具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1是依据本发明的一实施例的焊接系统100的组件方块图。请参照图1，焊接系统100包括(但不仅限于)焊枪10、焊枪控制器30、移动机构50、及控制装置70。

焊枪10可以是使用电弧、激光、或电子束等能量来源，并用以进行焊接作业。

焊枪控制器30耦接焊枪10，并用以控制焊枪10操作。在一实施例中，焊枪控制器30控制供应焊枪10能量的电力特性。电力特性可以是电压、电流或其组合。例如，在电弧焊过程中，供应给焊枪10的电压决定电弧的长度，且输入的电流决定输出的热量。

移动机构50用以供真实对象5(即，待焊接的对象；例如，脚踏车、汽车、机械结构、器具或家具的零件)和/或焊枪10放置。例如，移动机构50夹持、抵顶、或支撑真实对象5或焊枪10。移动机构50可以是一组或更多组多轴机械手臂、多自由度机构、高度调整台、滑轨、转台、螺杆、马达、或汽缸等各类型可驱动连接组件移动或旋转的机械构件或其组合，以带动放置于其上的真实对象5和/或焊枪10升降、移动和/或旋转。

控制装置70有线或无线地耦接焊枪控制器30及移动机构50，控制装置70并可以是台式计算机、智能手机、平板计算机、工作站、主机等装置。控制装置70包括(但不仅限于)存储器71及处理器73。

存储器71可以是任何型态的固定或可移动随机存取内存(Radom Access Memory，RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、闪存(flash memory)、传统硬盘(Hard DiskDrive，HDD)、固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)或类似组件，并用以记录程序代码、软件模块、对应于真实对象5的数字立体模型7、运动轨迹、焊接参数、其对应关系、焊枪控制器30及移动机构50的驱动程序、及其他数据或档案，其详细内容待后续实施例详述。

处理器73可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、图形处理单元(Graphic Processing Unit，GPU)、微控制单元(Micro Control Unit，MCU)、或特殊应用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)等运算单元，并用以执行控制装置70的所有运作。例如，产生并传送控制指令至焊枪控制器30或移动机构50，以控制焊枪控制器30或移动机构50的协同运作或动作，其详细运作待后续实施例详述。

在一些实施例中，控制装置70可还包括诸如液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)、发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)显示器、或有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示器等显示器，并用以提供用户界面。用户界面可呈现数字立体模型7、焊枪10的焊接参数、运动轨迹和/或使用者输入字段。

此外，在一些实施例中，焊枪10、焊枪控制器30、移动机构50、及控制装置70中的至少两者可能整合成一体或分别为独立装置。

为了方便理解本发明实施例的操作流程，以下将举诸多实施例详细说明本发明实施例中针对焊接系统100的运作流程。下文中，将搭配焊接系统100中的各项装置、组件及模块说明本发明实施例所述的方法。本方法的各个流程可依照实施情形而随之调整，且并不仅限于此。

图2是依据本发明的一实施例的焊接参数优化方法的流程图。请参照图2，控制装置70的处理器73决定数字立体模型7中的两个以上焊件的结构尺寸及其一个或更多个相连接处的几何形状(步骤S210)。具体而言，数字立体模型7是对应于真实对象5的立体图数据(例如，由图像、对象、CAD数据或点云数据所形成的立体对象)。即，数字立体模型7与真实对象5的形状外观相同或相似。

举例而言，请参照图3是一范例说明数字立体模型7。数字立体模型7是脚踏车骨架的一部份(即，真实对象5是脚踏车骨架)。数字立体模型7中的焊件t1、t2、t3、t4代表在脚踏车骨架中即将被焊接的零件(例如，铝合金杆件)。这些焊件t1、t2、t3、t4两两相互连接。其中，相连接处c1形成于焊件t1、t2之间，相连接处c2形成于焊件t2、t4之间，相连接处c3形成于焊件t3、t4之间，且相连接处c4形成于焊件t1、t3之间。焊件t1、t2的相连接处c1代表真实对象5的对应两零件的所欲连接部位，并据以形成待焊轨迹线。相连接处c2、c3及c4可依此类推。

在一实施例中，处理器73可根据数字立体模型7，并测量那些焊件的结构尺寸及每两个焊件或两个以上焊件之间相连接处的几何形状。例如，处理器73可识别焊件及相连接处，并计算出对应形状。在另一实施例中，这些结构尺寸和/或几何形状也可能是事先定义或设定在规格表并记录在存储器71。例如，处理器73可自存储器71读取生成数字立体模型7所使用的规格。

需说明的是，在一些实施例中，用户可在用户界面上自行挑选特定数量或位置的焊件及其相连接处，且处理器73可判断受挑选的这些焊件的结构尺寸及对应相连接处的几何形状。

在一实施例中，那些焊件的结构尺寸相关于其厚度。即，真实对象5的零件材质厚度。另一方面，两焊件的相连接处的几何形状相关于两焊件在待焊接轨迹在线所形成的夹角。举例而言，请参照图4A是图3的局部放大图(对应到焊件t1、t2之间的相连接处c1)。焊件t1、t2在相连接处c1包括相邻点np1、np2、np3、np4(即，两焊件t1、t2的交会处，并据以形成待焊接轨迹线)。请接着参照图4B是图4A中数个相邻点np1、np2、np3、np4对应的夹角θ1、θ2、θ3、θ4。焊件t1、t2在这些相邻点np1、np2、np3、np4所形成的夹角θ1、θ2、θ3、θ4不同。

