一种机器人焊接路径的优化方法技术

本发明专利技术适用于焊接机器人领域，提供了一种机器人焊接路径的优化方法，该方法包括：获取焊接机器人的初始焊接路径程序，从初始焊接路径程序中提取焊点坐标和焊枪角度信息，该焊枪角度信息记录了焊枪沿焊点坐标移动时的转动角度，根据焊枪角度信息对焊枪的焊接路径进行优化，将基于焊枪角度信息选取的焊枪的最短焊接路径作为最优焊接路径。根据本方法得到的最优焊接路径对机器人的实际焊接顺序重新规划，可以提高焊接机器人的焊接效率，同时避免焊接过程中焊枪姿态以及与焊枪连接的电缆线频繁发生大角度的变化，延长了焊枪和线缆的寿命。

An Optimized Method of Robot Welding Path

The invention is applicable to the field of welding robots and provides an optimization method of welding path for robots. The method includes acquiring the initial welding path program of welding robots, extracting the information of welding point coordinates and welding torch angle from the initial welding path program, recording the rotation angle of welding torch when it moves along the welding point coordinates, and butting the welding torch according to the information of welding torch angle. The shortest welding path of the torch selected based on the torch angle information is taken as the optimal welding path. Re-planning the actual welding sequence of the robot according to the optimal welding path obtained by this method can improve the welding efficiency of the robot, avoid frequent large angle changes in the welding torch posture and the cable connected with the torch, and prolong the service life of the torch and cable.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人焊接路径的优化方法
本专利技术属于焊接机器人领域，尤其涉及一种机器人焊接路径的优化方法。
技术介绍
机器人焊接具有焊接效率高、焊接质量稳定、工作强度低等优点，已在工业自动化领域得到了广泛的应用。但是目前，机器人自动化焊接在焊接路径规划方面并不完善，技术人员往往凭借经验进行路径规划，但这容易导致机器人焊接作业顺序不合理，从而使得焊接效率降低，并且，随着焊点数量增加，单通过经验很难找到最优的焊接路径，由此增加了整个焊接过程的节拍时间，延长了生产线的生产周期。另外，对于工况复杂的焊接作业，当焊接路径规划不合理时，焊枪的姿态会频繁发生大角度变化，这也导致与焊枪连接的电缆线频繁发生扭曲而产生大量的能量消耗，缩短了焊枪和线缆的寿命。因此，提供一种机器人焊接路径的优化方法来解决由于焊接路径规划不合理造成的一系列问题迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术提供了一种机器人焊接路径的优化方法，旨在解决现有技术中由于焊接路径规划不合理降低了机器人的焊接效率以及焊枪和线缆寿命的问题。