[發明專利]自動化焊接的焊縫識別方法

有效

• 申請號: 201410204332.1
• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN105081623B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 朱思俊;屈潤鑫;李仕海;王琛元;李樹強;金玉章
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01B11/03
• 分類號: G01B11/03;B23K37/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本發明涉及的是一種焊縫識別方法，具體的說是一種可實現自動化焊接的焊縫位置識別的方法。

背景技術

焊接作為“工業裁縫”，是工業生產中重要的加工手段，焊接質量對產品的質量有著重要影響。由于焊接環境差，采用自動焊接裝備代替工人進行焊接，不僅可以改善工人的工作環境，而且還可以提高焊接效率。目前，盡管自動焊接裝備，例如焊接機器人在生產中得到廣泛應用，使得焊接質量得到了極大改善，有效提高了企業的勞動生產效率但在應用中仍然存在很多方面的問題，如何尋找并導引自動焊接裝備接近焊縫是其中的首要問題之一。任何自動焊接裝備進行焊接之前都要確定焊縫的位置，然后進行焊接。

現有技術主要是通過基于視覺的方法對焊縫進行識別與導引。自動焊接裝備在焊接時，為了保證自動焊接裝備能夠準確到達焊接起始點進行焊接工作，其焊縫位置一般通過CCD攝像機對被焊工件進行圖像采集、處理，最后把提取的圖像特征信息通過通訊軟件等一系列工具傳送給自動焊接裝備控制器，指導自動焊接裝備進行焊接工作。這種識別焊縫起始位置的方法需要對焊縫圖像進行處理，處理過程較為復雜，對軟件方面要求較高，而且該種方法采用CCD攝像機對被焊工件進行圖像采集，也不經濟，而且在焊接環境惡劣的條件下精度難以得到保證。

發明內容

針對上述技術不足，本發明的目的在于克服上述缺陷，提供一種可靠的，簡便的的焊縫位置識別方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：自動化焊接的焊縫識別方法，包括以下步驟：

(1)激光測距儀自身調平校正；

(2)通過機器人標志點對激光測量儀進行相對位置及相對姿態標定；

(3)通過激光測距儀對焊接機器人進行校準；

(4)利用激光測距儀測得激光測距儀坐標系原點與機器人末端點之間的距離，得到激光測距儀坐標系原點在機器人末端點坐標系中的坐標；根據坐標變換得到激光測距儀坐標系原點在世界坐標系中的坐標；

(5)利用激光測距儀測得激光測距儀坐標系原點與焊縫起點/終點之間的距離，檢出焊縫起點/終點在激光測距儀坐標系中的坐標；

(6)根據激光測距儀坐標系原點在世界坐標系中的坐標，將焊縫起點/終點在激光測距儀坐標系中的坐標通過坐標變換得到焊縫在世界坐標系中的坐標，完成機器人焊縫起點的識別。

所述激光測距儀自身進行調平校正包括以下步驟：

把機器人固定坐標系設置為世界坐標系{W}，在激光測距儀上建立激光測量坐標系{E}，調整測距儀使激光測距儀的X_E、Y_E兩軸分別平行世界坐標系中的X_W、Y_W。

所述通過機器人標志點對激光測量儀進行相對位置及相對姿態標定包括以下步驟：

通過焊接機器人對激光測距儀所測目標點與激光測距儀原點的距離L進行校準，激光測距儀對自身的角度進行校準，激光測距儀自身的角度包括激光測距儀軸線與其X_E軸、Y_E軸正方向所形成的角度ɑ、β，得到激光測距儀的測量誤差ΔL、Δɑ、Δβ。

所述通過激光測距儀對焊接機器人進行校準包括以下步驟：

通過激光測距儀校準機器人在世界坐標系{W}的X_W、Y_W、Z_W方向移動的距離，得到機器人末端點在X_W、Y_W、Z_W方向上的誤差ΔX、ΔY、ΔZ。

所述利用激光測距儀測得激光測距儀坐標系原點與機器人末端點之間的距離，得到激光測距儀坐標系原點在機器人末端點坐標系中的坐標；根據坐標變換得到激光測距儀坐標系原點在世界坐標系中的坐標包括以下步驟：

1)機器人末端點坐標系{T}為以機器人末端點為原點建立的一個與世界坐標系各軸平行的坐標系{T}；通過激光測距儀測量機器人末端點t與激光測距儀坐標系原點之間的距離L_t’，可得激光測距儀坐標系原點在機器人末端點坐標系{T}的位置：