[發明專利]一種基于激光跟蹤儀的電弧跟蹤測試系統及方法

有效

• 申請號: 201510058586.1
• 申請日: 2015-02-04
• 公開（公告）號: CN104646799A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 朱加雷;徐世龍;焦向東;李衛強;馬正住
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院;唐山開元焊接自動化技術研究所有限公司
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127;B23K9/095
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

1.一種基于激光跟蹤儀的電弧跟蹤測試系統，其特征在于，該系統包括：激光跟蹤儀(1)及配套的靶球(2)、工業焊接機器人(4)、焊接電源(8)及集成在該焊接電源(8)中的電弧跟蹤模塊(7)；

該靶球(2)與工業焊接機器人(4)最前端的焊槍夾持機構固定連接；該工業焊接機器人(4)與焊接電源(8)及其電弧跟蹤模塊(7)相連；該激光跟蹤儀(1)固定放置在離該靶球(2)一定距離處；

激光跟蹤儀(1)實時跟蹤和測量靶球(2)的位置信息，根據靶球(2)的位置信息以及預先設定的工業焊接機器人(4)前端焊槍(5)的示教運動軌跡與待焊坡口實際位置之間的偏差值及跟蹤功能開啟情況，獲得電弧跟蹤精度以及跟蹤策略調整信息。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述激光跟蹤儀(1)實時跟蹤和測量靶球(2)的位置信息，根據靶球(2)的位置信息以及預先設定的工業焊接機器人(4)前端焊槍(5)的示教運動軌跡與待焊坡口實際位置之間的偏差值及跟蹤功能開啟情況，獲得電弧跟蹤精度以及跟蹤策略調整信息，包括：

進行工業焊接機器人(4)基礎坐標系與激光跟蹤儀(1)本體坐標系之間的轉換，建立工業焊接機器人(4)電弧跟蹤時的測量坐標系；

焊接開始前，通過機器人控制器設定工業焊接機器人(4)前端焊槍(5)的示教運動軌跡，調整焊接平臺(6)上焊接試板(9)的待焊坡口至實際焊接位置，示教運動軌跡與待焊坡口實際位置末端在高低方向和左右方向上存在一定偏差值；

正式測量過程中，激光跟蹤儀(1)采用單點測量方式；首先通過跟蹤靶球(2)各記錄一組未焊接情況下和焊接未跟蹤情況下工業焊接機器人(4)運行軌跡的測量數據；再通過跟蹤靶球(2)分別進行焊接情況下高低方向和左右方向中一個方向或者同時兩個方向的電弧跟蹤數據測量；

在數據處理過程中，將上述激光跟蹤儀(1)測量到的X、Y、Z不同坐標方向上未焊接情況下示教運動軌跡測量數據和焊接未跟蹤以及焊接加電弧跟蹤獲得的實際運動軌跡測量數據，并結合預先設置的示教運動軌跡與待焊坡口實際位置的偏差值進行綜合對比分析，從而獲得電弧跟蹤精度、跟蹤調整速度以及可調整范圍的數據信息。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述該靶球(2)與工業焊接機器人(4)最前端的焊槍夾持機構固定連接，包括：

該靶球(2)通過靶球連接裝置(3)與工業焊接機器人(4)最前端的焊槍夾持機構固定連接；當工業焊接機器人(4)在運動時，其前端焊槍(5)與該靶球(2)保持相對靜止。

4.一種基于激光跟蹤儀的電弧跟蹤測試方法，其特征在于，該方法包括：

在工業焊接機器人最前端的焊槍夾持機構上固定設置一靶球，該工業焊接機器人還與焊接電源及集成在該焊接電源中的電弧跟蹤模塊相連；

由固定放置在離該靶球一定距離處，且與該靶球配套的激光跟蹤儀實時跟蹤和測量靶球的位置信息；

由該激光跟蹤儀根據靶球的位置信息以及預先設定的工業焊接機器人前端焊槍的示教運動軌跡與待焊坡口實際位置之間的偏差值及跟蹤功能開啟情況，獲得電弧跟蹤精度以及跟蹤策略調整信息。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述由該激光跟蹤儀根據靶球的位置信息以及預先設定的工業焊接機器人前端焊槍的示教運動軌跡與待焊坡口實際位置之間的偏差值及跟蹤功能開啟情況，獲得電弧跟蹤精度以及跟蹤策略調整信息，包括：

進行工業焊接機器人基礎坐標系與激光跟蹤儀本體坐標系之間的轉換，建立工業焊接機器人電弧跟蹤時的測量坐標系；

焊接開始前，通過機器人控制器設定工業焊接機器人前端焊槍的示教運動軌跡，調整焊接平臺上焊接試板的待焊坡口至實際焊接位置，示教運動軌跡與待焊坡口實際位置末端在高低方向和左右方向上存在一定偏差值；

正式測量過程中，激光跟蹤儀采用單點測量方式；首先通過跟蹤靶球各記錄一組未焊接情況下和焊接未跟蹤情況下工業焊接機器人運行軌跡的測量數據；再通過跟蹤靶球分別進行焊接情況下高低方向和左右方向中一個方向或者同時兩個方向的電弧跟蹤數據測量；

在數據處理過程中，將上述激光跟蹤儀測量到的X、Y、Z不同坐標方向上未焊接情況下示教運動軌跡測量數據和焊接未跟蹤以及焊接加電弧跟蹤獲得的實際運動軌跡測量數據，并結合預先設置的示教運動軌跡與待焊坡口實際位置的偏差值進行綜合對比分析，從而獲得電弧跟蹤精度、跟蹤調整速度以及可調整范圍的數據信息。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述在工業焊接機器人最前端的焊槍夾持機構上固定設置一靶球，包括：

將該靶球通過靶球連接裝置與工業焊接機器人最前端的焊槍夾持機構固定連接；當工業焊接機器人在運動時，其前端焊槍與該靶球保持相對靜止。