[發明專利]一種用于“J”型坡口焊接機器人的在線示教方法

有效

• 申請號: 201210024303.8
• 申請日: 2012-02-03
• 公開（公告）號: CN102581444A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 胡繩蓀;陳昌亮;申俊琦;王勇慧
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127;B23K37/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

1.一種用于“J”型坡口焊接機器人的在線示教方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)選取N個J型坡口軌跡特征數據點，對所述特征數據點進行B樣條插值，獲取焊槍沿理論軌跡的行走路徑并設定區間；

(2)將激光測距儀扭轉至垂直圓管軸線方向，J型坡口焊接機器人沿所述理論軌跡運動，所述激光測距儀采集焊槍末端和圓管表面之間的距離并發送至微處理器；

(3)所述微處理器對所述焊槍末端和圓管表面之間的距離進行處理，在所述設定區間內根據實際焊縫形狀與相貫線參數方程獲取實際焊縫形狀和理論焊縫形狀之間周向偏差；

(4)所述微處理器判斷所述周向偏差是否在第一預設范圍內，如果是，執行步驟(6)；如果否，執行步驟(5)；

(5)所述微處理器對所述周向偏差進行糾偏，獲取第一實際焊縫形狀軌跡；

(6)所述J型坡口焊接機器人回到起點，將所述激光測距儀扭轉至圓管軸線方向，所述J型坡口焊接機器人沿所述理論軌跡的行走路徑或所述第一實際焊縫形狀軌跡運動，所述激光測距儀采集焊槍末端和J型坡口之間的距離并進行處理，在所述設定區間內根據實際焊縫形狀與相貫線參數方程獲取實際焊縫形狀和理論焊縫形狀之間軸向偏差；

(7)所述微處理器判斷所述軸向偏差是否在第二預設范圍內，如果是，執行步驟(9)；如果否，執行步驟(8)；

(8)所述微處理器對所述軸向偏差進行糾偏，獲取第二實際焊縫形狀軌跡或第三實際焊縫形狀軌跡；

(9)所述J型坡口焊接機器人再次回到起點，關閉所述激光測距儀，開始焊接，流程結束。

2.根據權利要求1所述的一種用于“J”型坡口焊接機器人的在線示教方法，其特征在于，所述選取N個J型坡口軌跡特征數據點，對所述特征數據點進行B樣條插值，獲取焊槍沿理論軌跡的行走路徑并設定區間具體為：

通過圓管半徑r、球面曲率R和圓管與球面偏心距e建立相貫線參數方程；

通過所述相貫線參數方程，選取不同θ下的所述N個J型坡口軌跡特征數據點，其中θ表示相貫線上某點與原點o′連線在x′o′y′平面內的投影與x′軸的夾角，x′、y′和z′表示相貫線坐標；

對所述特征數據點進行B樣條插值，獲取理論軌跡所對應的B樣條曲線的控制頂點，通過所述控制頂點計算出焊槍沿理論軌跡的行走路徑并設定區間。

3.根據權利要求1所述的一種用于“J”型坡口焊接機器人的在線示教方法，其特征在于，所述所述微處理器對所述焊槍末端和圓管表面之間的距離進行處理具體為：

對所述焊槍末端和圓管表面之間的距離進行去除噪聲及干擾數據，擬合及平滑數據點的處理。

4.根據權利要求1所述的一種用于“J”型坡口焊接機器人的在線示教方法，其特征在于，所述所述微處理器判斷所述周向偏差是否在第一預設范圍內具體為：

所述微處理器對所述周向偏差進行分析，查找每一設定區間內第一偏差最大數據點；

所述微處理器判斷所述第一偏差最大數據點是否在所述第一預設范圍內。

5.根據權利要求1所述的一種用于“J”型坡口焊接機器人的在線示教方法，其特征在于，所述所述微處理器對所述周向偏差進行糾偏，獲取第一實際焊縫形狀軌跡具體為：

采用粒子群搜索方法求取每一設定區間內第一偏差最大數據點的第一B樣條函數的自變量參數，通過所述第一B樣條函數自變量參數查找需要進行修改的第一若干個控制頂點；

在滿足修改后軌跡與理論軌跡平均偏差最小，且所述修改后軌跡通過所述第一偏差最大數據點的條件下，利用拉格朗日乘數法計算出所述第一若干個控制頂點的變化量；

通過所述第一若干個控制頂點的變化量對所述周向偏差進行糾偏，獲取所述第一實際焊縫形狀的軌跡。

6.根據權利要求1所述的一種用于“J”型坡口焊接機器人的在線示教方法，其特征在于，所述所述微處理器判斷所述軸向偏差是否在第二預設范圍內具體為：

所述微處理器對所述軸向偏差進行分析，查找每一設定區間內所述第二偏差最大數據點；

所述微處理器判斷所述第二偏差最大數據點是否在所述第二預設范圍內。