径解的机会。并且优选地，在特定情况下，不仅可以选择一个完整解，而且可以选择多个完整解，比如最优解。

约束

在实施例中，当前披露的方法进一步包括定义一组焊接约束的步骤。每个焊接过程可以带来许多参数，比如焊接工艺参数、物体的材料特性以及由焊接设备定义的焊接条件。本方法可以根据这些参数来调整。在另外的实施例中，该至少一个中间焊接路径解基于该一组焊接约束来生成。约束可以在计算中间焊接路径解之前定义。替代性地和/或附加地，可以筛选和/或评估计算得出的中间焊接路径解，使得可以基于定义的约束来去除中间焊接路径解中的一个或多个。

在另外的实施例中，该一组焊接约束选自由以下各项组成的组：焊丝类型、焊接气体类型、焊接位置、焊接角度(比如焊接机的定位)、焊枪类型、焊接工艺类型、焊接任务的材料特性、坡口的类型和焊接速度。因此，本方法是高度灵活的，并且可以适应焊接期间的大范围改变。

例如，在更高的焊接速度下，每单位时间可以沉积更少的填充材料。当计算中间焊接路径解时，沉积速率可以是决定性的，因为焊道是通过沉积填充材料而产生的。在实施例中，焊接机的焊接速度可以被定义为约束。因此，所提出的方法可以识别和/或计算符合定义的焊接速度的中间焊接路径解。焊枪的焊接速度可以受到焊接设备的限制。因此，当前披露的焊接路径方法可以提供可调整且灵活的焊接路径解。

焊接工艺可以例如是金属惰性气体焊接、金属活性气体焊接、钨极惰性气体焊接、埋弧焊接。填充材料可以例如是焊丝，比如金属焊丝、实心焊丝、药芯焊丝、金属芯焊丝。

对于不同的坡口几何形状、和/或应用、和/或焊接系统的配置、焊枪的角度和/或焊枪的几何形状(比如焊枪的枪尖的直径)可以改变。此外，焊枪的枪尖可以定义填充材料的沉积位置。有利地，本披露可以在提供焊接路径解的同时考虑焊接系统的几何形状，并且可以调节该解。替代性地，本方法可以提供多个解，其中，这些解中的每一个可以指定焊枪的角度。

在焊接期间，金属可以吸收所生成的热量。热量通过金属的本体从切削刃传递出去，其中，在熔化的金属与未受影响的基底金属之间形成一个区。所述区可以被称为热影响区(HAZ)。在HAZ中，热量可能会导致金属的微观结构的改变，这可能会降低金属的强度。HAZ可以包括接合结构中的最薄弱点，并且特定接合结构的失效可能在HAZ区内。因此，重要的是了解焊接任务的热特性，即，要接合的物体以及焊接过程期间的热量生成和传递。

本方法可以考虑HAZ的热特性和机械特性。可以基于焊接工艺参数以及焊接物体和填充材料的材料特性来计算焊接物体的热量输入。所述参数可以是用于计算中间解的输入。附加地或替代性地，所述参数可以作为约束提供。

替代性地，可以定义热因子。焊接过程中生成的热量可以是焊接电流、电压和焊接速度的函数。在实施例中，该一组焊接约束包括焊接任务的热因子。热因子可以定义每个焊接过程的温度窗口，使得焊接操作可以在定义的温度窗口内发生。该温度窗口可以被定义为使得材料可以接合在一起，同时不牺牲接合物体的机械强度。本方法可以被配置用于基于热因子来计算中间焊接路径解。例如，可以重新计算已计算得出的中间焊接路径解以去除在定义的热因子之外的解。

所提出的解决方案可以基于焊接坡口的几何形状来计算第一组中间焊接路径解。该第一组焊接路径解可以不受焊接工艺参数的限制。根据焊接中使用的特定工艺和设备，用户可以定义焊接速度、焊接温度、焊接中使用的材料的热特性以及许多其他工艺特定参数。所提出的方法可以生成至少第二组中间焊接路径解，该第二组中间焊接路径解可以符合定义的约束。

替代性地，约束可以应用于完整焊接路径解。因此，该方法可以基于该多个中间焊接路径解来生成用于对整个坡口进行焊接的至少一个完整焊接路径解，并且然后可以定义一组焊接约束。

