基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法及系统，该方法包括步骤：扫描轨迹示教及单周期焊缝轨迹路径上的焊接工艺设定；驱动焊接机械臂，使其末端的3D线扫激光传感器对瓦楞板焊缝轮廓进行连续采样，完成对焊缝三维构型的三维重建；通过三维点云特征分割与识别完成整个瓦楞板焊缝的分段提取，进一步完成其焊缝轨迹上焊接工艺特征点的提取，与预设的单周期瓦楞板焊缝的工艺模板进行匹配，获得实际的焊缝焊接轨迹数据；将上述获得的实际的焊缝焊接轨迹生成焊接机器人可直接运行的焊接轨迹指令序列。本发明专利技术提供的基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法，使得焊接机器人能够快速完成高质量的瓦楞板焊缝焊接，焊接简便、快速、准确。

【技术实现步骤摘要】
基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法及系统
本专利技术属于瓦楞板焊缝自动焊接
，尤其涉及一种基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法及系统。
技术介绍
瓦楞板一种通过冷轧或者辊压等加工技术形成的，具有梯形波纹形状的钢板，其不仅造型美观，而且由于其在刚度和抗剪切和承载能力方面具有优异性能，被广泛应用于民用建筑、仓库、特种建筑、大跨度钢结构，船舶、集装箱、卡车车厢、公路隔离板等场合。在瓦楞板的使用中，必须要通过焊接手段将瓦楞板板材与其底框、边框接合在一起才能达到不同结构的加工需求，因此对于瓦楞焊缝的焊接需求量很大。最早这类焊接主要以人工为主，工人劳动强度很大，焊接效率底下，焊接效果不甚理想，生产质量取决于工人的技术水平，产品的质量和数量均难以保障，导致企业生产成本较高。因此逐渐出现了一些相应的自动焊接设备，一般主要以小于六轴的焊接专机的形式。这种设备一般比较适合构型比较简单且单一的应用场景，但是对于一些多品种，小批量的产品中，甚至复杂产品中出现的瓦楞焊缝空间位置不同的构件无法适应。因此对于空间形位比较复杂的焊缝一般会采用多轴多关节机器人并结合扩展轴的方式去解决，并且由于6轴关节焊接机器人越来越普遍，其当前能够作为一种标准型模块使得使用者能够针对不同的应用场景进行简易快速系统集成布局。但是应用该种机器人进行瓦楞焊缝的焊接来说，因为绝大多数机器人为现场示教型，通过手工示教焊缝不仅工作量大，而且难度高，专业性要求高，因此需要解决这类焊缝的焊接轨迹简易生成的问题。另外瓦楞板焊缝本身往往具有误差大的特点，单单依赖机构本身无法保证焊接质量，因此出现过采用一些补偿手段来完成瓦楞焊缝检测与焊接运动补偿，但是多采用一维的激光寻位间接测量手段，因此往往在焊缝发生二维甚至三维偏差时，出现补偿不精确的问题，因此同样需要解决三维补偿位置。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中存在的上述技术问题而提供一种基于3D视觉寻位的瓦楞板机器人焊接轨迹自动生成系统。本专利技术采取的技术方案是：一种基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法，包括以下步骤：S1、扫描轨迹示教及单周期焊缝轨迹路径上的焊接工艺设定，在系统离线状态下，完成焊接机械臂末端3D线扫激光传感器对焊缝的扫描路径的示教，并基于设定的焊接工艺在一个单周期焊缝轨迹路径上建立对应不同工艺阶段的瓦楞板焊缝焊接模板；S2、驱动焊接机械臂，使其末端的3D线扫激光传感器对瓦楞板焊缝轮廓进行连续采样，完成对焊缝三维构型的三维重建；S3、通过三维点云特征分割与识别完成整个瓦楞板焊缝的分段提取，并进一步完成其焊缝轨迹上焊接工艺特征点的提取，与预设的单周期瓦楞板焊缝的工艺模板进行匹配，获得实际的焊缝焊接轨迹数据；S4、将上述获得的实际的焊缝焊接轨迹生成焊接机器人可直接运行的焊接轨迹指令序列。进一步地，在所述步骤S1中，所述的扫描轨迹示教包括步骤：S1.1、根据待焊焊缝所在的大致位置，操作引导装载在机械臂末端的3D线扫激光传感器至相应的位置，使投射激光对焊缝进行覆盖扫描；S1.2、在“扫描轨迹示教”接口模块中完成轨迹的示教与3D线扫激光传感器检测信息的设置。进一步地，所述的3D线扫激光传感器为投射出激光线状的基于三角测量法的3D相机。进一步地，所述的一个单周期焊缝轨迹路径包括起弧点、收弧点以及焊接中间点。进一步地，所述焊接中间点包括直线点、转折点以及转折过渡点。进一步地，所述的工艺特征为应用在相应焊接位置点的焊接参数，所述焊接参数包括：焊接姿态、焊接速度、焊接电流以及焊接电压。