[發明專利]基于徑向偏置的機器人堆焊復雜外形工件的軌跡規劃方法

有效

• 申請號: 201110138103.0
• 申請日: 2011-05-26
• 公開（公告）號: CN102218578A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 孟正大;程學剛;桂文斌;周源;王成
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝

1.一種基于徑向偏置的機器人堆焊復雜外形工件的軌跡規劃方法，其特征在于包括步驟：

1)在工件的三維CAD模型中，按焊道高度截取一系列的截面；

2)在截面上，根據焊道寬度與工件截面邊界線的長度自動計算偏置距離：

3)采用徑向偏置法將焊接的軌跡向內進行偏移，產生新的軌跡，該軌跡是樣條屬性的偏置線；

4)對樣條屬性的偏置線即新的軌跡進行裁剪，去除工件外的多余軌跡線；

5)對所述偏置線進行盲區修復，以消除盲區；

6)對偏置后的各軌跡線進行排序，生成該截面的堆焊軌跡；

7)從與工件基座直接熔接的第一層截面開始直至最高層截面，重復步驟2)～6)，產生整個工件的堆焊軌跡。

2.如權利要求1所述的基于徑向偏置的機器人堆焊復雜外形工件的軌跡規劃方法，其特征在于：所述步驟3)中，針對復雜空間形狀的工件，選擇工件截面一側的輪廓線為偏置線進行偏置，偏置方式采用徑向偏置法，徑向偏置法的步驟包括：

a)獲得偏置線的樣條控制點；然后對偏置線上每一個控制點都沿著偏置線在該點的曲率半徑方向向內移動偏置距離，得到新的控制點；通過一系列的新控制點形成一條新的樣條曲線，即得到一條與該偏置線直接相鄰的焊接軌跡；

b)以所述新形成的焊接軌跡線為偏置線，按步驟a)中的方法繼續進行偏置；如此重復，直至截面另一側的輪廓線。

3.如權利要求2所述的基于徑向偏置的機器人堆焊復雜外形工件的軌跡規劃方法，其特征在于：所述步驟a)中，當偏置線上某些控制點曲率半徑小于偏置距離無法完成徑向偏置時，根據曲率特征，以曲率過大的控制點為斷點對偏置線進行分段，將偏置線分為幾個小段，對每一小段都按步驟a)中的方法進行徑向偏置，然后將偏置后的曲線連接起來得到焊接軌跡。

4.如權利要求1所述的基于徑向偏置的機器人堆焊復雜外形工件的軌跡規劃方法，其特征在于：所述步驟5)中，修復盲區的方法如下：

設修復前原焊接軌跡l₂的末點為P₂，P₂點焊料可達區域為以P₂為圓心，半徑D/2的圓域，其中D為焊道寬度；設上一條已經修復好的焊接軌跡線l₁以及它所形成的寬度為D的焊道的內邊界l₄，與內輪廓線重合的最內側焊接軌跡線l₃以及它所形成的寬度為D的焊道的內邊界為l₅，l₄與l₅之間夾角為θ；由l₄、l₅和以P₂為圓心，半徑為D/2的圓所圍成的區域即為盲區；

設原焊接軌跡l₂在末點P₂處的盲區寬度為d，修復后該軌跡的末點為P₃，允許的殘留盲區寬度為d′；將l₄和l₅在P₁點附近的曲線簡化為直線段，并將盲區相關部分簡化，簡化與修復方法是：

P₁點處兩直線的斜率分別為兩條曲線l₄和l₅在交點P₁處切線斜率，其切線的單位矢量分別為和兩矢量之間的夾角為θ；使得P₃點在和的角平分線上；P₁的坐標已知，通過式(1)即可計算P₃的位置：

p1p3→=(α→+β→)||α→+β→||*(d′2*||α→+β→2||1-||α→+β→2||2+r2-(d′/2)2)---(1)]]>

將焊接軌跡線l₂從P₂延伸到P₃，即可完成該盲區的修復。