完整焊接路径解

通常，所提出的方法基于：基于该多个中间焊接路径解来生成用于对整个坡口进行焊接的至少一个完整焊接路径解。

针对每个扫描图的中间焊接路径解可以是解树，该解树具有基于各种约束、参数和方面的多个解。

在实施例中，完整焊接路径解指定焊接层数、每个焊接层的焊接道数、每个焊接道的摆动曲线以及焊接机的焊接速度曲线。这意味着中间焊接路径解中的每一个可以指定焊接层数、每个焊接层的焊接道数、每个焊接道的摆动曲线以及焊接机的焊接速度曲线。因此，解树可以包括多个中间焊接路径解，其中，每个解的多道和多层焊接路径包括用于对坡口的在其中取得了扫描图的部分进行焊接的焊接速度曲线，以及每道的摆动曲线。

在针对光学扫描图的每个位置计算多个中间焊接路径解的步骤之后，本方法可以进一步包括生成至少一个完整焊接路径解的步骤，其中，该至少一个完整焊接路径解是针对每个位置计算得出的公共解。

在该多个中间焊接路径解之间选择用于对整个坡口进行焊接的完整焊接路径解可以基于约束。可以通过计算所述解是否可以符合约束来评估该多个中间焊接路径解。例如，与完整解在一层中指定两个焊道相比，由于约束，对于完整解，在同一层中指定三个焊道可能是不可行的。例如，如果焊接速度更慢，则由于更多的填充材料沉积，指定的焊接速度可能会导致三道焊接的热因子更高。因此，可能会超过预定义的热因子。因此，可以选择两道解。替代性地或附加地，可以调节填充材料沉积速率。

因此，所提出的方法的优点是所有约束的相互作用，使得中间焊接路径解以及因此用于对整个坡口进行焊接的焊接路径解基于应用自动生成。

最后，用于对整个坡口进行焊接的该至少一个完整焊接路径解可以是针对每个扫描位置计算得出的公共解。尤其是如果坡口的尺寸相对均匀，则针对每个扫描图的计算得出的中间焊接路径解可以是相似的。然而，当沿着坡口延伸部的坡口尺寸不如计算得出的中间尺寸均匀时，焊接路径解可能是不同的。

在实施例中，生成用于对整个坡口进行焊接的该至少一个完整焊接路径解，使得对于同一层，选择该位置的指定更高道数的中间焊接路径解作为该至少一个完整焊接路径解。例如，对于更大的宽度，对于相同的层高度，解可以指定更高道数。在这种情况下，生成完整焊接路径解的优先级可以基于选择更高道数。因为更高道数可以为坡口的更宽区段提供足够量的焊接材料，因此该区段可以以改进的强度接合，同时防止砂孔。然而，如前所述，可以选择具有更低道数的解，使得解的热因子在预定义值内。这意味着每层的高度可以变化。

在实施例中，该至少一个完整焊接路径解指定可变层数，使得相邻位置之间进行焊接的层数不同，同时维持预定义焊接高度公差和/或所有坡口图像之间的间隔。在另外的实施例中，该方法包括计算该至少一个完整焊接路径解中的每一个的该至少一个焊接层的高度的步骤。这意味着所提出的方法可以被配置用于计算每个扫描位置之间和/或沿着每个扫描位置的焊接高度。可以计算每个焊接道的高度。可以计算每层的焊接。当每个相邻扫描图之间计算得出的高度差高于预定义值时，则可以执行进一步的计算以找出必需的焊道数以便等于高度。例如，在坡口的焊接中可能是这种情况，其中，坡口几何形状改变。例如，当将具有倾斜中心轴线的两个圆柱形物体彼此焊接时。

更新的坡口特性

当前披露的方法基于：基于坡口在沿着坡口的多个位置处的尺寸特性来计算多个中间焊接路径解，以及基于中间焊接路径解来计算至少一个完整焊接路径解。然后可以基于该至少一个完整焊接路径解中的一个来执行实际焊接操作，并且由此基于所选择的完整焊接路径解来对坡口执行焊接。然而，在某些情况下，在焊接操作期间例如通过对坡口进行光学扫描获取坡口的尺寸特性可能是有利的。例如，在焊接操作的二分之一、或在每个焊接层之后、或在两个或三个焊接层已经完成之后，优选地在相同的位置处再次扫描坡口，例如以确保一切都按计划进行。一个优点是，现在至少部分填充的坡口可以被视为要焊接的任何“新”坡口，并且当前披露的焊接路径规划方法可以在该至少部分填充的坡口上执行。一种可能的结果是，焊接过程按计划进行，并且坡口焊接系统可以继续所选择的完整焊接路径解。另一种可能的结果是，基于该多个重新计算得出的中间焊接路径解来生成的另一个完整焊接路径解在具有至少部分填充的坡口的新情况下更优。

