具体实施方式

参照图1，根据本发明的一个实施例的机器人系统10包括三个焊接机器人20，它们被配置为在工件上焊接焊点30，在本示例中，该工件为车辆主体40的形式。机器人系统10还包括测试系统50，被配置为以非破坏性方式检查焊点30。在本示例中，焊点30由此构成测试系统50进行检查的测试对象。

测试机器人60携带传感器70形式的测试仪器，例如单个超声换能器80或包括超声换能器80阵列的相控阵超声扫描仪(见图2)，或另一种类型的传感器70，该传感器被期待与待检查的焊点30物理接触。当传感器70包括一个或多个超声换能器80时，通常需要应用超声凝胶90(见图2)或另一种合适的耦合介质，以与对应的焊点30和一个或多个超声换能器80两者物理接触，以获得有效的测试测量。在使用这种耦合介质的情况下，应将其视为构成传感器70的一部分。也就是说，对于被视为传感器70与焊点30物理接触的情况，至少耦合介质与焊点30物理接触就足够了。

测试机器人60还携带相机100，该相机100是被配置为捕获焊点30的图像的视觉系统的一部分。在本公开的上下文中，“捕获图像”应被广义地解释为涵盖获得图像数据(包括用于生成图像的信息)的任何合适的装置。

为了能够在某个焊点30上捕获图像，测试系统50需要至少知道某个焊点30相对于测试机器人60的大致位置和取向。为此，根据在本发明的实施例，中央控制器110将每个焊点30相对于车辆主体40的理论位置通信到测试机器人控制器120，该理论位置从焊接机器人20的对应的焊接机器人控制器130中运行的焊接程序中获知.

测试系统50基于相对于车辆主体40的理论位置，计算每个焊点30相对于测试机器人60的理论位置。为此，根据本实施例，需要知道车辆主体40相对于测试机器人60的位置和取向。这可以例如通过将车辆主体40固定在固定装置(未示出)中来实现，该固定装置具有相对于测试机器人60的明确限定的位置和取向。备选地，车辆主体40的位置和取向可以在车辆主体40的图像数据帮助下被确定，即通过检测车辆主体40的明确限定的特征，以本领域技术人员已知的方式，以计算车辆主体40坐标系和测试机器人60坐标系之间的变换。

根据本发明的备选实施例，一旦知道焊点30相对于测试机器人60的大致位置和取向，则了解车辆主体40相对于测试机器人60的位置和取向可能不是至关重要的。例如，中央控制器110可以将焊点30相对于固定装置的理论位置和取向通信给测试机器人控制器120。通过使固定装置处于相对于测试机器人60的明确限定的位置和取向，焊点30相对于测试机器人60的理论位置和取向对于测试机器人60也变得已知，而无需关于车辆主体40的整体位置或取向的任何信息。

理论位置不一定与焊点30的真实位置匹配。这种不匹配可能有多种原因。例如，在焊接过程中车辆主体40的位置与一个或多个焊接机器人20的位置之间可能存在误差，或者一个或多个焊接机器人20的焊接电极可能磨损，或者车辆主体40的各个部件可能具有不准确的尺寸。失配通常在0-3毫米的数量级，这不会影响视觉系统捕获特定焊点30的图像的能力。因为焊点30相对于测试机器人60的大致位置和取向是已知的，并且当测试机器人60由此可以被移动以将相机100朝向某些单独的焊点30或某些焊点30组时，视觉系统将处于分析所产生的图像数据以确定每个焊点30相对于测试机器人60的真实位置的位置。

一旦知道每个焊点30相对于测试机器人60的真实位置，测试系统50就处于使传感器70与每个焊点30接触以获得对应测试测量的位置。然而，在传感器70非常脆弱的情况下，使传感器与焊点30接触会产生损坏传感器的风险。例如，一些相控阵超声扫描仪包括通过对尖锐形状敏感的膜以与测试对象分离的水或其他液体。由于焊点30的表面有时包含焊接飞溅物，该焊接飞溅物很容易损坏膜并且最终使膜破裂，因此在使这种传感器70与焊点30接触之前，应去除任何焊接飞溅物。即使传感器70对焊接飞溅物不敏感，也有必要将焊接飞溅物去除以获得有效的测试测量，因为飞溅物可能会干扰测量。焊接飞溅物可以通过研磨和/或抛光来去除，并且测试机器人60可以包括用于平滑焊点30的表面的适当工具。

然而，由于研磨和/或抛光过程延长每个检查周期，在不必要的情况下，不应该完成该过程。因此，根据本发明的一个实施例，视觉系统被配置为分析图像数据以评价平滑对应焊点30的表面的需要。例如，视觉系统可被配置为检测焊接飞溅，该焊接飞溅通常是以尖锐的边缘或其它尖锐形状的形式清楚可见地从焊点30投射出，由此只有当评估指示焊接飞溅存在时，执行平滑对应的焊点30的表面的过程。

不仅尖锐的形状会损坏传感器70。用过大的力将传感器70推靠在车辆主体40上也可能会损坏传感器70。此外，为了获得有效的测试测量结果，应优选以相同的恒定力推动传感器70抵靠每个焊点30。参照图2，根据本发明的一个实施例，测试系统50包括位于测试机器人60和传感器70之间的阻尼器140。阻尼器140的主要功能是调节推动传感器70抵靠车辆主体40和焊点30的作用力。传感器70应该优选地在每个焊点30上施加相同的恒定力，而不管传感器70相对于对应焊点30的取向。

