[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

本發明公開了一種焊接機械臂自適應焊接方法、系統、設備及存儲介質，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。實現焊接機械臂焊接前姿態的自動調整，從而提高焊接質量。

技術領域

本發明屬于智能焊接機械臂領域，涉及一種焊接機械臂自適應焊接方法、系統、設備及存儲介質。

背景技術

焊接作為一種重要的工藝，在各行各業都有著廣泛的應用，且焊接質量的好壞直接影響產品的質量及其使用效率。

隨著制造業的高速發展，傳統的人工焊接手段已經不能滿足日益增長的焊接質量要求。目前的焊接行業存在著焊接環境惡劣、焊接質量不穩定、焊接效率低下以及自動化水平較低等情況。

目前，各大重型機械企業為了提高生產效率，降低人力成本，引入焊接機器人以取代傳統的人工焊接，從而提高市場競爭力。但現有的焊接機器人，仍存在一定的缺陷：目前對焊接機器人的應用仍采用人工示教的方法，因此需要提前對運動路徑進行規劃，易出現焊接位置發生偏差的情況。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種焊接機械臂自適應焊接方法、系統、設備及存儲介質，實現焊接機械臂焊接前姿態的自動調整，從而提高焊接質量。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種焊接機械臂自適應焊接方法，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。

優選的，S1中，激光傳感器設置在焊接機械臂本體或焊槍上。

優選的，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。

進一步，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y＝±√(R^2-r^2)，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。

優選的，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。