接收和/或获取坡口的更新的尺寸特性在坡口较大并且在每层中需要许多焊接层和若干焊接道时特别相关，因为焊接过程所生成的能量可能会影响坡口中的金属材料，特别是从焊接过程反复加热并随后冷却的过程。在一些情况下，结果可能是坡口的缩小/收缩，由此明显地影响坡口的尺寸特性。在这种情况下，确实合理且有利的是，在焊接过程期间在沿着坡口的多个位置处接收和/或获取更新的尺寸特性，以便通过基于沿着坡口的所述位置中的每一个的所述尺寸特性再次计算至少一个中间焊接路径解来重新校准焊接过程，以及基于该多个中间焊接路径解来生成用于对整个(剩余)坡口进行焊接的至少一个完整焊接路径解。

用坡口的更新的尺寸特性进行的这种重新校准的示例和新的完整焊接路径解可以在图9至图10中可见，这些图将在下文进一步详细解释。

因此，本披露还涉及一种坡口焊接方法，该坡口焊接方法包括以下步骤：如本文所述来规划焊接路径，以及基于用于例如借助于当前披露的坡口焊接系统对整个坡口进行焊接的所生成的至少一个完整焊接路径解来启动坡口焊接操作。

在已经焊接了坡口的至少一层之后，可以如本文所述来规划新的/更新的焊接路径，使得在至少部分焊接的坡口上规划更新的焊接路径。优选地，在焊接操作期间，比如在每个焊接层之后、在每两个焊接层之后、在每三个焊接层之后、在每四个焊接层之后、在焊接过程的每四分之一、在焊接过程的每三分之一或在焊接过程的二分之一、或其任何组合，焊接路径规划自动更新至少一次、优选地至少两次、更优选地至少三次。在焊接期间是否以及何时需要更新坡口尺寸特性可以例如由操作员确定，这可以例如在规划之前和/或在焊接操作之前基于坡口的特性来确定。

可以基于用于例如借助于本文披露的坡口焊接系统对整个坡口进行焊接的所生成的至少一个完整焊接路径解来执行坡口焊接操作。在此期间，可以自适应地调节一组焊接参数。

系统

本披露进一步涉及一种坡口焊接系统。该系统包括焊接机，该焊接机具有被配置成执行坡口焊接操作的焊枪。焊接机可以是包括机器人臂和焊枪的任何焊接机。由焊接机执行的坡口焊接操作可以由机器人控制器控制。该系统被配置成基于用于对整个坡口进行焊接的所生成的至少一个完整焊接路径解来执行坡口焊接操作。

该系统进一步包括用于获取坡口的至少一个扫描图的至少一个传感器。传感器可以是设置在轨道系统上的扫描仪，使得扫描仪可以相对于焊接任务移动，由此获取多个扫描图。

该系统可以包括传感器，这些传感器被配置成使得可以监视焊接过程。控制器可以基于监视数据来控制焊接过程。在实施例中，该系统被配置成使得在焊接期间自适应地调节焊接速度和/或焊接机的摆动频率。例如，机器人臂可以移动焊枪，使得可以调节焊接速度。在实施例中，该系统被配置成使得在焊接期间自适应地调节用于焊接的焊丝量。通过控制填充材料的沉积，可以控制每个焊道的焊池，由此提高焊接质量。

在一个实施例中，该系统被配置用于1)在坡口焊接操作期间借助于传感器获取坡口的至少一个重新扫描图以获得至少部分焊接的坡口的更新的尺寸特性，以及2)基于至少部分焊接的坡口的更新的尺寸特性来执行当前披露的焊接规划方法以生成用于对至少部分焊接的坡口进行焊接的至少一个更新的完整焊接路径解。就此而言，在焊接过程期间，例如在每个焊接层之后、在每两个焊接层之后、在每三个焊接层之后、在每四个焊接层之后、在焊接过程中的每四分之一、在焊接过程的每三分之一或在焊接过程的二分之一、或其任何组合，坡口可以被重新扫描至少一次、至少两次、至少三次或至少四次。

因此，本方法可以规划焊接路径，基于用于对整个坡口进行焊接的所生成的焊接路径解来执行坡口焊接操作，并且在焊接期间自适应地调节一组焊接参数。在实施例中，该一组焊接参数是以下各项中的一项或多项：焊接机的摆动曲线，比如摆动频率和幅度；焊丝量。

在实施例中，实时跟踪被焊接的坡口。在实施例中，本方法包括定义焊接任务的热因子的步骤，其中，基于热因子来调节该一组焊接参数。

因此，本方法提供了针对各种焊接任务的焊接路径规划，其中，可以在焊接操作之前和期间基于彼此互相关联的各种参数和/或输入和/或约束来调整计算得出的焊接路径解，由此提供高效且灵活的焊接操作。

