[發明專利]基于視覺傳感的機器人離線自適應編程加工系統和方法

在審

• 申請號: 202011361752.2
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112692470A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 吳興祥;周方明;裴永強;蔣尊宇
• 申請（專利權）人: 中船海洋動力部件有限公司;滬東重機有限公司
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K37/02
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

本發明公開了一種基于視覺傳感的機器人離線自適應編程加工系統和方法，系統包括焊接用機器人、視覺傳感器、PC機、焊接系統、以太網線、傳感器控制盒、安置待加工的工件的焊接平臺、機器人控制柜、和示教器；PC機生產離線編程并由機器人執行，方法控制通過視覺傳感器對工件焊縫實時跟蹤和焊縫實時糾偏，確定焊縫的精確位置。程序調整簡單，保證焊接質量，并通過離線程序移動焊接機器人并通過焊縫跟蹤裝置自動糾偏，完成焊接任務。

技術領域

本發明涉及機器人及機器視覺領域，具體涉及一種基于視覺傳感的機器人離線自適應編程加工系統和方法。

背景技術

目前工業機器人的編程方式主要有兩種：傳統在線示教編程和離線編程技術。傳統的在線示教編程技術是在機器人停止工作的情況下，對新的工件，或原工件位置發生變化時，在線進行新的程序編寫，最后焊接機器人依照新的程序進行焊接作業。

其中，示教編程存在示教精度低、編程時間長和安全性不夠等問題。而離線編程技術通過在虛擬的環境下操作和控制機器人，最終生成機器人程序。但離線編程技術對機器人校正精度高、經常需要調整離線程序，過程費時。

為了解決在上述兩種方式的不足，國內學者有所研究，在專利名稱為“一種無需編程結構件激光快速尋位焊接系統及焊接方法”中(專利號為201611164477.9，)，用到了額外的數控系統，增加額外的成本。在文獻“基于機器視覺的激光再制造機器人離線自動編程研究”(董玲等，天津工業大學激光技術研究所)中，提出了一種基于機器視覺的激光再制造機器人離線自動編程技術，但自動化程度低。

上述系統成本高、自動化水平低，且離線程序調整繁瑣，降低了生產效率。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于視覺傳感的機器人離線自適應編程加工系統和方法，其能解決上述問題。

本發明的目的采用以下技術方案實現：

一種基于視覺傳感的機器人離線自適應編程加工系統，包括焊接用機器人、視覺傳感器、PC機、焊接系統、以太網線、傳感器控制盒、安置待加工的工件的焊接平臺、機器人控制柜、和示教器；通過以太網線連接視覺傳感器和機器人控制柜；通過PC機的離線編程軟件生成離線程序，示教器按所述離線程序運行機器人，通過視覺傳感器對工件進行掃描定位，運行機器人到焊接初始點時，通過傳感器控制盒的算法對初始點進行修正并將數據通過機器人控制柜控制機器人運行到修正點，繼續運行機器人至終點，通過傳感器控制盒的算法對焊接終止點修正并將數據通過機器人控制柜控制機器人運行到修正點，在運行過程中對離線程序的各個點進行修正并保存；通過焊接系統進行焊接，通過視覺傳感器對工件焊縫實時跟蹤，修正焊縫位置變化，確定焊縫的精確位置。

優選的，所述機器人為四軸轉塔式六自由度焊接機器人，所述視覺傳感器固定安裝在所述機器人的前端，并自調節的對正待加工處。

一種基于視覺傳感的機器人離線自適應編程加工方法，包括以下步驟：

S1，通過PC機的離線編程軟件生成離線程序，將離線程序傳遞到示教器中，打開視覺傳感器；

S2，通過示教器運行機器人，通過視覺傳感器對工件進行掃描定位，運行機器人到焊接初始點時；

S3，通過傳感器控制盒的算法對初始點進行修正，并將數據通過控制柜控制機器人運行到修正點；

S4，繼續運行機器人至終點；

S5，通過傳感器控制盒的算法對焊接終止點修正，并將數據通過控制柜控制機器人運行到修正點；

S6，運行焊接系統對工件執行焊接，通過激光視覺傳感器對工件焊縫實時跟蹤，并在運行過程中對離線程序的各個點進行修偏并保存，通過自動修正焊接位置，實現機器人自適應編程和加工。