阻尼器140可以包括弹簧150，该弹簧沿着相对于阻尼器140的线性方向160推压传感器70，以及距离测量装置170，该距离测量装置测量传感器70和阻尼器140内的基准位置190之间的距离180。当传感器70与车辆主体40上的焊点30相接触时，弹簧150开始被推动在一起，并且传感器70和参考位置190之间的距离180开始减小，该距离减小是由距离测量设备170检测到的。在距离测量传感器170的读数的基础上，距离以及由传感器70施加在焊点30上的了力可以从一个测试测量到另一测试测量保持恒定。与弹簧150相反，阻尼器140可以包括气压缸，该气压缸沿相对于阻尼器140的线性方向160推动传感器70。在气压缸内的压力可以被控制来补偿重力以使得施加相同的恒定力，而不管传感器70相对于重力场的取向。

图2中的传感器70是相控阵超声扫描器，包括超声换能器80阵列。它通过超声凝胶90与焊点30物理接触，该超声凝胶90被认为构成了该传感器70的一部分。可以通过逐渐延迟从阵列中的不同超声换能器80发射的脉冲以调整超声扫描仪的活动方向200。在传感器70包括单个超声换能器80的情况下，传感器70的活动方向200可以通过相对于车辆主体40倾斜传感器70本身来被调整。根据本发明的一个实施例，在获得测试测量之前，使传感器70的活动方向200与对应焊点30的对称轴线210平行。

当定义焊点30的对称轴线210时，以下考虑是必要的。首先，对本领域的技术人员清楚的是，焊点30是不可能理想地对称。为了定义对称轴线210，应考虑焊点30的整体理想化形状而不是实际形状。其次，对称轴线210能够仅基于焊点30的一部分，并且一个相同的焊点30可以具有数个对称轴线210，这取决于被考虑的焊点30的部分。例如，对称轴线210的定义能够仅基于焊点30的可见部分。为此目的，视觉系统可以被用于，从垂直于在车辆主体40的对应焊点30处的理论表面的方向上，或从垂直于焊点30的可见部分的某个表面(诸如焊点可见部分的几何中心处的表面)的方向上，捕获每个焊点30的图像。备选地，对称轴线210的定义可以仅基于焊点30的非可见部分。如果焊点30的形状是如此不规则使得基于它们来定义对称轴线210是不可能的，则对称轴线210应被认为是沿着垂直于车辆主体几何中心处40的理论表面的方向或者沿着垂直于焊点30的可见部分的几何中心的表面的方向，以横穿焊点30的可见部分的几何中心的竖直轴线210。在本公开的上下文中的“理论表面”应被视为无视焊点的表面，即在焊点发生前的车辆主体40的表面。

参考图3a，焊点30可以具有三个对称轴线210；第一对称轴220，第二对称轴线230和第三对称轴线240。第一对称轴线220基于在车辆主体40的顶表面的焊点30的可见部分来被定义。图3b示出了从垂直于车辆主体40焊点30处的理论表面的方向的焊点图像，以及虚线中焊点的理想化形状260。第一对称轴线220横穿理想化形状的几何中心，而不是实际的形状的几何中心。基于焊点30的整体形状(即包括不可见的部分)来定义第二对称轴线230。焊点30的整体形状可以从沿着第一对称轴线220的方向上进行的测试测量推导出，之后可以校正传感器70的活动方向200，以与第二对称轴线230重合以获得另一测试测量。基于车辆主体40底面上的焊点30的可见部分来定义第三对称轴线240。然而，从车辆主体40上的焊点30的两个相对侧来捕获图像通常是不可行的。

可能无法从2D相机100的图像数据推导出焊点30的可见部分的三维形状。为了能够更精确地定义焊点30的对称轴线210，视觉系统可以包含3D相机100。备选地，可以利用其他类型的传感器70来获得焊点30的三维形状的信息。例如，参考图4，相控阵超声扫描仪可以包括6×6超声换能器80阵列。这些超声换能器80的所有或一些超声换能器，诸如图4中以实心黑色示出的四个选定的超声换能器270，可以被用于测量距车辆主体40的表面(包括焊点30的表面)的距离，从而获得表面三维形状的信息。可以考虑面向传感器70的表面或背离传感器70的表面。传感器70的取向可以至少部分地基于该信息，例如通过确定四个选定的超声换能器270中的每个超声换能器到车辆主体40的选定表面的距离需要是基本相等的。

参考图5，焊点30可以具有两个对称轴线210；第四对称轴线280和第五对称轴线290。基于在车辆主体40的顶表面的焊点的可见部分来定义第四对称轴线，第四对称轴线280沿着垂直于焊点30几何中心处的表面的方向横穿焊点30的可见部分的几何中心。在从测试测量获得更多的相同信息后，基于焊点30的整体形状来定义第五对称轴线290。

取代使传感器70的活动方向200平行于焊点30的对称轴线210，可以在获得测试测量之前，使活动方向200在对应的焊点30处垂直于车辆主体40的每个焊点30处的理论表面，该备选假设每个焊点30处的理论表面的方向是已知的。又一备选地，在获得测试测量之前，可以使活动方向200平行于对应焊点30的理论方向，该备选假设每个焊点30的理论方向是已知的，例如从在对应焊点机器人控制器中运行的焊接程序130中获知。

本发明不限于上述实施例，本领域技术人员可以在权利要求所限定的本发明范围内以多种方式对其进行修改。