须说明的是，图4A及图4B仅作为范例说明，在其他实施例中，相邻点的数量、位置及对应夹角可能不同。

接着，处理器73依据那些焊件的结构尺寸及其相连接处的几何形状决定焊枪10的运动轨迹及焊接参数(图2中步骤S230)。具体而言，针对运动轨迹，运动轨迹相关于焊枪10和/或真实对象5的动作路径。处理器73可事先规划移动机构50在特定时间以特定姿态移动至特定位置，或者处理器73可基于查表或AI推论得出焊枪10和/或真实对象5该如何运动，使焊枪10可移动到真实对象5的零件的相连接处的对应位置且可对相连接处焊接。而关于运动过程中焊枪10/或真实对象5的停留位置、移动方向、移动速度和/或姿态即可作为运动轨迹的内容。

另一方面，针对焊接参数，焊接参数相关于焊枪10的电力特性(例如，电压、电流或其组合)和/或移动速度。值得注意的是，在部分焊接技术手册中，不同结构尺寸及几何形状有对应的优化焊接参数。举例而言，表(1)是焊枪移动速度在每分钟30厘米的条件下，不同夹角及厚度下优化电流和电压对应表(其数值仅用于范例说明)：

表(1)

在一实施例中，焊接技术手册可记录在存储器71。此外，移动速度可供用户事先选择或是处理器73自手册所记录的移动速度中挑选出任一个。接着，处理器73可查询焊接技术手册的对应表，并据以取得那些焊件的厚度及其相连接处所形成的夹角对应的电力特性及移动速度。当实际相连接处所形成的夹角不是刚好90°或180°时，可以使用内插方式来计算适合的电流和电压数据。当然，相连接处所形成待焊轨迹线的夹角不是刚好90°或180°时，也可以选择较靠近的角度90°或180°直接当成选用依据。值得一提的是，许多焊接手册建议使用两个焊件中较薄的一个厚度当作焊接参数选择的厚度依据。不过，例如选两个厚度的平均值或其他计算方法也是可以执行的方式。值得一提的是，焊枪移动速度在不同数值下，不同组合的夹角及厚度也可能形成新的优化电流及电压对应表。

在另一实施例中，处理器73可将焊接技术手册中针对结构尺寸、几何形状及对应焊接参数的内容作为机器学习的训练样本，并据以建立推论器模型。处理器73即可将实际的焊件的结构尺寸及其相连接处的几何形状输入至这推论器模型，以得出对应的电力特性及移动速度。

接着，处理器73可规划运动轨迹及焊接参数的对应关系(图2中步骤S250)。具体而言，这对应关系是用于控制焊枪10操作于真实对象5所应行经的运动轨迹及所使用的焊接参数。例如，针对不同厚度的焊件，焊枪10在第一位置(假设对应于第一及第二焊件之间的相连接处)，焊枪控制器30使用第一电压及第一电流供应能量给焊枪10，且移动机构50驱动焊枪10以第一速度移动；焊枪10在第二位置(假设对应于第二及第三焊件之间的相连接处)，焊枪控制器30使用第二电压及第二电流供应能量给焊枪10，且移动机构50驱动焊枪10以第二速度移动。

在一实施例中，针对不同夹角的相邻点，处理器73可分别决定对应于任一待焊轨迹在线的那些相邻点的焊接操作组合。各焊接操作组合是焊枪10和/或真实对象5的运动轨迹中对应于一个相邻点的位置与电力特性或移动速度的对应关系。不同相邻点对应的夹角(数值)可能不同，使不同焊接操作组合中的电力特性或移动速度不同。以图4A为例，焊接操作组合是，焊枪10在第三位置(假设对应于相邻点np1)，焊枪控制器30使用第三电压及第三电流供应能量给焊枪10；另一焊接操作组合是，焊枪10在第四位置(假设对应于相邻点np2)，焊枪控制器30使用第四电压及第四电流供应能量给焊枪10。

在一实施例中，处理器73可将规划的运动轨迹及对应的焊接参数呈现在用户界面或输出到其他外部装置(例如，智能手机、平板电脑、台式计算机、或服务器等)。

在另一实施例中，处理器73可控制移动机构50依据决定的运动轨迹驱动真实对象5或焊枪10，并产生相关于对应关系的控制指令。而控制指令是，当移动机构50带动真实对象5或焊枪10至运动轨迹所记录的特定位置时，焊枪控制器30供电给焊枪10所使用的电力特性。焊枪控制器30即可依据控制指令指示并控制焊枪10依据所在位置对应的电力特性进行焊接，移动机构50并依据决定的移动速度驱动焊枪10沿指定方向移动。

综上所述，本发明实施例的焊接系统及焊接参数优化方法，取得真实对象的数字立体模型中的焊件的结构尺寸及其相连接处的几何形状，并据以决定焊枪和/或真实对象的运动轨迹及焊枪所使用的焊接参数(例如，电力特性和/或移动速度等)。接着，运动轨迹的各位置将与对应的一组焊接参数相关联以形成对应关系。而这对应关系将可使焊枪在特定位置对特定相连接处甚至其上的相邻点使用特定焊接参数进行焊接。藉此，可快速且有效率地得出合适的焊接参数，进而改善焊接质量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。