[發(fā)明專利]一種基于激光焊縫跟蹤的機(jī)器人波紋板自動(dòng)焊接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911376421.3
• 申請(qǐng)日: 2019-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN111014879B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮永
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海智殷自動(dòng)化科技有限公司
• 主分類號(hào): B23K9/02
• 分類號(hào): B23K9/02;B23K9/127
• 代理公司: 天津英揚(yáng)昊睿專利代理事務(wù)所(普通合伙) 12227
• 代理人: 吳揚(yáng)

1.一種基于激光焊縫跟蹤的機(jī)器人波紋板自動(dòng)焊接方法，其具體操作方法為：

(1)實(shí)現(xiàn)一個(gè)激光焊縫跟蹤器的標(biāo)定算法，用于標(biāo)定激光焊縫跟蹤器坐標(biāo)系，此后激光器測(cè)量的x,y,z偏移值，可以直接轉(zhuǎn)換成機(jī)器人的目標(biāo)點(diǎn)；

(2)定義一個(gè)焊縫數(shù)據(jù)緩沖模塊，用于暫存激光器的反饋數(shù)據(jù)，調(diào)用視覺處理模塊對(duì)焊縫數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，實(shí)際使用中，由于激光焊縫跟蹤器前置，使激光線距離工具中心點(diǎn)20cm，保證緩沖區(qū)中至少可以緩存一個(gè)波紋板模塊；

(3)實(shí)現(xiàn)一個(gè)視覺處理模塊，對(duì)緩沖模塊提供的焊縫數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，識(shí)別焊縫拐點(diǎn)位置以及拐點(diǎn)的角度；

(4)定義一個(gè)先入先出的目標(biāo)點(diǎn)隊(duì)列，用于存放機(jī)器人軌跡的目標(biāo)點(diǎn)；

(5)定義兩個(gè)線程，運(yùn)動(dòng)線程和數(shù)據(jù)線程，運(yùn)動(dòng)線程通過讀取目標(biāo)點(diǎn)隊(duì)列中的目標(biāo)點(diǎn)，向工業(yè)機(jī)器人控制內(nèi)核發(fā)送相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)指令；數(shù)據(jù)線程用于記錄焊縫和TCP數(shù)據(jù)；

(6)程序開始運(yùn)行時(shí)，激光焊縫跟蹤器首先根據(jù)預(yù)設(shè)焊縫類型和參數(shù)搜索焊縫P點(diǎn)，搜索到焊縫后，工具中心點(diǎn)通過直線運(yùn)動(dòng)開始向焊縫處P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，數(shù)據(jù)線程中數(shù)據(jù)緩存模塊每隔1mm記錄一組焊縫和TCP的數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)調(diào)用視覺模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在檢測(cè)到第一個(gè)拐點(diǎn)A的時(shí)候，對(duì)拐點(diǎn)A左側(cè)做軌跡規(guī)劃，保證焊槍姿態(tài)均勻變化，焊接點(diǎn)之間線速度恒定，接著將已經(jīng)規(guī)劃好的點(diǎn)傳遞到目標(biāo)點(diǎn)隊(duì)列，運(yùn)動(dòng)線程讀取目標(biāo)隊(duì)列發(fā)送給工業(yè)機(jī)器人控制使得機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，在檢測(cè)到第二個(gè)拐點(diǎn)B時(shí)，對(duì)拐點(diǎn)AB之間部分做軌跡規(guī)劃，以此類推；

(7)當(dāng)TCP到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，焊槍自動(dòng)開啟焊接開關(guān)，起弧焊接，起弧成功后，運(yùn)動(dòng)線程繼續(xù)向機(jī)器人控制器發(fā)送目標(biāo)點(diǎn)位，使得機(jī)器人沿著焊縫進(jìn)行焊接；

(8)如此循環(huán)往復(fù)，直到由于波紋板焊縫結(jié)束處，由于激光傳感器檢測(cè)不到焊縫時(shí)，數(shù)據(jù)線程停止工作，并發(fā)送一個(gè)附加停止標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)隊(duì)列中，以便運(yùn)動(dòng)線程檢測(cè)到該目標(biāo)點(diǎn)后停止運(yùn)動(dòng)并關(guān)閉焊槍開關(guān)。