附图的详细描述

当前披露的方法可以针对沿着坡口的每个扫描图或多个扫描图计算用于对坡口进行焊接的所有可能的解或一组可能的解。在一个示例中，系统找到在这些扫描图当中共有的一组解，并且选择满足需求的那一个解。需求可以是快速的执行时间、较少的焊道数、热量输入偏好等。该过程也可以是迭代过程，其中，计算针对每个扫描图的第一组解(如果没有找到公共解)，更改限制约束并且重复该过程，直到找到解或研究所有可能的解。

图1和图2展示了解树。图1进一步示出了每层的每个焊道的技术参数。在确定坡口在沿着坡口的位置处的尺寸特性之后，基于所述尺寸特性来计算至少一个中间焊接路径解。图1和图2示出了针对坡口的确定尺寸(例如基于坡口截面的扫描图)计算得出的中间解。

图1示出了五个中间焊接路径解A、B、C、D、E。每个中间焊接路径解A、B、C、D、E至少指定焊接层数和每个焊接层的焊接道数。解开始于计算用于对第一层1^st进行焊接的可能的焊接场景。根据图1，第一层1^st具有单个可能的场景，例如，一道(焊道)。第二层2^nd的场景基于第一层的场景来计算。如图所示，对于第二层2^nd，一道或两道是可能的。第三层3^rd基于针对第二层2^nd计算得出的这两个不同的场景来计算。对于第四层4^th，推荐了四种场景；它们中的前两个(从左到右)取决于第三层3^rd的第一场景。这些场景基于先前层的场景来计算。这些依赖性场景中的每一个定义树的分支。因此，每个中间解A、B、C、D、E表示树的分支。根据计算，中间解A和B指定五个层，而中间解C、D和E指定用四个层填充坡口。

图1中的每个圆可以被称为节点。每个节点指定前一层的层体积范围(minU至maxU)和当前层的层体积范围(minL至maxL)。这意味着可以为前一层和当前层指定沉积速率。因此，计算的参数中的一个是前一层的填充体积和沉积速率，因此是焊接速度曲线。每个节点还指定包括焊接机技术参数(比如焊接中使用的焊接能量和/或电压和/或电流)的通道。

针对沿着坡口的延伸部的多个位置计算解树。在针对沿着坡口的所有扫描位置计算得出该多个中间焊接路径解之后，计算用于对整个坡口进行焊接的至少一个完整焊接路径解。针对一个位置计算得出的分支(一个中间解)可以针对另一个位置计算得出。该至少一个完整焊接路径解可以是针对每个位置(例如，在其中取得了扫描图的每个位置)计算得出的公共解。

此外，通过所提出的方法，可以定义一组焊接约束。例如，在计算得出所有可能的焊接路径解之后，可以应用一组约束，使得不能满足给定约束的解被去除。

该一组约束可以例如是工艺和/或材料特性中的一个或多个。该一组约束可以涉及沉积速率、填充材料的类型、物体和焊丝的热特性和机械特性、焊接速度、焊接能量等。可以在计算得出焊接解之后应用一些约束，比如焊接角度。替代性地或附加地，在计算焊接解时可以考虑该一组约束。例如，可以基于预定义的热因子(比如热量输入)来计算每道的沉积速率。热量输入可以因焊接过程和焊接物体而异。热量输入可以基于填充材料、熔化温度和沉积速率而改变。因此，热量输入要求的改变可以影响每个焊道的计算得出的体积范围。在计算得出所有可能的完整焊接路径解之后，还可以将热因子设定为约束。另一个约束可以例如与焊接能量和/或电压和/或电流相关，该焊接能量和/或电压和/或电流可以基于通道而更改。用户可以手动检查计算得出的完整焊接路径解，并在所有解当中选择一个。该方法还可以自动选择完整解中的一个或多个。

图3示出了坡口截面和对应完整焊接路径解的图示。坡口截面内的小圆表示最终解的焊道。焊道使用阿拉伯数字编号。根据所示的中间焊接路径解，第一层具有一个焊道1；第二层指定两个焊道2和3；第三层包括三个焊道4、5、6。根据完整焊接路径解的这个图示，总共需要52个焊道来填充坡口。

