一种机器人激光焊接方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种机器人激光焊接方法及系统，方法包括：将激光发生器发出的激光束通过光纤传输至安装于机械臂上的焊接头的空腔内并从焊接头的下端出口射出，通过连接着预设好轨迹程序的舵机控制器的机械臂带动焊接头移动来对下端出口下方的工件进行焊接，通过焊接头内倾斜设置的允许激光发生器发出的激光束通过但反射其他波长的带通滤光片将下端出口下方的景象反射到设置在焊接头外的采集摄像机处，并显示于与其信号连接的显示器上，在焊接头焊接之前，根据采集摄像机采集的图像对机械臂的轨迹程序进行校准；具有可便捷地对机械臂的轨迹程序进行校准、焊接精度高、焊接效果好以及焊接效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人激光焊接方法及系统
本专利技术涉及焊接
，更具体地说，它涉及一种机器人激光焊接方法及系统。
技术介绍
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。在公开号为CN101032786的中国专利中公开了减小焊接产生的烟的影响的激光焊接设备及方法。空气喷嘴安装在激光加工头。将来自空气喷嘴的空气的喷射方向设定成使空气横穿从激光加工头照射的激光束流动，同时气流避免与工件上的激光照射点直接接触。该专利中的激光加工头安装于机器人臂上，通过机器人臂的移动实现了激光焊接的自动化。但是针对于不同的待焊接工件和焊接环境因素，对于机器人臂预设好的焊接运行轨迹与实际应该焊接的轨迹存在一定的误差，导致焊接的精度较差。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的一在于提供一种机器人激光焊接方法，通过采集摄像机采集焊接区域的图像，根据所述图像可以便捷地对机械臂运动轨迹进行校准，从而大大提高了机械臂的焊接精度。为实现上述目的一，本专利技术提供了如下技术方案：一种机器人激光焊接方法，所述方法包括：将激光发生器发出的激光束通过光纤传输至安装于机械臂上的焊接头的空腔内并从焊接头的下端出口射出，通过连接着预设好轨迹程序的舵机控制器的机械臂带动焊接头移动来对所述下端出口下方的工件进行焊接，通过所述焊接头内倾斜设置的允许所述激光发生器发出的激光束通过但反射其他波长的带通滤光片将所述下端出口下方的景象反射到设置在所述焊接头外的采集摄像机处，并显示于与其信号连接的显示器上，在所述焊接头焊接之前，根据所述采集摄像机采集的图像对所述机械臂的轨迹程序进行校准。通过采用上述技术方案，通过光纤将激光发生器发出的激光引导到焊接头中，使机械臂在设定好轨迹程序后可以带着焊接头对下方的工件进行自动化焊接，通过焊接头内的带通滤光片将下方焊接区域的图像反射到焊接头外的采集摄像机处，并显示于与其信号连接的显示器上，在所述焊接头焊接之前，对照着采集摄像机采集的图像，可以便捷地对机械臂的轨迹程序进行校准，从而提高了机械臂的焊接精度。进一步的，在所述焊接头进行焊接之前，通过定位激光器在所述工件的焊接处照射激光点，所述定位激光器发出的激光的波长与所述激光发生器发出的激光的波长不相同，所述采集摄像机采集到包含所述定位激光器照射的激光点的图像并将所述图像传送给所述舵机控制器,所述舵机控制器根据所述图像中所述激光点的所在位置对所述轨迹程序进行校准。通过采用上述技术方案，通过定位激光器在工件的待焊接处照射激光点，舵机控制器根据采集摄像机传输来的图像中定位激光器照射的激光点的位置进行分析，以作为焊接头焊接的起始参考点，从而达到对机械臂的轨迹程序进行校准。