[發(fā)明專利]一種柔性焊接機(jī)器人系統(tǒng)及其焊接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910872316.2
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110524581B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙曉進(jìn);吳易明;王永旺;王漢晨;黃榮;董林佳;陳武強(qiáng);擺冬冬;于龍飛;靳亞麗;李柏楊;張尚玉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安中科光電精密工程有限公司
• 主分類號: B25J19/04
• 分類號: B25J19/04;B25J9/16;B25J11/00;B23K9/32
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種柔性焊接機(jī)器人的焊接方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，將待焊接工件通過夾緊工裝固定在多功能焊接工作臺上，啟動人機(jī)交互工作臺并將三維模型或?qū)崪y標(biāo)準(zhǔn)模型信息導(dǎo)入，并通過人機(jī)交互工作臺定義焊接特征，根據(jù)上述三維模型或者實測標(biāo)準(zhǔn)模型生成精定位測量工件關(guān)鍵特征點(diǎn)，確認(rèn)自動形成理論焊接路徑；

步驟2，全局視覺組件識別工件生成關(guān)鍵特征點(diǎn)，并自動校正生成實際精定位測量路徑，機(jī)器人控制箱接收圖像處理控制機(jī)發(fā)出的測量指令，使得精定位視覺組件按照實際精定位測量路徑進(jìn)行自動掃描測量，并輸出三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，最終通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換解算出各關(guān)鍵特征點(diǎn)空間坐標(biāo)值；

步驟3，總控單元通過待焊接工件實際特征測量坐標(biāo)，并根據(jù)實際測量結(jié)果進(jìn)行理論焊接路徑校正，最終形成實際的焊接規(guī)劃路徑，在人機(jī)交互工作臺上通過模擬焊接路徑判斷焊接任務(wù)是否正確無誤，進(jìn)而執(zhí)行實際焊接任務(wù)；

步驟4，焊接完成后，機(jī)器人控制箱接收到圖像處理控制機(jī)的調(diào)度指令后控制柔性檢測機(jī)器人按照焊接質(zhì)量檢測路徑運(yùn)動，通過立體視覺檢測組件采集圖像信息，利用視差圖生成三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，最終提取出焊縫外觀特征信息并計算出焊縫的對應(yīng)特征；

步驟5，將計算出的焊縫對應(yīng)特征與預(yù)先設(shè)置的工藝參數(shù)進(jìn)行對比，判斷焊接外觀質(zhì)量是否合格，如果不合格，記錄不合格位置及特征，進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，并將路徑信息傳遞至機(jī)器人控制箱進(jìn)行補(bǔ)焊操作，重復(fù)上述步驟直至焊縫外觀質(zhì)量合格，輸出檢測結(jié)果；

所述步驟2中，全局視覺組件識別待焊接工件生成關(guān)鍵特征點(diǎn)并自動校正生成實際精定位測量路徑的算法，包括如下步驟：

21）全局視覺組件對待焊接工件進(jìn)行識別，并判斷該待焊接工件與三維模型或?qū)崪y標(biāo)準(zhǔn)模型是否一致；

22）如果一致，進(jìn)行步驟23），如果不一致提醒用戶進(jìn)行確認(rèn)，如果用戶確認(rèn)一致，繼續(xù)執(zhí)行23），如果用戶確認(rèn)不一致，則重復(fù)執(zhí)行21）并檢查系統(tǒng)和硬件狀態(tài)；

23）根據(jù)全局視覺組件識別工件的ROI提取出工件的關(guān)鍵特征點(diǎn)，通過三角交匯測量解算出關(guān)鍵特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

24）根據(jù)全局視覺定位的測量結(jié)果，進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將提取的特征點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成精定位測量路徑；

25）根據(jù)精定位測量路徑，控制柔性焊接機(jī)器人引導(dǎo)精定位視覺組件工作；

26）控制精定位視覺組件采集待焊接工件的圖像信息；

27）對采集的圖像信息進(jìn)行處理，利用視差圖獲得待測工件的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

28）對三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用深度學(xué)習(xí)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法，提取點(diǎn)云中的焊縫特征，采用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括4個卷積層、1個局部響應(yīng)歸一化層、2個池化層、1個全連接分類層和1個Softmax層，在Caff框架下實現(xiàn)；

29）對焊縫特征進(jìn)行擬合處理，獲取焊縫的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)坐標(biāo)；

210）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將焊縫的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到柔性焊接機(jī)器人坐標(biāo)系下。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性焊接機(jī)器人的焊接方法，其特征在于，所述步驟3的具體操作流程包括如下步驟：

31）將步驟2的測量結(jié)果對步驟1定義的理論焊接路徑進(jìn)行校正，生成實際的焊接規(guī)劃路徑及焊接質(zhì)量檢測路徑；

32）將處理的結(jié)果通過人機(jī)交互工作臺顯示給用戶進(jìn)行確認(rèn)；

33）用戶通過模擬焊接操作驗證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性；

34）如果步驟33）正確，用戶通過實際焊接操作啟動柔性焊接機(jī)器人工作；

35）控制柔性焊接機(jī)器人沿校正后的實際的焊接規(guī)劃路徑進(jìn)行運(yùn)動，引導(dǎo)柔性焊接機(jī)器人運(yùn)動到焊縫的起始點(diǎn)進(jìn)行起弧，根據(jù)電流反饋判斷起弧是否成功；如果起弧成功執(zhí)行步驟36），如果起弧失敗報警提醒用戶檢修；

36）起弧成功后，控制柔性焊接機(jī)器人沿實際的焊接規(guī)劃路徑運(yùn)動，到焊縫終止點(diǎn)進(jìn)行滅弧，完成焊接作業(yè)。