[發明專利]一種帶視覺的冗余自由度機器人智能焊接方法

有效

• 申請號: 202111000945.X
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113681133B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 吳玲瓏;李仁飛
• 申請（專利權）人: 南京衍構科技有限公司
• 主分類號: B23K9/28
• 分類號: B23K9/28;B23K9/32
• 代理公司: 南京聚匠知識產權代理有限公司 32339
• 代理人: 吳亞東

本發明公開了一種帶視覺的冗余自由度機器人智能焊接方法，所述冗余自由度機器人具有水平移動導軌、設置于水平移動導軌上的大負載三軸機器人、串聯于大負載三軸機器人上的小負載六軸機器人、設置于小負載六軸機器人末端的3d相機和焊槍。本發明增加了機器人的自由度數量，使其可以靈活的適應于形狀復雜、尺寸較大的工件焊接，并排除了水平移動導軌和大負載的三軸機器人對絕對精度的影響，焊接質量僅依賴于小負載的六軸機器人，焊接精度高；同時實現了智能焊接，工件焊接可全程無人員參與。

技術領域

本發明涉及工業機器人智能焊接技術領域，具體為一種帶視覺的冗余自由度機器人智能焊接方法。

背景技術

工業機器人智能焊接是利用工業機器人配合視覺相機識別焊縫、焊接路徑規劃、焊接工藝參數適配等技術完成無人員操作下的自動焊接過程。為保證焊接所需的精度要求，現有的機器人智能焊接技術通常使用的是自由度較少的工業機器人進行焊接。因此，在被焊工件形狀復雜或尺寸較大的情況下，由于機器人自由度較少會造成其姿態受限，從而難以滿足全位置復雜焊接的需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種帶視覺的冗余自由度機器人智能焊接方法，以滿足全位置復雜焊接要求。

為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種帶視覺的冗余自由度機器人智能焊接方法，所述冗余自由度機器人具有水平移動導軌、設置于水平移動導軌上的大負載三軸機器人、串聯于大負載三軸機器人上的小負載六軸機器人、設置于小負載六軸機器人末端的3d相機和焊槍，所述焊接方法包括如下步驟：

S1，將被焊工件放置于冗余自由度機器人的焊接區域內；

S2，規劃冗余自由度機器人的運動軌跡，即使3d相機沿著待焊工件擺放方向每隔一定距離進行一次拍照，并獲取待焊工件的點云圖像；

S3，根據S2步驟中獲取的點云圖像計算焊縫特征信息，將計算出的焊縫特征信息與焊縫理論特征信息比對，找到工件需要的焊接部位，并以此判斷焊縫在工件中的位置；

S4，根據焊縫特征信息判斷焊縫的方向，控制冗余自由度機器人運動，使3d相機沿著焊縫方向每隔一定距離進行一次拍照，并記錄拍照時水平移動導軌的位移變量值和大負載三軸機器人的關節變量值；

S5，根據S3步驟所得的焊縫特征信息在焊接工藝數據庫中檢索匹配與之對應的焊接工藝數據；

S6，根據所得焊縫特征信息計算焊接路徑的控制點的坐標與姿態，利用焊接路徑的控制點進行線性插值生成所有焊接路徑點，并將S5步驟中得到的焊接工藝數據附加到焊接路徑點中；

S7，移動焊槍按照焊接路徑點進行焊接，且每移動焊槍至下一個焊接路徑點時，保持水平移動導軌的位移變量值和大負載三軸機器人的關節變量值分別與S4步驟拍照所記錄水平移動導軌的位移變量值和大負載三軸機器人的關節變量值相同。

進一步的，S3步驟中焊縫特征信息具體包含焊縫的坡口底寬w1、坡口頂寬w2、坡口高度h和坡口角度α，具體計算步驟如下：

S31，通過3d相機拍攝待焊工件的表面，獲取工件表面輪廓的點云數據，并通過點云數據擬合出四條直線，四條直線分別是工件頂部所在的直線、焊道坡口兩側所在的直線和焊道坡口底部所在的直線；

S32，計算四條直線的交點確定四個角點，并通過四個角點的坐標計算出焊縫的坡口底寬w1、坡口頂寬w2、坡口高度h和坡口角度α。

進一步的，焊接路徑的控制點具體計算方式為：

根據焊接工藝要求，將每層的焊接分為單道焊接和多道焊接；

單道焊接時，焊接路徑中控制點為該單道焊接區域的中點位置；

多道焊接時，先按焊接道數將焊接區域等分，焊接路徑中控制點設為每個等分焊接區域的中點。