图4是另一个坡口的截面的图示，该图中的轴线提供了平均坡口截面的尺寸特性。因此，平均坡口高度为约45mm。坡口的宽度沿着坡口高度从约15mm增加至约30mm。所呈现的解包括十一个层，其中，第一层具有一个焊道1，第二层具有两个焊道2、3。计算得出的解指定两个焊道，直到第八层。第八层包括三个焊道14、15、16。在第八层之后，焊道数保持稳定，即，针对第九层、第十层和第十一层各自计算得出三个焊道。当坡口具有更陡的侧边缘时，每个层的焊道数的变化较小。此外，源自每个焊道的实线(由小圆圈示出)指示摆动曲线，其中基本上水平线指示摆动的幅度。如图所示，实线可以具有相对于水平线的倾斜。因此，实线还示出了焊枪的角度。焊枪遵循每个焊道的实线所示的路径。如所见的，通过将焊枪朝向坡口侧面的上表面向上移动来焊接与坡口的侧表面相邻的焊道。计算焊道以便填充坡口，同时维持每层内的每个焊道的相似焊接高度。可能期望维持同一层内的每个焊道的相似焊接高度。然而，每个焊接层的厚度可以不同。

图7示出了V形坡口的坡口截面和对应焊接路径解的图示。坡口截面内的小圆表示最终解的焊道。焊道使用阿拉伯数字编号。根据所示的焊接路径解，前四个层具有一个焊道，而最终层具有三个焊道。如从所展示的解中所见的，具有不那么陡的边缘的V形坡口的规划和执行更简单，部分地因为焊枪的角度可以保持恒定。

图8示出了坡口的坡口截面和对应最终焊接路径解的图示。根据所示的焊接路径解，前九个层具有两个焊道，而最后两个层各自具有三个焊道。类似于图4，坡口的陡峭边缘使得焊枪的角度有必要相应地变化。线81展示了在已经焊接了具有焊道1和焊道2的第一层之后获取的坡口的新扫描图。可以提供这种扫描图来更新坡口特性以检查第一层是否已经被正确焊接，并且可以基于新扫描图来计算新一轮的中间焊接路径解和最终焊接路径解。如从线81所见的，最初计算得出的最终焊接路径解仍然适用。

图9A和图9B示出了坡口在沿着坡口的两个不同位置处的坡口截面的图示以及坡口的对应完整焊接路径解，即，图9A示出了沿着坡口的一个位置并且图9B示出了另一个位置。坡口是所谓的郁金香坡口的示例。完整焊接路径解涵盖整个坡口，优选地，基于来自沿着坡口的不同位置的所有扫描图。如从图9A和图9B所见的，坡口焊接10层，总共24道，并且所展示的焊接路径解对于图9A和图9B是共有的，其中在前六个层中具有两道，并且在顶部四个层中具有三道。

图10A和图10B示出了郁金香坡口在沿着坡口的两个不同位置处的坡口截面的图示。它是与图9A和图9B中一样的坡口，但是图10A和图10B中的扫描图是在焊接具有焊道“1”和“2”的第一层(在图9A和图9B中)之后获取的。即，已经用新的光学扫描图更新了坡口特性，该新的光学扫描图提供了现在至少部分填充的坡口的更新的尺寸特性。有了新的尺寸特性，可以重复计算中间焊接路径解和完整焊接路径解的过程，并且完整焊接路径解(在图10A和图10中展示的)是如图所示坡口的优选解(在图10A和图10B中)。比较图9和图10可以看出，从坡口生成的完整焊接路径解(在图9A和图9B中)包含具有两道的六个层和具有三道的四个顶层。在焊接第一层并重新扫描坡口之后，所生成的完整焊接路径解(在图10A和图10B中)包含五个底层，每个底层具有两道——这对应于图9A和图9B中的解减去已经完成的底层。然而，如图10A和图10B中所见的，仅存在三个顶层，每个顶层具有三道，这与图9A和图9B中的解不同，该解具有四个顶层，每个顶层具有三道。原因是，在加热和冷却材料的情况下焊接过程所生成的能量已经导致坡口的顶层收缩，即，坡口的高度在第一底层的焊接之后已经减小。在焊接第一层之后对坡口进行新扫描并重复焊接路径规划方法确保了焊接系统可以考虑坡口特性的改变。

何时接收和/或获取坡口的新尺寸特性在坡口与焊接情况之间变化。如图7中的小V形坡口在焊接期间可能不需要重新扫描，而具有多于20个焊道的更大的坡口(如图8至图10中)的重新扫描可以是一种优势。在焊接过程期间更新坡口特性的频率也可以变化。在完成每层之后更新坡口特性可能容易实施，但是这也增加了焊接过程的时间。如在图9与图10之间的比较中所见的，在所生成的完整焊接路径解中仅顶层发生改变，即，至少前2、3、4、5或6个底层可能已经在没有重新扫描坡口的情况下完成。因此，可以在焊接过程期间，在每层之后、在每两层之后、在每三层之后、在每四层之后、或在焊接过程的四分之一、或在焊接过程的三分之一、或在焊接过程的二分之一、或其任何组合，提供坡口特性的更新。