2.按照權(quán)利要求1所述的一種基于激光焊縫跟蹤的機(jī)器人波紋板自動(dòng)焊接方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)線程處理流程為：

(1)數(shù)據(jù)線程開始；

(2)通過激光焊縫傳感器檢測(cè)焊縫，如檢測(cè)不到焊縫則直接結(jié)束線程；

(3)檢測(cè)到焊縫，發(fā)送焊縫點(diǎn)位到目標(biāo)點(diǎn)隊(duì)列；

(4)緩存焊縫數(shù)據(jù)，分析拐點(diǎn)和焊縫結(jié)束；

(5)如果未檢測(cè)道焊縫，則根據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)生成焊接點(diǎn)位，添加到目標(biāo)點(diǎn)隊(duì)列，并結(jié)束線程；

(6)如果檢測(cè)到拐點(diǎn)，則對(duì)拐點(diǎn)緩沖數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，完成拐點(diǎn)左側(cè)的軌跡規(guī)劃，生成焊接點(diǎn)位，添加到目標(biāo)點(diǎn)隊(duì)列，然后回到步驟(4)，繼續(xù)緩存數(shù)據(jù)；

(7)如果沒有檢測(cè)到拐點(diǎn)，則回到步驟(4)，繼續(xù)緩存數(shù)據(jù)；

(8)線程結(jié)束。

3.按照權(quán)利要求1所述的一種基于激光焊縫跟蹤的機(jī)器人波紋板自動(dòng)焊接方法，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)線程的流程為：

(1)運(yùn)動(dòng)線程開始；

(2)查看目標(biāo)隊(duì)列中是否存在點(diǎn)位信息；

(3)如存在點(diǎn)位信息，則向機(jī)器人控制內(nèi)核發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令；

(4)如不存在點(diǎn)位信息，檢查數(shù)據(jù)線程是否已結(jié)束，如數(shù)據(jù)線程結(jié)束，則運(yùn)動(dòng)也結(jié)束；否則繼續(xù)等待數(shù)據(jù)線程生成新的點(diǎn)位；

(5)結(jié)束。

4.按照權(quán)利要求1所述的一種基于激光焊縫跟蹤的機(jī)器人波紋板自動(dòng)焊接方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)緩存模塊基于波紋板底梁建立一個(gè)工件坐標(biāo)系，使坐標(biāo)系的xy平面位于底梁上，z軸垂直底梁平面向上，獲取激光焊縫跟蹤器反饋的x，y，z偏移、焊縫寬度及對(duì)應(yīng)的機(jī)器人TCP的位姿信息，對(duì)激光數(shù)據(jù)進(jìn)行均值濾波后，生成相對(duì)于底梁工件坐標(biāo)系的實(shí)際焊縫點(diǎn)位；該焊縫點(diǎn)位會(huì)被保存到緩沖區(qū)，同時(shí)模塊會(huì)把緩沖數(shù)據(jù)送入視覺處理模塊進(jìn)行拐點(diǎn)檢測(cè)，返回拐點(diǎn)位置和角度，用于下一步的軌跡規(guī)劃；緩沖模塊還會(huì)針對(duì)焊縫寬度，對(duì)焊接點(diǎn)分配不同的電流電壓，減少焊接缺陷。

5.按照權(quán)利要求1所述的一種基于激光焊縫跟蹤的機(jī)器人波紋板自動(dòng)焊接方法，其特征在于，所述視覺處理模塊運(yùn)用開源計(jì)算機(jī)視覺庫(kù)opencv對(duì)點(diǎn)位信息進(jìn)行處理，由于實(shí)際焊接點(diǎn)位于同一個(gè)平面上，所以在處理過程中忽略z方向的分量，降低問題的復(fù)雜度，減小算法復(fù)雜度，通過調(diào)用fitLine通過最小二乘法進(jìn)行直線擬合，進(jìn)而算出相鄰兩條直線之間的交點(diǎn)及其之間的夾角。