[發明專利]一種用于激光-電弧復合焊的主動激光視覺穩健焊縫跟蹤系統

有效

• 申請號: 201810826086.1
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109226967B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 湯旭東
• 申請（專利權）人: 同高先進制造科技（太倉）有限公司
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K37/00
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務所(普通合伙) 32267
• 代理人: 劉燕嬌

1.一種用于激光-電弧復合焊的主動激光視覺穩健焊縫跟蹤系統，其特征在于：包括：激光-電弧復合焊接機器人(1)、主動激光視覺系統(2)、激光光源(3)、圖像處理系統(4)和控制系統(5)，所述主動激光視覺系統(2)和激光光源(3)均設于激光-電弧復合焊接機器人(1)上，所述圖像處理系統(4)設于控制系統(5)中，所述激光-電弧復合焊接機器人(1)、主動激光視覺系統(2)、激光光源(3)、圖像處理系統(4)均與控制系統(5)連接；

所述激光-電弧復合焊接機器人(1)中設有工業機器人(11)、激光復合焊接頭(12)、送絲機構(13)和焊接電源，所述激光復合焊接頭(12)設于工業機器人(11)的前臂上，所述送絲機構(13)設于激光復合焊接頭(12)的一側，所述焊接電源對激光-電弧復合焊接機器人(1)提供的焊接電流、電弧電壓、送絲速度的參數進行一體化調節；

還包括用于激光-電弧復合焊的主動激光視覺焊縫跟蹤系統的工作方法，具體的工作方法如下：

1)：首先激光視覺傳感器將結構光投射到焊縫表面，識別出焊縫輪廓信息相關的激光條紋帶；

2)：然后工業相機獲取上一步驟中產生的激光條紋帶的圖像，并將數據傳送給圖像處理系統(4)，通過圖像處理系統(4)的數據提取模塊提取焊縫特征信息，從激光條紋帶的中心線檢測到焊縫位置后，即：進行無變形激光條紋帶基線探測和焊縫特征點提取；

3)：然后再對焊縫進行智能跟蹤，然后根據跟蹤的結果來控制具體的焊接工作，在焊縫跟蹤過程中會發現工業機器人(11)路徑精確或者不精確兩種情況；

4)：當上一步驟跟蹤過程中確認工業機器人(11)路徑精確時，其具體的工作方法如下：

a)、機器人控制器發出HOME位信號，工業機器人(11)到達程序初始位，然后工業機器人(11)開始搜索起始點；

b)、機器人控制器搜索機器人工具端TCP起始點；

c)、然后建立第一寄存器隊列，記錄與焊縫特征點對應的激光視覺傳感器位置序列；

d)、然后判斷機器人工具端TCP起始點是否位于初始焊縫特征點，如果不是，那么其將要返回步驟b)至c)重新搜機器人工具端TCP起始點；如果是，那么機器人工具端TCP位于焊接路徑起始位置信號，然后機器人控制器開始焊接操作指令；

e)、然后機器人控制器開始焊縫跟蹤操作指令；

f)、繼續建立第一寄存器隊列，記錄與焊縫特征點對應的激光視覺傳感器位置序列；

g)、機器人工具端TCP進行焊縫特征點跟蹤操作；

h)、機器人工具端TCP是否位于末位焊縫特征點，如果不是，那么其要返回步驟f)至g)重新進行第一寄存器隊列建立；如果是，那么機器人工具端TCP位于焊接路徑最末端位置信號；

i)、機器人控制器結束焊接操作指令；

5)：在上述步驟3)在焊縫跟蹤過程中會發現工業機器人(11)路徑不精確，存在偏差時，需要對焊縫特征點軌跡的偏差進行補償，使得機器人工具端TCP起始點沿較為精確的焊縫特征點所生成的路徑運行，直至完成激光焊接操作即可。

2.根據權利要求1所述的用于激光-電弧復合焊的主動激光視覺穩健焊縫跟蹤系統，其特征在于：所述工業機器人(11)采用六軸工業機器人，其中設有基座(111)、機械臂和驅動機構(112)，所述機械臂中設有下臂(113)和前臂(114)，所述基座(111)上設有用于安裝下臂(113)的安裝座(115)，所述下臂(113)下部與安裝座(115)采用活動式連接，所述前臂(114)安裝于下臂(113)的頂部，且兩者采用活動式連接。

3.根據權利要求1所述的用于激光-電弧復合焊的主動激光視覺穩健焊縫跟蹤系統，其特征在于：所述主動激光視覺系統(2)中設有激光視覺傳感器和工業相機。