[發明專利]一種焊接機械臂自適應焊接方法、系統、設備及存儲介質

在審

• 申請號: 202110730476.0
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113427160A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 郭文華;張宇馳;陶浩武;高嘉保;田艷彬
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23K31/02
• 分類號: B23K31/02;B23K37/02;B25J9/16;B25J11/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種焊接機械臂自適應焊接方法，其特征在于，包括以下過程：

S1，在焊接機械臂上安裝激光傳感器，并對激光傳感器進行標定；

S2，焊接機械臂的焊槍移動到焊縫位置；

S3，通過激光傳感器得到焊縫位置在激光傳感器坐標下的坐標值，將激光傳感器標定信息與激光傳感器坐標下的坐標值進行變換，得到焊縫位置在焊接機械臂基坐標系下的坐標值；

S4，計算焊接機械臂的姿態信息，通過S3的坐標值和姿態信息調整焊接機械臂姿態；

S5，焊接機械臂進行焊接。

2.根據權利要求1所述的焊接機械臂自適應焊接方法，其特征在于，S1中，激光傳感器設置在焊接機械臂本體或焊槍上。

3.根據權利要求1所述的焊接機械臂自適應焊接方法，其特征在于，S1中，激光傳感器的標定為；

S11，采集標準球數據：使用激光傳感器對焊接機械臂不同位姿下的標準球進行照射，計算出焊接機械臂不同位姿下的標準球球心坐標位置；

S12，根據焊接機械臂的直角坐標讀數，計算每次位姿下的齊次變換矩陣；

S13，根據多個標準球球心坐標位置和對應位姿下的齊次變換矩陣，使用最小二乘法計算激光傳感器相對于末端坐標的變換矩陣，變換矩陣即為標定結果。

4.根據權利要求3所述的焊接機械臂自適應焊接方法，其特征在于，S11中，使用線激光對標準球進行照射，產生圓弧數據。將圓弧數據擬合成切割圓，找到該圓的圓心，由于該圓的圓心的x和z坐標與標準球球心坐標相同，y坐標等于切割圓圓心與球心之間的距離，計算出其中正負號由圓心位于激光傳感器y方向位置決定，x、y和z坐標為標準球球心坐標位置。

5.根據權利要求1所述的焊接機械臂自適應焊接方法，其特征在于，S3中得到焊縫位置在激光傳感器坐標下的坐標值的具體過程為：

S31，激光傳感器掃描焊縫得到二維數據，為激光線照射焊縫所得到的橫向和縱向距離；

S32，對二維數據進行直線擬合，逐一從二維數據中提取多條線段，根據二維數據中的線段交點的位置坐標，得到焊縫位置在激光傳感器坐標下的坐標值。

6.根據權利要求5所述的焊接機械臂自適應焊接方法，其特征在于，S32中，計算線段之間的交點作為焊縫的特征點，與焊縫類型進行匹配，區分不同類型的焊縫。

7.根據權利要求1所述的焊接機械臂自適應焊接方法，其特征在于，S4中，焊接機械臂姿態調整后，焊接機械臂上的焊槍朝向垂直于焊接機械臂行進方向，并與工件表面成45°。

8.一種焊接機械臂自適應焊接系統，其特征在于，包括：

標定模塊，用于對焊接機械臂上的激光傳感器進行標定；

移動模塊，用于控制焊接機械臂移動到焊縫位置；

坐標值計算模塊，用于通過控制激光傳感器得到焊縫位置在激光傳感器坐標下的坐標值，將激光傳感器標定信息與激光傳感器坐標下的坐標值進行變換，得到焊縫位置在焊接機械臂基坐標系下的坐標值；

焊接機械臂姿態調整模塊，用于計算焊接機械臂的姿態信息，通過坐標值和姿態信息調整焊接機械臂姿態；

焊接模塊，用于控制焊接機械臂進行焊接。

9.一種計算機設備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現如權利要求1至7任意一項所述焊接機械臂自適應焊接方法的步驟。

10.一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至7任意一項所述焊接機械臂自適應焊接方法的步驟。