为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种机器人焊接路径的优化方法，所述方法包括：获取焊接机器人的初始焊接路径程序；从所述初始焊接路径程序中提取焊点坐标和焊枪角度信息，所述焊枪角度信息记录了焊枪沿所述焊点坐标移动时的转动角度；根据所述焊枪角度信息对焊枪的焊接路径进行优化，将基于所述焊枪角度信息选取的焊枪的最短焊接路径作为最优焊接路径。优选地，所述获取焊接机器人的初始焊接路径程序的方法包括：从焊接机器人示教器程序备份中导出；或者，从机器人厂商专用工艺仿真软件模拟示教程序中导出；或者，从第三方工艺仿真软件离线程序中导出。优选地，所述从所述初始焊接路径程序中提取焊点坐标和焊枪角度信息，包括：读取初始焊接路径程序文件；从所述初始焊接路径程序文件中识别孤立焊点和连续焊点，并提取各个所述孤立焊点和连续焊点的坐标信息，其中，所述连续焊点包括以固定顺序焊接形成焊缝的至少两个焊点；所述坐标信息包括焊点坐标和焊枪角度坐标，所述焊枪角度坐标记录了焊枪从一个焊点移动到另一个焊点的转动角度信息；所述连续焊点的坐标包括起始点坐标和终点坐标，如果一段连续焊点的终点坐标同时是另一段连续焊点的起始点坐标，则将这两段连续焊点合并为新的连续焊点，并记录所述终点坐标或所述起始点坐标为所述新的连续焊点的中间点坐标。优选地，所述根据所述焊枪角度信息对焊枪的焊接路径进行优化，包括：初始化蚁群算法的参数，确定包括蚁群中蚂蚁的数目、焊枪角度因子和最大循环次数；随机选择一个焊点作为蚂蚁的起点，按照预设的循环规则遍历所有焊点，实现一次焊接循环，直至焊接循环的总次数达到所述最大循环次数；将每次焊接循环中蚂蚁的移动轨迹记为焊枪的一条焊接路径，得到优化后的所有焊接路径的集合。优选地，所述预设的循环规则为：每抵达一个焊点，先判断所述焊点的焊接类型；如果所述焊点为孤立焊点，则按照状态转移概率向下一个焊点位置移动；如果所述焊点为连续焊点的起始点，则无条件地向所述连续焊点中沿固定顺序排列的下一个焊点位置移动，且排除由两段连续焊点合并所构成的新的连续焊点的中间点作为蚂蚁的起点；每经过一个焊点，则修改蚂蚁个体的移动禁忌表，同时更新当前焊接循环中的信息素浓度，直至遍历所有焊点，实现一次焊接循环。优选地，所述基于所述焊枪角度信息选取的焊枪的最短焊接路径作为最优焊接路径，包括：计算第i只蚂蚁所经过的焊接路径长度Li，以及所述焊接路径上的焊枪角度因子Φi；设目标函数Ti＝ΦiLi，并将所述目标函数Ti的最优解T对应的焊接路径作为最优焊接路径；其中，T＝min(Ti)；所述焊枪角度因子Φi归一化，其范围为[0，1]。优选地，在所述根据所述焊枪角度信息对焊枪的焊接路径进行优化，将基于所述焊枪角度信息选取的焊枪的最短焊接路径作为最优焊接路径之后，还包括：根据所述最优焊接路径对初始焊接路径程序中的焊接顺序重新排序，得到焊接路径优化程序；根据实际焊接工况在所述焊接路径优化程序中的部分焊点处、且沿焊枪角度方向增加焊接接近点和焊接退枪点；对所述焊接接近点和焊接退枪点设置相应的焊接参数，得到完整的焊接路径优化程序，其中，所述焊接参数包括焊接电流、焊接电压、焊接速度、起弧文件、收弧文件和保护气体。优选地，在所述得到完整的焊接路径优化程序之后，还包括：采用仿真软件对所述完整的焊接路径优化程序进行仿真模拟，再使用机器人进行现场焊接测试。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：根据焊枪角度信息对焊枪的焊接移动路径进行优化，并基于焊枪角度信息选取焊枪的最短焊接路径作为最优焊接路径，本专利技术中根据该最优焊接路径对焊接机器人的实际焊接顺序重新规划，可以提高焊接机器人的焊接效率，同时避免焊枪的姿态以及与焊枪连接的电缆线频繁发生大角度的变化，从而延长了焊枪和线缆的寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例提供的的技术方案，下面将对本专利技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术第一实施例提供的机器人焊接路径的优化方法的流程图；图2为图1所示优化方法中的S200的细化流程图；图3为图1所示优化方法中的S300的细化流程图；图4为本专利技术第二实施例提供的最优焊接路径的示意图；图5为本专利技术第三实施例提供的最优焊接路径的示意图；图6为本专利技术第四实施例提供的机器人焊接路径的优化方法的流程图。