一种机器人焊接自动寻位方法技术

本发明专利技术公开了一种机器人焊接自动寻位方法，本发明专利技术确定的寻位路径包括多个直角拐点和平行于工件的长或宽所在直线的寻位路段且不与单元格的任一边界线重合；寻位路径分为用于获取工件单元格横向信息的横向寻位路径和用于获取工件单元格纵向信息的纵向寻位路径，横向寻位路径和纵向寻位路径均呈“S形”或“2形”。本发明专利技术对于田字格型的工件，只需要简单设定工件坐标系，工件长度、宽度和单元格数等参数，控制器就可以自动执行焊接程序，无需繁琐的示教，机器人准备时间可以大大降低；每次视觉传感器寻位到的点都是精确的，因此也可以降低对工件的装配精度要求。

Robot welding automatic position finding method

The invention discloses a method for automatic welding robot, the invention determines the searching path includes a plurality of rectangular inflection point and parallel to the workpiece length or width of the line search section and does not coincide with any boundary line cell; searching path for obtaining workpiece cell lateral horizontal information to search for the longitudinal path and searching path to obtain information of the workpiece cell longitudinal, transverse and vertical search path searching path showed a \S\ or \2\\. The invention of workpiece for grid type, only need a simple set of workpiece coordinate parameters, workpiece length and width and the number of cells, the controller can automatically perform welding procedure, no need to teach the tedious preparation time, the robot can be greatly reduced; each visual sensor location to the point are accurate, therefore can reduce the assembly precision of the workpiece requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人焊接自动寻位方法
本专利技术属于自动化焊接领域，具体涉及一种机器人焊接自动寻位方法。
技术介绍
当前工业机器人已广泛应用于焊接领域。机器人的动作程序一般通过示教获得，这种方法存在着复杂工件示教繁琐和对工件的装夹精度要求比较高的不足。现有技术通常采用离线编程技术解决示教的繁琐问题以及采用电弧跟踪或触摸传感等方式降低对工件装夹精度的要求，但是这些解决方法不完全适用田子型工件的焊接，在焊接田字形工件时，对机器人的示教需要花费大量时间逐个网格对机器人进行示教，在网格数量多时需进行大量不必要的机械重复示教工作，不利于机器人的自动化。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种只需进行简单示教的机器人焊接自动寻位方法。