图5和图6是焊接系统的实施例，该焊接系统包括焊接机，该焊接机具有被配置用于执行坡口焊接操作的焊枪54、64和机器人臂55、65。焊接系统进一步包括扫描仪51、61。图5中所示的扫描仪51设置在焊枪54附近，使得控制焊枪54的机器人臂55可以将扫描仪51移动到将在其中取得坡口扫描图的位置。替代性地，扫描仪可以是固定的。在图6中，多个固定扫描仪61(示出了两个扫描仪)沿着轨道66定位，其中，焊接任务可以沿着轨道定位。焊接系统包括焊接机中心(53，63)，该焊接机中心用于借助于对多个焊接通道的选择来控制焊接机参数，比如焊接能量。焊接系统进一步包括机器人控制器(52，62)，该机器人控制器用于控制由焊接机执行的坡口焊接操作。

条款

1.一种用于通过焊接机对焊接任务的坡口进行焊接的焊接路径规划方法，该焊接路径规划方法包括以下步骤：

-获取和/或接收该坡口在沿着该坡口的多个位置处的尺寸特性，

-针对沿着该坡口的所述位置中的每一个，基于所述尺寸特性来计算至少一个中间焊接路径解，由此获得多个中间焊接路径解，以及

-基于该多个中间焊接路径解来生成用于对整个坡口进行焊接的至少一个完整焊接路径解。

2.根据条款1所述的方法，该方法包括获取和/或接收该坡口的扫描图以用于确定尺寸特性的步骤。

3.根据条款2所述的方法，其中，该坡口的扫描图由光学传感器和/或扫描仪获取。

4.根据前述条款中任一项所述的方法，其中，该多个位置沿着该坡口的延伸部。

5.根据前述条款中任一项所述的方法，其中，该多个位置沿着该坡口的延伸部处于预定距离。

6.根据条款5所述的方法，其中，该多个位置中的每一个之间的距离介于1mm与5000mm之间、介于10mm与200mm之间、优选地介于50mm与100mm之间。

7.根据前述条款中任一项所述的方法，其中，每个坡口的尺寸特性选自由以下各项组成的组：

该坡口的高度，

该坡口的截面面积，

该坡口截面的顶部两个顶点之间的距离，

该坡口截面的底部两个顶点之间的距离，

相对于该坡口的基部的该坡口的每个侧边缘之间的坡口角度，以及

坡口底部相对于水平面的角度。

8.根据前述条款中任一项所述的方法，该方法进一步包括定义一组焊接约束的步骤。

9.根据条款8所述的方法，该一组焊接约束选自由以下各项组成的组：焊丝的类型、焊接气体的类型、焊接位置、焊接角度、焊枪的类型、焊接过程的类型、焊接任务的材料特性、该坡口的类型、焊接速度。

10.根据条款8至9中任一项所述的方法，其中，该一组焊接约束包括该焊接任务的热因子。

11.根据条款8至10中任一项所述的方法，其中，该至少一个中间焊接路径解基于该一组焊接约束来生成。

12.根据前述条款中任一项所述的方法，其中，这些中间焊接路径解中的每一个指定焊接层数和焊接层中的每一层中的道数。

13.根据前述条款中任一项所述的方法，该方法包括针对每个位置计算多个中间焊接路径解以及生成至少一个完整焊接路径解的步骤，其中，该至少一个完整焊接路径解是针对每个位置计算得出的公共解。

14.根据条款12所述的方法，其中，生成用于对整个坡口进行焊接的该至少一个完整焊接路径解，使得对于同一层，选择位置的指定更高道数的中间焊接路径解作为该至少一个完整焊接路径解。

15.根据前述条款中任一项所述的方法，其中，该至少一个完整焊接路径解指定可变层数，使得相邻位置之间进行焊接的层数不同，同时维持所有坡口图像之间的预定义焊接高度公差。

16.根据条款12所述的方法，该方法包括计算该至少一个完整焊接路径解中的每一个的至少一个焊接层的高度的步骤。

17.根据前述条款中任一项所述的方法，其中，这些中间焊接路径解中的每一个和/或焊接路径解指定焊接层数、每个焊接层的焊接道数、每个焊接道的摆动曲线以及该焊接机的焊接速度曲线。

