[發明專利]機器人焊接V型工件焊接起點的控制方法

有效

• 申請號: 201210004701.3
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102554407A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 王海俊;馬旭東;陳興云;溫龍勝;劉藝
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095;B23K9/12
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 奚幼堅

技術領域

本發明涉及一種機器人焊接V型工件焊接起點的控制方法，屬于機械自動控制領域。

背景技術

在國內的焊接行業中，使用焊接機器人代替人工焊接已經呈趨勢，但目前普遍存在著焊件加工誤差較大，夾具精度不高，在焊接過程中，焊接產生熱變形，嚴重影響了焊縫的質量。因此保證焊接產品質量的穩定性、提高生產效率、減輕工人的勞動強度和改善勞動環境已經成為現代焊接制造工藝發展最關鍵的問題。因而對焊縫的精確的定位更顯得尤為重要，定位的第一步就是找到焊縫的起始點的問題，雖然視覺傳感器可以達到這樣的要求，但是視覺傳感器附加成本高，使得焊接系統復雜、重量增加，且成本高，受環境影響比較大，如，電弧，煙塵等，實際應用較少。

尋找焊縫起始點的目的是為了提高焊接同一類工件的效率。當完成初始工件的焊接后，更換新工件，擺放位置上會有偏差，焊縫的位置也發生變化，為了更好地提高應用精度，就需要對初始的焊縫起點經行修正。通過觸碰尋找到焊縫起始點，就無需再重復手動示教，這樣既降低了勞動強度，也提高了效率，符合自動化生產發展的規律。

專利號201010128613.5“機器人接觸尋找焊縫的方法”中，焊接把工件看成靜態模型，每次都要尋找6個特征點計算實際工件焊縫，在機器人控制方面加大了難度。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種機器人焊接V型工件焊接起點的控制方法，通過本方法可以解決大量焊接工件(工件都是指V型工件)偏移后焊縫起始點發生偏差的問題，只需尋到初始焊接工件的焊接起點，根據糾偏控制算法，后續要焊接的工件只要提供一個偏差量即可以得到新的焊接工件的焊接起點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種焊接機器人尋位V型焊接工件起點的控制方法，其特征在于：機器人手臂中的焊槍通過機器人在導軌上的運動，對置于變位機上的待焊接初始工件進行接觸，尋找出初始工件焊縫的起始點并完成對初始工件的焊接，對后續的工件焊接時，依據初始工件焊縫的起始點通過糾偏控制算法得到后續工件位置的偏差量，用偏差量進行修正，找到后續工件的焊縫起始點，完成對新工件的焊接；包括以下步驟：

(1)手動操作機器人終端示教器，在空間規劃路徑下沿x、y、z軸方向下分別示教兩個點，記為起始點和輔助點，記錄這兩個示教點并計算，分別建立x方向、y方向、z方向相互垂直的三條搜尋向量：

即x方向搜尋點[X₀(x₀，y₀，z₀)，X₁(x₁，y₁，z₁)]、y方向搜尋點[Y₀(x₀′，y₀′，z₀′)，Y₁(x₁′，y₁′，z₁′)]、z方向搜尋點[Z₀(x₀″，y₀″，z₀″)，Z₁(x₁″，y₁″，z₁″)]，其中X₀為X方向的起始點，X₁為X方向的輔助點，同樣，Y₀、Y₁與Z₀、Z₁分別為Y方向與Z方向的起始點和輔助點；

根據x、y、z方向的起始點和輔助點建立方向向量，分別為三條向量，并予以保存；

(2)焊槍頭分別沿著三條向量方向前進，在觸碰到初始焊接V型工件上的三個相互垂直的平面F1、F2、F3后，觸碰得到三個點P_F1、P_F2、P_F3分別為F1、F2、F3平面上的點，并予以保存，焊槍接觸到工件時與外部硬件電路一起形成回路，并把這一閉合狀態反饋給機器人控制器，使得機器人停止運動并返回到示教得到的起始點位置；

(3)由平面點法式方程得到三個相互垂直的平面，并且初始焊縫起始點坐標值(x、y、z)分別落在對應的F1、F2、F3三個平面內，計算出F1、F2、F3三個平面的交點t_p0，為初始工件焊縫的起始點；