[發明專利]一種用于焊縫打磨的焊縫識別定位方法和裝置

有效

• 申請號: 202010825510.8
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111993200B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 王詩祺;覃江華
• 申請（專利權）人: 上海中車瑞伯德智能系統股份有限公司
• 主分類號: B24B9/04
• 分類號: B24B9/04;B24B49/12;B24B51/00
• 代理公司: 上海驍象知識產權代理有限公司 31315
• 代理人: 趙峰

一種用于焊縫打磨的焊縫識別定位裝置，包括固定連接在機器人末端夾具上的線掃激光傳感器和打磨頭組件，控制器通過控制線連接機器人，工控機通過數據線與線掃激光傳感器和控制器連接。利用上述裝置實現的焊縫識別定位方法，利用機器人帶動線掃激光傳感器對車體焊縫位置作勻速直線掃描，獲取多幀焊縫輪廓數據，工控機計算焊縫和母材數據，將位置姿態轉換成６DOF坐標，機器人根據各個6DOF坐標計算生成打磨加工軌跡，驅動打磨頭組件執行加工軌跡，進行焊縫打磨。本發明滿足了打磨應用中對焊縫識別定位的需求，實現了焊縫自動化打磨，解決了車體蒙皮焊縫相對低、矮，易受焊渣干擾，影響打磨效果的問題，提高了識別準度和打磨精度。

技術領域

本發明涉及物理領域，尤其涉及測量技術，具體是一種用于焊縫打磨的焊縫識別定位方法和裝置。

背景技術

在列車生產制造過程中，碳鋼列車車體蒙皮有大量焊縫，為消除應力以及改善外觀，這些焊縫需要作打磨處理。目前打磨工作均以人力手工打磨為主，工作量大效率低，有噪音及粉塵污染，對操作人員有一定的健康危害，因此實現自動化打磨是行業迫切的需求。現有技術中提出了采用激光線掃方案的焊縫識別定位技術方案，但是其識別對象是焊接之前邊沿整齊銳利的母材邊沿，由于焊接之后，焊縫形態已改變，且不同焊接參數焊縫的高度、寬度都有差別，同時打磨應用還需要獲取母材的位置、角度、焊縫的位置、高度等信息以調整打磨工具姿態和打磨參數，因此現有焊接應用中的焊縫識別定位技術方案無法直接應用到焊縫打磨中。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于焊縫打磨的焊縫識別定位裝置，采用符合打磨應用要求的焊縫定位識別技術，處理線掃激光傳感器采集的焊縫位姿和母材形態數據，滿足了打磨應用中對焊縫識別定位的需求，實現了焊縫自動化打磨。優化的焊縫輪廓識別定位方法，解決了車體蒙皮焊縫相對低、矮，易受焊渣干擾，影響打磨效果的問題，提高了識別準度和打磨精度。

本發明的這種用于焊縫打磨的焊縫識別定位裝置，包括工控機、機器人、控制器、線掃激光傳感器和打磨頭組件，所述線掃激光傳感器和打磨頭組件固定連接在所述機器人末端夾具上，所述機器人通過控制線與所述控制器連接，所述工控機通過數據線與所述線掃激光傳感器和所述控制器連接，所述控制器依據掃描軌跡控制所述機器人帶動線掃激光傳感器作直線運動，所述線掃激光傳感器采集多幀焊縫輪廓以及母材形態數據，并將數據發送至所述工控機，所述工控機分析整合焊縫輪廓以及母材形態數據，計算并生成機器人可執行的6DOF坐標，并將6DOF坐標發送至所述控制器，所述控制器按6DOF坐標生成打磨加工軌跡，控制所述機器人驅動打磨頭組件進行焊縫打磨。

進一步的，所述的機器人為六軸機器人。

本發明還提供了一種用于焊縫打磨的焊縫識別定位方法，包括如下步驟：步驟一：建立所述線掃激光傳感器在機器人上的工具號，標定該工具的ＴＣＰ點以及工具坐標方向，使坐標原點及坐標軸與測量坐標原點與坐標軸完全重合，并根據焊縫的位置范圍，預設所述機器人掃描軌跡和運行速度；步驟二：啟動所述機器人，根據運行速度計算獲得所述線掃激光傳感器的掃描幀率，機器人執行掃描軌跡，線掃激光傳感器對車體焊縫位置作勻速直線掃描，獲取多幀焊縫輪廓數據；步驟三：所述線掃激光傳感器將各個幀的焊縫輪廓數據發送至工控機，工控機計算出各個幀的焊縫位置及焊縫、母材的形態參數，并將位置姿態轉換成機器人坐標下的６DOF坐標；步驟四：所述機器人根據工控機給出的各個6DOF坐標計算生成打磨加工軌跡，所述機器人驅動打磨頭組件執行加工軌跡，進行焊縫打磨。