18.根据前述条款中任一项所述的方法，其中，该方法用于对汽车工业和/或海洋工业和/或重工业和/或风力涡轮机中的部件进行焊接。

19.一种用于规划用于对焊接任务的坡口进行焊接的焊接路径的系统，该系统包括用于存储指令的非瞬态计算机可读存储装置，这些指令在由处理器执行时执行根据前述条款1至18中任一项所述的用于通过焊接机对焊接任务的坡口进行焊接的焊接路径规划方法。

20.一种用于对坡口进行焊接的坡口焊接系统，该坡口焊接系统包括

-焊接机，该焊接机具有被配置用于执行坡口焊接操作的焊枪；

-机器人控制器，该机器人控制器被配置用于控制由该焊接机执行的该坡口焊接操作；

-传感器，该传感器用于获取该坡口的至少一个扫描图；

-处理单元，该处理单元被配置用于执行如前述条款1至18中任一项所述的方法，

其中，该系统被配置成基于用于对整个坡口进行焊接的所生成的至少一个完整焊接路径解来执行该坡口焊接操作。

21.根据条款20所述的系统，该系统被配置成使得在焊接期间自适应地调节焊接速度，比如该焊接机的摆动曲线。

22.根据条款20至21中任一项所述的系统，该系统被配置成使得在焊接期间自适应地调节用于焊接的焊丝量。

23.一种坡口焊接方法，该坡口焊接方法包括以下步骤：

-根据条款1至18中任一项所述来规划焊接路径，

-基于用于通过如条款20至22中任一项所述的坡口焊接系统对整个坡口进行焊接的所生成的至少一个完整焊接路径解来执行坡口焊接操作，以及

-在焊接期间自适应地调节一组焊接参数。

24.根据条款23所述的方法，其中，该一组焊接参数是以下各项中的一项或多项：该焊接机的摆动曲线，比如摆动频率和幅度；焊丝量。

25.根据条款23至24中任一项所述的方法，该方法进一步包括实时跟踪被焊接的该坡口的步骤。

26.根据条款23至25中任一项所述的方法，该方法进一步包括定义该焊接任务的热因子的步骤，其中，基于该热因子来调节该一组焊接参数。

Claims (25)

1.一种用于通过焊接机对焊接任务的坡口进行焊接的焊接路径规划方法，所述焊接路径规划方法包括以下步骤：

-获取和/或接收所述坡口在沿着所述坡口的多个位置处的尺寸特性，

-针对沿着所述坡口的所述位置中的每一个，基于所述尺寸特性来计算多个中间焊接路径解，每个中间焊接路径解定义所述焊接机用于在所述位置处对所述坡口进行焊接的焊接参数，所述焊接参数包括：焊接层数、每个焊接层的焊接道数、每个焊接道的摆动曲线以及焊接速度曲线，由此在所述位置中的每一个处获得多个中间焊接路径解，以及

-基于所述多个中间焊接路径解来生成用于对整个坡口进行焊接的至少一个完整焊接路径解，所述至少一个完整焊接路径解定义用于对整个坡口进行焊接的所述焊接机的焊接参数，所述焊接参数包括：焊接层数、每个焊接层的焊接道数、每个焊接道的摆动曲线以及用于对整个坡口进行焊接的所述焊接机的焊接速度曲线。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括获取和/或接收所述坡口的扫描图以用于确定尺寸特性的步骤，并且其中，所述坡口的扫描图由光学传感器和/或扫描仪获取。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多个位置沿着所述坡口的延伸部，沿着所述坡口的延伸部处于预定距离，且/或其中，所述多个位置中的每一个之间的距离介于1mm与5000mm之间、介于10mm与200mm之间、优选地介于50mm与100mm之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，针对所述坡口的所述位置中的每一个，计算多个中间焊接路径解，并且其中，按工作范围对与一个位置相关联的焊接参数进行分组，从而定义所述摆动曲线和所述焊接速度曲线的工作范围。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述中间焊接路径解的焊接参数和/或至少一个完整解的焊接参数包括所述焊接机的焊枪的角度、优选地相对于水平线的角度。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，每个坡口的尺寸特性选自由以下各项组成的组：