进一步的，所述舵机控制器根据像素分布和亮度信息将所述图像转变成数字化信号，并分析出所述激光点在所述图像中的参考起焊坐标，再从测量所述机械臂上舵机的转轴所处角度的位置反馈电位计读取到反馈的位置电压信号，并根据所述位置电压信号生成一实际起焊点坐标，将所述参考起焊坐标与实际起焊点坐标进行比较后，计算出轨迹误差，所述舵机控制器再将原有的所述轨迹程序中用来控制机械臂移动轨迹的轨迹位置参数加上所述轨迹误差。通过采用上述技术方案，根据转化为数字化信号的像素分布和亮度信息的图像分析出激光点所在参考起焊坐标，将其与反馈电位计反馈的位置电压信号进行比较后，计算出轨迹误差，将原有的所述轨迹程序中用来控制机械臂移动轨迹的轨迹位置参数加上轨迹误差，即可实现对机械臂的轨迹程序进行准确而快速的校准。针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的二在于提供一种机器人激光焊接系统，通过采集摄像机采集焊接区域的图像，根据所述图像可以便捷地对机械臂运动轨迹进行校准，从而大大提高了机械臂的焊接精度。一种机器人激光焊接系统，所述系统包括：激光发生器，用于产生激光束；光纤，所述光纤的端部对准着所述激光发生器发出的激光所在的光路，用于传输所述激光发生器发出的激光；机械臂，包括底座、下关节臂、上关节臂、舵机和舵机控制器，所述上关节臂的端部固定有内部设置有圆柱状空腔的焊接头，所述光纤另一端的端部同轴安装于所述空腔的上端入口，所述空腔的下端设置有与所述上端入口同轴的下端出口，所述空腔内倾斜设置有位于所述下端出口上方的带通滤光片，所述焊接头的侧壁设置有图像采集光路正对着所述带通滤光片下表面的采集摄像机，所述采集摄像机信号连接有显示器。通过采用上述技术方案，通过光纤将激光发生器发出的激光引导到焊接头中，使机械臂在设定好轨迹程序后可以带着焊接头对下方的工件进行自动化焊接，通过焊接头内的带通滤光片将下方焊接区域的图像反射到焊接头外的采集摄像机处，并显示于与其信号连接的显示器上，在所述焊接头焊接之前，对照着采集摄像机采集的图像，可以便捷地对机械臂的轨迹程序进行校准，从而提高了机械臂的焊接精度。进一步的，所述焊接头上设置有工作平台，所述工作平台上设置有金属波纹管，所述金属波纹管的端部安装有定位激光器，所述定位激光器发出的激光的波长与所述激光发生器发出的激光的波长不相同，所述采集摄像机还信号连接于所述舵机控制器，所述舵机处设置有与所述舵机控制器信号连接的位置反馈电位计。通过采用上述技术方案，通过定位激光器在工件的待焊接处照射激光点，舵机控制器根据采集摄像机传输来的图像中定位激光器照射的激光点的位置进行分析，以作为焊接头焊接的起始参考点，将其与反馈电位计反馈的位置电压信号进行比较后，计算出轨迹误差，将原有的所述轨迹程序中用来控制机械臂移动轨迹的轨迹位置参数加上轨迹误差，即可实现对机械臂的轨迹程序进行准确而快速的校准；其中，将定位激光器安装在金属波纹管的端部，由于波纹管是柔性的,可以方便的弯曲、拉长、压缩，从而使定位激光器可以便捷地移动以达到对工件待焊接位置便捷的准确定位。进一步的，所述激光发生器发出的激光束的光路上设置有将所述激光束准直并聚焦到光纤内的耦合透镜。通过采用上述技术方案，激光发生器发出的激光束经过耦合透镜的汇聚可以减小发散性，由于所述激光发生器发出的激光束能量较高，通过将其通过耦合透镜耦合后可以减少激光束对光纤的灼烧，从而提高了光纤的使用寿命。进一步的，所述空腔内的带通滤光片上方设置有凸透镜。通过采用上述技术方案，激光发生器发出的激光束在传播过程后会逐渐发散，通过凸透镜的汇聚使焊接头下方的工件得到更好的焊接效果。