一种基于球干涉的汽车白车身焊点自动划分方法

摘要

本发明涉及一种基于球干涉的汽车白车身焊点自动划分方法，包括下述步骤：1)根据焊接顺序，构建板件树形结构，2)对板件结构树各结点进行层次标记，3)以每个焊点为中心，创建焊点球，4)将焊点球与板件的干涉计算，并获取干涉板件组，5)根据干涉数和焊接层数，并按照一定的划分原则进行焊点划分，将焊点划分到相应板件总成节点之下。

说明书

【技术领域】

本发明适用于汽车白车身焊装工艺规划和生产线设计与制造，属于计算机集成制造 领域。

【背景技术】

汽车的焊装线决定车身的制造，决定了汽车的产能，因而，如何快速部署焊装生产 线至关重要。数字化技术的出现，显著改变了汽车行业，作为先进的设计和生产技术，能够 对焊装中前期布局、规划以及仿真等得以进行虚拟现实，有效地提高了设计的工作效率。同 时，现有CAD/CAM系统越具开放性，随着开发技术的应用，可实现系统功能的集成与拓展， 为进一步提高工作效率提供了条件。

焊点规划是焊装工艺的主要内容之一，由于白车身整车焊点多达4000-5000个， 规模较大，为了明确生产线资源分配以及节拍等要求，需要对焊点进行工位直至组的划分， 以缩减焊点的群体规模，再进行后续如夹具设计、焊接路径规划等详细工作。然而，主机厂 提供的焊点近半会以总工位甚至整车形式提供，一般只有焊点坐标数值和焊接层数(最大四 层焊)，并且所有焊点存储在一个文件中，没有结构之分，因而在进行焊装工艺规划时，设 计人员会首先依据板件焊接顺序结构树,将焊点按焊接层级逐步划分到所属总成下，而如今 普遍处理方法则依赖通用化CAD系统并依据人为经验进行焊点划分处理，工作内容重复且量 大，而且容易导致错误的发生，影响工作效率。因此，基于数字化技术与开发技术，发明一 种批量处理的白车身焊点划分方法具有很高的实用价值。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种基于球干涉的汽车白车身焊点自动划分方法，通过在焊点 位置处自动创建焊点球，计算其与树形结构板件的干涉关系，并基于如图3所示的划分算法， 实现焊点划分的自动化，减少人工干预，显著提高工艺规划的工作效率。

本发明所提出的一种基于球干涉的汽车白车身焊点自动划分方法，包括以下步骤：

步骤一：将白车身板件按照焊接顺序构造成树形结构StructureTree(ST)；

步骤二：对板件结构树进行层次的标记；

步骤三：在焊点处自动创建焊点球；

步骤四：将焊点球和树形结构板件进行干涉计算，获取与之干涉所有板件及其层次 数；

步骤五：依据焊点的焊层数WL(Welding Layers)和干涉板件数 CN(Collision Number)，基于如图3所示划分原则，自底向上往板件树形结点查找正确的总 成结点，并将其划到到该结点下。

【附图说明】

附图1所示为板件树形结构图

附图2所示为标记板件图

附图3所示为焊点划分流程图

附图4所示为查找最大公共结点图

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

将汽车车身板件依据焊接顺序装配构建成树形结构，如图1所示。设定树形结构根 结点层级BodyLevel(BL)为1，若某一结点为k结点，读取子节点并记为k+1，直到完成板件 树形结构的标记，如图2所示。

读取焊点坐标信息，并给定直径10mm(约实际焊接焊核直径)，将所有焊点在其位 置处创建一个球体WSBall(WB)。

将第i焊点的焊点球(记为WB_i)与PT做干涉计算，获取所有与WB_i干涉的板件组 PanelGroup(Panel_1、Panel_2,…,Panel_n)、以及PanelGroup中各板件在ST中的层级数组 BLGroup(BL_1,BL_2,…,BL_n)，其Panel_i和BL_i记为第i干涉板件及其层级数。

通过上述操作，便可获知所有焊点的焊接层信息WL、干涉板件组PanelGroup及其 干涉总数CN，最后依据WL和CN的关系，建立了划分原则，按如图3所示划分流程进行焊点 划分。其中划分流程涉及求取“最大公共结点”方法，原理如图4所示，具体步骤如下：

步骤1：求取各个焊点的板件干涉组的最小层级数MinLevel。

MinLevel＝Min(BL₁,BL₂,…,BL_x)   (1)

步骤2：确定干涉组PanelGroup所有干涉板件的起始查找位置StartPos。以第j板 件为例，其起始查找位置为该板件所在当前结点追溯求取其BL_j-MinLevel+1代父结点；

步骤3：查找共同结点。经过步骤2后，各板件起始查找位置的层级数BL均相同， 因而，各板件可以相同步调查找父结点，直到找到相同结点为止，此时输出结点为最大公共 结点。

焊点划分的原则具体内容如下：

1.干涉板件数CN<2,不进行划分；

2.干涉板件数CN＝焊点焊层数WL，则查找干涉板件最大公共结点，将焊点划分其 下；

3.干涉板件数CN>焊点焊层数WL且CN-WL>WL,则以建立C_cn^wl组包含WL个板件 数组，进行最大公共结点的求取，进而可生成C_cn^wl组结点组，并在这结点组中求取层级数 最大的结点，将该焊点划分至其结点下。

4.其他情况不进行划分。

考虑到在汽车焊装过程中，由于焊接存在板件二次上件等问题，不可能完全实现划 分，但是此类情况特殊且相对较少，利用上述工作可大大缩减焊点划分的规模，实现90％以 上焊点的自动划分工作，效率很高，具有很高的实用价值。

以上是对本发明以及实施方式的描述，但不局限于此，在不脱离本发明创建宗旨的 情况下，不经过创造地设计与本技术方案类似结构或实施例，均属于本发明保护范围。