-所述坡口的高度，

-所述坡口的截面面积，

-坡口截面的顶部两个顶点之间的距离，

-所述坡口截面的底部两个顶点之间的距离，

-相对于所述坡口的基部的所述坡口的每个侧边缘之间的坡口角度，以及

-坡口底部相对于水平面的角度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法进一步包括定义一组焊接约束的步骤，其中，所述一组焊接约束选自由以下各项组成的组：焊丝的类型、焊接气体的类型、焊接位置、焊接角度、焊枪的类型、焊接过程的类型、所述焊接任务的材料特性、所述坡口的类型、焊接速度，并且其中，所述至少一个中间焊接路径解和/或所述至少一个完整焊接路径解基于所述一组焊接约束来生成。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述一组焊接约束包括热因子，并且其中，所述至少一个中间焊接路径解和/或所述至少一个完整焊接路径解基于所述一组焊接约束来生成。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括针对每个位置计算多个所述中间焊接路径解和/或生成至少一个完整焊接路径解的步骤，其中，所述至少一个完整焊接路径解是针对每个位置计算得出的公共解。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述中间焊接路径解中的每一个指定所述焊接层数和所述焊接层中的每一层中的道数。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个完整焊接路径解指定可变层数，使得相邻位置之间进行焊接的层数不同，同时维持所有坡口图像之间的预定义焊接高度公差。

12.根据权利要求10所述的方法，所述方法包括计算所述至少一个完整焊接路径解中的每一个的至少一个焊接层的高度的步骤。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法用于对汽车工业和/或海洋工业和/或重工业和/或风力涡轮机中的部件进行焊接。

14.一种用于对坡口进行焊接的坡口焊接系统，所述坡口焊接系统包括

-焊接机，所述焊接机具有被配置用于执行坡口焊接操作的焊枪；

-机器人控制器，所述机器人控制器被配置用于控制由所述焊接机执行的所述坡口焊接操作；

-传感器，所述传感器用于获取所述坡口的至少一个扫描图以获得所述坡口的尺寸特性；

-处理单元，所述处理单元被配置用于执行如前述权利要求1至13中任一项所述的方法，

其中，所述系统被配置成基于用于对整个坡口进行焊接的所生成的至少一个完整焊接路径解来执行所述坡口焊接操作。

15.根据权利要求14所述的系统，所述系统被配置成使得在焊接期间自适应地调节焊接速度，比如所述焊接机的摆动曲线，和/或在焊接期间自适应地调节用于焊接的焊丝量。

16.根据前述权利要求14至15中任一项所述的系统，其中，所述系统被配置用于1)在所述坡口焊接操作期间借助于所述传感器获取所述坡口的至少一个重新扫描图以获得至少部分焊接的坡口的更新的尺寸特性，以及2)基于所述至少部分焊接的坡口的更新的尺寸特性来执行如前述权利要求1至13中任一项所述的方法以生成用于对所述至少部分焊接的坡口进行焊接的至少一个更新的完整焊接路径解。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，在每个焊接层之后、在每两个焊接层之后、在每三个焊接层之后、在每四个焊接层之后、在焊接过程的每四分之一、在所述焊接过程的每三分之一或在所述焊接过程的二分之一、或其任何组合，重新扫描所述坡口。

18.一种坡口焊接方法，所述坡口焊接方法包括以下步骤：

-根据权利要求1至13中任一项所述来规划焊接路径，以及

-基于用于例如借助于如权利要求14至17中任一项所述的坡口焊接系统对整个坡口进行焊接的所生成的至少一个完整焊接路径解来启动坡口焊接操作。

19.根据权利要求18所述的坡口焊接方法，所述坡口焊接方法包括在已经焊接了所述坡口的至少一层之后根据权利要求1至13中任一项所述来规划焊接路径，使得在所述至少部分焊接的坡口上规划更新的焊接路径。

20.根据权利要求19所述的坡口焊接方法，其中，在所述焊接操作期间，比如在每个焊接层之后、在每两个焊接层之后、在每三个焊接层之后、在每四个焊接层之后、在焊接过程的每四分之一、在所述焊接过程的每三分之一或在所述焊接过程的二分之一、或其任何组合，焊接路径规划自动更新至少一次。

21.根据前述权利要求18至20中任一项所述的坡口焊接方法，所述坡口焊接方法包括基于用于例如借助于如权利要求14至17中任一项所述的坡口焊接系统对整个坡口进行焊接的所生成的至少一个完整焊接路径解来执行坡口焊接操作，以及

22.根据前述权利要求18至21中任一项所述的坡口焊接方法，所述坡口焊接方法包括在焊接期间自适应地调节一组焊接参数。

23.根据前述权利要求18至22中任一项所述的坡口焊接方法，其中，所述一组焊接参数是以下各项中的一项或多项：所述焊接机的摆动曲线，比如摆动频率和幅度；焊丝量。

24.根据前述权利要求18至23中任一项所述的坡口焊接方法，其中，所述方法包括实时跟踪被焊接的所述坡口的步骤。

25.根据前述权利要求18至24中任一项所述的坡口焊接方法，其中，所述方法进一步包括定义所述焊接任务的热因子的步骤，其中，基于所述热因子来调节所述一组焊接参数。