进一步的，所述焊接头的下端螺纹连接有倒漏斗状的吹气头，所述吹气头的下端设置有与所述下端出口同轴的出气口，所述吹气头的侧壁上设置有连通着其内部的进气管。通过采用上述技术方案，激光可以从出气口射出从而对下方的工件进行焊接，同时从进气管可以向吹气头内输入保护气体，保护气体从出气口喷出，从而在焊接工件时，可以提高焊缝质量，减少焊缝加热作用带宽度，避免材质氧化，相较现有技术中的侧吹的保护气体，可以对工件的焊接部位达到更好更均匀的保护效果。进一步的，所述采集摄像机的镜头前方设置有过滤所述激光发生器发出的对应波长的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人激光焊接方法，其特征在于，所述方法包括：将激光发生器(3)发出的激光束通过光纤(9)传输至安装于机械臂(7)上的焊接头(2)的空腔内并从焊接头(2)的下端出口(10)射出，通过连接着预设好轨迹程序的舵机控制器(6)的机械臂(7)带动焊接头(2)移动来对所述下端出口(10)下方的工件进行焊接，通过所述焊接头(2)内倾斜设置的允许所述激光发生器(3)发出的激光束通过但反射其他波长的带通滤光片(4)将所述下端出口(10)下方的景象反射到设置在所述焊接头(2)外的采集摄像机(5)处，并显示于与其信号连接的显示器(12)上，在所述焊接头(2)焊接之前，根据所述采集摄像机(5)采集的图像对所述机械臂(7)的轨迹程序进行校准。

【技术特征摘要】
1.一种机器人激光焊接方法，其特征在于，所述方法包括：将激光发生器(3)发出的激光束通过光纤(9)传输至安装于机械臂(7)上的焊接头(2)的空腔内并从焊接头(2)的下端出口(10)射出，通过连接着预设好轨迹程序的舵机控制器(6)的机械臂(7)带动焊接头(2)移动来对所述下端出口(10)下方的工件进行焊接，通过所述焊接头(2)内倾斜设置的允许所述激光发生器(3)发出的激光束通过但反射其他波长的带通滤光片(4)将所述下端出口(10)下方的景象反射到设置在所述焊接头(2)外的采集摄像机(5)处，并显示于与其信号连接的显示器(12)上，在所述焊接头(2)焊接之前，根据所述采集摄像机(5)采集的图像对所述机械臂(7)的轨迹程序进行校准。2.根据权利要求1所述的一种机器人激光焊接方法，其特征在于，在所述焊接头(2)进行焊接之前，通过定位激光器(1)在所述工件的焊接处照射激光点，所述定位激光器(1)发出的激光的波长与所述激光发生器(3)发出的激光的波长不相同，所述采集摄像机(5)采集到包含所述定位激光器(1)照射的激光点的图像并将所述图像传送给所述舵机控制器(6),所述舵机控制器(6)根据所述图像中所述激光点的所在位置对所述轨迹程序进行校准。3.根据权利要求2所述的一种机器人激光焊接方法，其特征在于，所述舵机控制器(6)根据像素分布和亮度信息将所述图像转变成数字化信号，并分析出所述激光点在所述图像中的参考起焊坐标，再从测量所述机械臂(7)上舵机(8)的转轴所处角度的位置反馈电位计读取到反馈的位置电压信号，并根据所述位置电压信号生成一实际起焊点坐标，将所述参考起焊坐标与实际起焊点坐标进行比较后，计算出轨迹误差，所述舵机控制器(6)再将原有的所述轨迹程序中用来控制机械臂(7)移动轨迹的轨迹位置参数加上所述轨迹误差。4.一种机器人激光焊接系统，其特征在于，所述系统包括：激光发生器(3)，用于产生激光束；光纤(9)，所述光纤(9)的端部对准着所述激光发生器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭学舟，王奇丰，陈兆春，
申请(专利权)人：绍兴创新激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33