[發明專利]一種基于激光焊縫跟蹤的機器人波紋板自動焊接方法

有效

• 申請號: 201911376421.3
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111014879B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 馮永
• 申請（專利權）人: 上海智殷自動化科技有限公司
• 主分類號: B23K9/02
• 分類號: B23K9/02;B23K9/127
• 代理公司: 天津英揚昊睿專利代理事務所(普通合伙) 12227
• 代理人: 吳揚

一種基于激光焊縫跟蹤的機器人波紋板自動焊接方法，其具體操作為：實現一個激光焊縫跟蹤器的標定算法，用于標定激光焊縫跟蹤器坐標系，定義一個焊縫數據緩沖模塊，實現一個視覺處理模塊，定義一個先入先出的目標點隊列，定義兩個線程，程序開始運行時，激光焊縫跟蹤器首先根據預設焊縫類型和參數搜索焊縫P點，當TCP到達P點時，焊槍自動開啟焊接開關，起弧焊接，起弧成功后，運動線程繼續向機器人控制器發送目標點位，使得機器人沿著焊縫進行焊接，如此循環往復。通過視覺算法提前識別拐點，對拐點區域進行軌跡規劃，利用工業機器人高精度特性保證穩定一直的焊接線速度，根據拐點過渡特征和焊縫寬度動態調整焊接機的電流電壓。

技術領域

本發明涉及機器人焊接方法，尤其涉及一種基于激光焊縫跟蹤的機器人波紋板自動焊接方法。

背景技術

波紋板是一種具有三維或空間結構的板材。該結構增強了對水平和垂直載荷的抗性。因其結構特性，被廣泛應用到集裝箱行業。由于前道沖壓工位的加工精度和穩定性的影響，導致波紋板與底梁焊接時，出現來料一致性問題，無法實現自動化焊接。目前在行業中普遍采用PLC加激光傳感器的專機模式，初步實現了對淺波紋板的自動化焊接。但由于焊接過程中焊槍角度不可調或者調整后無法實現對焊接線速度的精確控制，對深波紋板的焊接無法實現自動化焊接。

發明內容

根據以上技術問題，本發明提供一種基于激光焊縫跟蹤的機器人波紋板自動焊接方法，其具體操作方法為：

(1)實現一個激光焊縫跟蹤器的標定算法，用于標定激光焊縫跟蹤器坐標系。此后激光器測量的x,y,z偏移值，可以直接轉換成機器人的目標點；

(2)定義一個焊縫數據緩沖模塊，用于暫存激光器的反饋數據(包括焊縫的x/y/z偏移，對應的機器人TCP位置)，調用視覺處理模塊對焊縫數據進行預處理。實際使用中，由于激光焊縫跟蹤器前置，使激光線距離工具中心點(TCP，焊絲位置)20cm。保證緩沖區中至少可以緩存一個波紋板模塊(即完整一個周期)；

(3)實現一個視覺處理模塊，對緩沖模塊提供的焊縫數據進行處理，識別焊縫拐點位置以及拐點的角度；

(4)定義一個先入先出的目標點隊列，用于存放機器人軌跡的目標點；

(5)定義兩個線程，運動線程和數據線程。運動線程通過讀取目標點隊列中的目標點，向工業機器人控制內核發送相應的運動指令(通常是直線運動MOVL)；數據線程用于記錄焊縫和TCP數據；

(6)程序開始運行時，激光焊縫跟蹤器首先根據預設焊縫類型和參數搜索焊縫P點，搜索到焊縫后，工具中心點通過直線運動開始向焊縫處P點運動，在機器人運動的同時，數據線程中數據緩存模塊每隔1mm記錄一組焊縫和TCP的數據，并實時調用視覺模塊進行數據分析，在檢測到第一個拐點A的時候，對拐點A左側做軌跡規劃，保證焊槍姿態均勻變化，焊接點之間線速度恒定，接著將已經規劃好的點傳遞到目標點隊列，運動線程讀取目標隊列發送給工業機器人控制使得機器人運動。在檢測到第二個拐點B時，對拐點AB之間部分做軌跡規劃，以此類推；

(7)當TCP到達P點時，焊槍自動開啟焊接開關，起弧焊接，起弧成功后，運動線程繼續向機器人控制器發送目標點位，使得機器人沿著焊縫進行焊接；

(8)如此循環往復，直到由于波紋板焊縫結束處，由于激光傳感器檢測不到焊縫時，數據線程停止工作，并發送一個附加停止標記的目標點到目標點隊列中，以便運動線程檢測到該目標點后停止運動并關閉焊槍開關。

所述數據線程處理流程為：

(1)數據線程開始；

(2)通過激光焊縫傳感器檢測焊縫，如檢測不到焊縫則直接結束線程；

(3)檢測到焊縫，發送焊縫點位到目標點隊列；

(4)緩存焊縫數據，分析拐點和焊縫結束；