具体实施方式为使得本专利技术的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，为本专利技术第一实施例提供的机器人焊接路径的优化方法的流程图。该方法包括如下步骤：S100、获取焊接机器人的初始焊接路径程序。S200、从初始焊接路径程序中提取焊点坐标和焊枪角度信息，焊枪角度信息记录了焊枪沿焊点坐标移动时的转动角度。S300、根据焊枪角度信息对焊枪的焊接路径进行优化，将基于焊枪角度信息选取的焊枪的最短焊接路径作为最优焊接路径。在本专利技术实施例中，焊接路径程序用于指导焊接机器人运行，程序的编写方法通常包括：采用机器人示教器面板进行机器人现场示教、采用机器人厂商专用工艺仿真软件进行模拟示教，或采用第三方工艺仿真软件如DELMIA软件进行模拟示教。示例性的，基于第三方工艺仿真软件DELMIA编写初始焊接路径程序的方法如下：建立机器人焊接工艺的仿真模型，该仿真模型包括机器人模型、焊接工件模型和焊装夹具模型；将该机器人模型、焊接工件模型和焊装夹具模型按照实际工况进行组装，并在焊接工件模型上建立以实际焊点为原型的焊接工艺点；建立焊接工艺仿真程序，将焊接工艺点添加到焊接工艺仿真程序的焊接任务中，并对焊接工艺点设置插补类型。其中，实际焊点包括孤立焊点或连续焊点，连续焊点为以固定焊接顺序排列的若干个焊点，该若干个焊点连续焊接形成焊缝。对于孤立焊点，焊接任务中采用关节插补的方式进行插补；对于连续焊点，采用直线插补或圆弧插补等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人焊接路径的优化方法，其特征在于，所述方法包括：获取焊接机器人的初始焊接路径程序；从所述初始焊接路径程序中提取焊点坐标和焊枪角度信息，所述焊枪角度信息记录了焊枪沿所述焊点坐标移动时的转动角度；根据所述焊枪角度信息对焊枪的焊接路径进行优化，将基于所述焊枪角度信息选取的焊枪的最短焊接路径作为最优焊接路径。

【技术特征摘要】
1.一种机器人焊接路径的优化方法，其特征在于，所述方法包括：获取焊接机器人的初始焊接路径程序；从所述初始焊接路径程序中提取焊点坐标和焊枪角度信息，所述焊枪角度信息记录了焊枪沿所述焊点坐标移动时的转动角度；根据所述焊枪角度信息对焊枪的焊接路径进行优化，将基于所述焊枪角度信息选取的焊枪的最短焊接路径作为最优焊接路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取焊接机器人的初始焊接路径程序的方法包括：从焊接机器人示教器程序备份中导出；或者，从机器人厂商专用工艺仿真软件模拟示教程序中导出；或者，从第三方工艺仿真软件离线程序中导出。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述初始焊接路径程序中提取焊点坐标和焊枪角度信息，包括：读取初始焊接路径程序文件；从所述初始焊接路径程序文件中识别孤立焊点和连续焊点，并提取各个所述孤立焊点和连续焊点的坐标信息，其中，所述连续焊点包括以固定顺序焊接形成焊缝的至少两个焊点；所述坐标信息包括焊点坐标和焊枪角度坐标，所述焊枪角度坐标记录了焊枪从一个焊点坐标移动到另一个焊点坐标的转动角度信息；所述连续焊点的坐标包括起始点坐标和终点坐标，如果一段连续焊点的终点坐标同时是另一段连续焊点的起始点坐标，则将这两段连续焊点合并为新的连续焊点，并记录所述终点坐标或所述起始点坐标为所述新的连续焊点的中间点坐标。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述焊枪角度信息对焊枪的焊接路径进行优化，包括：初始化蚁群算法的参数，确定包括蚁群中蚂蚁的数目、焊枪角度因子和最大循环次数；随机选择一个焊点作为蚂蚁的起点，按照预设的循环规则遍历所有焊点，实现一次焊接循环，直至焊接循环的总次数达到所述最大循环次数；将每次焊接循环中蚂蚁的移动轨迹记为焊枪的一条焊接路径，得到优化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军豪，范国成，万虹，陈根余，陈焱，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，大族激光智能装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44