技术方案：一种机器人焊接自动寻位方法，包括如下步骤：(1)建立工件坐标系；(2)将工件划分为田字形，设置工件的长L、宽W，以及长、宽方向上的单元格数m、n和寻位高度z1；(3)确定寻位路径，所述寻位路径包括多个直角拐点和平行于工件的长或宽所在直线的寻位路段且不与单元格的任一边界线重合；寻位路径分为用于获取工件单元格横向信息的横向寻位路径和用于获取工件单元格纵向信息的纵向寻位路径，横向寻位路径和纵向寻位路径均呈“S形”或“2形”；(4)计算工件坐标系下横向寻位路径和纵向寻位路径中起点、终点以及各直角拐点的坐标值，得出寻位路径的坐标轨迹；(5)焊接机器人根据寻位路径的轨迹坐标分别进行横向寻位和纵向寻位，记录激光传感器输出信号发生变化时机器人的坐标即经过的网格边缘坐标；(6)根据步骤(5)中记录的网格边缘坐标确定网格轮廓；(7)根据网格轮廓进行焊接路径规划，生成焊接准备点和焊接规避点，焊接规避点；(8)按照步骤(7)中规划的焊接路径执行焊接任务。进一步的，步骤(1)所述工件坐标系以工件的下边沿为横坐标x轴，工件的左边沿为纵坐标y轴，工件的左下拐角点为原点O，过O点且垂直于xOy平面的直线为z轴。进一步的，步骤(3)中所述横向寻位路径包括四个直角拐点和三段平行于工件坐标系中横坐标的寻位路段，其起点的纵坐标在工件的第一行单元格所在的纵坐标范围内，其终点的纵坐标在工件的最后一行单元格所在的纵坐标范围内；或者起点与终点调换；所述纵向寻位路径包括四个直角拐点和三段平行于工件坐标系中纵坐标的寻位路段，其起点的横坐标在工件的最后一列单元格所在的横坐标范围内，其终点的横坐标在工件的第一列单元格所在的横坐标范围内；或者起点与终点调换。进一步的，步骤(4)中所述横向寻位路径的起点为P1，四个直角拐点依次为P2、P3、P4、P5，终点为P6；纵向寻位路径的起点为P7，四个直角拐点依次为P8、P9、P10、P11，终点为P12；在步骤(1)中建立的工件坐标系下各点的坐标分别为：P1(-a,L-b,z1)；P2(W+a,L-b,z1)；P3(W+a,c,z1)；P4(-a,c,z1)；P5(-a,b,z1)；P6(W+a,b,z1)；P7(W-a,-b,z1)；P8(W-a,L+b,z1)；P9(d,L+b,z1)；P10(d,-b,z1)；P11(a,-b,z1)；P12(a,L+b,z1)；其中，a∈(0，W/2)，b∈(0，L/2)，c∈(L/2，L*3/4)且c≠k*m，k∈N；d∈(W/4，W/2)且d≠k*n，k∈N。进一步的，所述a＝W/2n，b＝L/2m，c＝L/2+L/4m，d＝W/2-W/4nn。进一步的，步骤(4)中所述横向寻位路径的坐标轨迹即沿P1->P2->P3->P4->P5->P6的坐标轨迹，纵向寻位路径的坐标轨迹即沿P7->P8->P9->P10->P11->P12的坐标轨迹。进一步的，步骤(6)中的计算方法为：(6.1)自动寻位获取工件上单条边的三个关键位置点，轮流选取其中两点确定这两点所在的直线方程，并计算余下的一点到该直线的距离，选取距离最小的一条直线方程作为此边的位置方程；(6.2)按照步骤(6.1)计算工件上每条边的位置方程，将这些位置方程两联立方程组，计算工件各条边相交的位置点坐标，即网格交叉点坐标。(6.3)根据网格交叉点坐标确定网格轮廓。进一步的，步骤(7)中所述的焊接路径规划即按照机器人到达目的地行走最短的路径进行规划。有益效果：本专利技术对于田字格型的工件，只需要简单设定工件坐标系，工件长度、宽度和单元格数等参数，控制器就可以自动执行焊接程序，无需繁琐的示教，机器人准备时间可以大大降低；每次视觉传感器寻位到的点都是精确的，因此也可以降低对工件的装配精度要求。附图说明图1是机器人焊接系统示意图；图2是田字型工件示意图；图3是田字型工件寻位示意图；图4是自动寻位获取到的工件上的关键位置点。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术。一种机器人焊接自动寻位方法，结构上基于6轴机器人的机器人焊接系统，如图1所示，硬件组成包括控制柜、机器人本体、示教器、激光位移传感器、焊接电源；其中，机器人本体为机器人系统最终执行端，负责执行控制柜生成的动作程序；示教器对机器人进行示教编程，编程通过的程序直接通过控制柜控制机器人本体的动作；控制柜为机器人系统的核心部分，负责控制机器人本体的动作；激光位移传感器安装于机器人本体的手臂上，机器人动作过程中，其可以捕捉到行走轨迹下方的起伏；焊接电源为机器人自动寻位焊接系统的最终执行端，配合机械臂的动作，负责执行各种焊接任务。控制柜和示教器装有点激光自动寻位焊接系统软件，用于计算焊接关键位置点，生成机器人焊接程序。焊接自动寻位方法的具体包括如下步骤：(1)建立工件坐标系，以工件的下边沿为横坐标x轴，工件的左边沿为纵坐标y轴，工件的左下拐角点为原点O，过O点且垂直于xOy平面的直线为z轴。；(2)将工件划分为田字形，设置工件的长L、宽W，以及长、宽方向上的单元格数m、n和寻位高度z1，如图2所示；(3)确定寻位路径，所述寻位路径包括多个直角拐点和平行于工件的长或宽所在直线的寻位路段且不与单元格的任一边界线重合；寻位路径分为用于获取工件单元格横向信息的横向寻位路径和用于获取工件单元格纵向信息的纵向寻位路径，横向寻位路径和纵向寻位路径均呈“S形”或“2形”；具体的横向寻位路径包括四个直角拐点和三段平行于工件坐标系中横坐标的寻位路段，其起点的纵坐标在工件的第一行单元格所在的纵坐标范围内，其终点的纵坐标在工件的最后一行单元格所在的纵坐标范围内；或者起点与终点调换；纵向寻位路径包括四个直角拐点和三段平行于工件坐标系中纵坐标的寻位路段，其起点的横坐标在工件的最后一列单元格所在的横坐标范围内，其终点的横坐标在工件的第一列单元格所在的横坐标范围内；或者起点与终点调换。(4)计算工件坐标系下横向寻位路径和纵向寻位路径中起点、终点以及各直角拐点的坐标值，得出寻位路径的坐标轨迹；如图3所示，本实施例中横向寻位路径的起点为P1，四个直角拐点依次为P2、P3、P4、P5，终点为P6；纵向寻位路径的起点为P7，四个直角拐点依次为P8、P9、P10、P11，终点为P12；在步骤(1)中建立的工件坐标系下各点的坐标分别为：P1(-a,L-b,z1)；P2(W+a,L-b,z1)；P3(W+a,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人焊接自动寻位方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立工件坐标系；(2)将工件划分为田字形，设置工件的长L、宽W，以及长、宽方向上的单元格数m、n和寻位高度z

【技术特征摘要】
2016.12.26 CN 20161121700171.一种机器人焊接自动寻位方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立工件坐标系；(2)将工件划分为田字形，设置工件的长L、宽W，以及长、宽方向上的单元格数m、n和寻位高度z1；(3)确定寻位路径，所述寻位路径包括多个直角拐点和平行于工件的长或宽所在直线的寻位路段且不与单元格的任一边界线重合；寻位路径分为用于获取工件单元格横向信息的横向寻位路径和用于获取工件单元格纵向信息的纵向寻位路径，横向寻位路径和纵向寻位路径均呈“S形”或“2形”；(4)计算工件坐标系下横向寻位路径和纵向寻位路径中起点、终点以及各直角拐点的坐标值，得出寻位路径的坐标轨迹；(5)焊接机器人根据寻位路径的轨迹坐标分别进行横向寻位和纵向寻位，记录激光传感器输出信号发生变化时机器人的坐标即经过的网格边缘坐标；(6)根据步骤(5)中记录的网格边缘坐标确定网格轮廓；(7)根据网格轮廓进行焊接路径规划，生成焊接准备点和焊接规避点，焊接规避点；(8)按照步骤(7)中规划的焊接路径执行焊接任务。2.根据权利要求1所述的一种机器人焊接自动寻位方法，其特征在于，步骤(1)所述工件坐标系以工件的下边沿为横坐标x轴，工件的左边沿为纵坐标y轴，工件的左下拐角点为原点O，过O点且垂直于xOy平面的直线为z轴。3.根据权利要求1所述的一种机器人焊接自动寻位方法，其特征在于，步骤(3)中所述横向寻位路径包括四个直角拐点和三段平行于工件坐标系中横坐标的寻位路段，其起点的纵坐标在工件的第一行单元格所在的纵坐标范围内，其终点的纵坐标在工件的最后一行单元格所在的纵坐标范围内；或者起点与终点调换；所述纵向寻位路径包括四个直角拐点和三段平行于工件坐标系中纵坐标的寻位路段，其起点的横坐标在工件的最后一列单元格所在的横坐标范围内，其终点的横坐标在工件的第一列单元格所在的横坐标范围内；或者起点与终点调换。4.根据权利要求2所述的一种机器人焊接自动寻位方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓林，刘生，何杏兴，王富林，
申请(专利权)人：南京熊猫电子股份有限公司，南京熊猫电子装备有限公司，南京熊猫仪器仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32