另一方面，本专利技术还提供了一种基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成系统，该系统包括：3D线扫激光传感器，与焊枪一起安装固定在焊接机械臂的末端，用于完成在焊接机器人工作坐标系下对瓦楞板焊缝的三维特征检测与定位；瓦楞板焊缝识别模块，与所述3D线扫激光传感器连接，用于获取瓦楞板焊缝的三维重建信息，识别实际的焊缝轨迹；瓦楞板焊缝焊接特征提取模块，与所述瓦楞板焊缝识别模块连接，用于对识别的实际焊缝轨迹的焊缝三维轨迹点进行滤波处理，然后通过“段聚类”完成瓦楞板焊缝的分割，并进一步提取出瓦楞板焊缝的角点特征点数据；瓦楞板焊缝焊接模板，分别与所述瓦楞板焊缝焊接特征提取模块和单周期瓦楞板焊接工艺输入接口连接，通过所述单周期瓦楞板焊接工艺输入接口获取瓦楞板焊缝在一个单周期下，其指定焊接位置点上的工艺特征的示教与设置，通过所述瓦楞板焊缝焊接特征提取模块获取瓦楞板焊缝的角点特征点数据，建立从实际焊缝的检测特征点到示教的所述瓦楞板焊缝焊接模板相对应性的模板焊缝位姿点的映射，生成一组更新过实际焊缝轨迹；机器人焊接轨迹生成模块，与所述瓦楞板焊缝焊接模板连接，用于将获得的实际的焊缝焊接轨迹生成焊接机器人可直接运行的焊接轨迹指令序列；机器人控制执行模块，与所述机器人焊接轨迹生成模块连接，获取所述焊接轨迹指令序列，驱动焊接机器人的机械臂和焊枪完成对实际的瓦楞板焊缝的自动焊接。进一步地，所述机器人控制执行模块与焊接机器人控制器连接，焊接机器人本体与所述焊接机器人控制器连接。进一步地，所述机器人控制执行模块和所述3D线扫激光传感器分别与扫描轨迹示教接口连接。进一步地，所述的3D线扫激光传感器为投射出激光线状的基于三角测量法的3D相机。本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术通过3D线扫激光传感器的3D线扫激光视觉技术完成对整个瓦楞板焊缝的三维扫描与特征点提取，然后通过与预设的瓦楞板焊接工艺匹配，自动生成相应的机器人焊接轨迹程序，相比较传统的人工焊接或者是瓦楞板焊接专机，本专利技术针对瓦楞板焊缝轨迹的周期性变化特点，通过为一般通用性焊接关节机器人提供可被自动化运行的基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法，使得焊接机器人能够快速完成高质量的瓦楞板焊缝焊接，焊接简便、快速、准确。附图说明图1是本专利技术的焊接轨迹生成方法的流程图；图2是本专利技术的焊接轨迹生成系统的原理模块框图；图3是本专利技术的瓦楞板单周期焊缝特征示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。注意，上述仅为本专利技术的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本专利技术不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本专利技术的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本专利技术进行了较为详细的说明，但是本专利技术不仅仅限于以上实施例，在不脱离本专利技术构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本专利技术的范围由所附的权利要求范围决定。为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：请参见图1，如图所示，本专利技术的实施例提供一种基于3D视觉寻位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、扫描轨迹示教及单周期焊缝轨迹路径上的焊接工艺设定，在系统离线状态下，完成焊接机械臂末端3D线扫激光传感器对焊缝的扫描路径的示教，并基于设定的焊接工艺在一个单周期焊缝轨迹路径上建立对应不同工艺阶段的瓦楞板焊缝焊接模板；/nS2、驱动焊接机械臂，使其末端的3D线扫激光传感器对瓦楞板焊缝轮廓进行连续采样，完成对焊缝三维构型的三维重建；/nS3、通过三维点云特征分割与识别完成整个瓦楞板焊缝的分段提取，并进一步完成其焊缝轨迹上焊接工艺特征点的提取，与预设的单周期瓦楞板焊缝的工艺模板进行匹配，获得实际的焊缝焊接轨迹数据；/nS4、将上述获得的实际的焊缝焊接轨迹生成焊接机器人可直接运行的焊接轨迹指令序列。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、扫描轨迹示教及单周期焊缝轨迹路径上的焊接工艺设定，在系统离线状态下，完成焊接机械臂末端3D线扫激光传感器对焊缝的扫描路径的示教，并基于设定的焊接工艺在一个单周期焊缝轨迹路径上建立对应不同工艺阶段的瓦楞板焊缝焊接模板；
S2、驱动焊接机械臂，使其末端的3D线扫激光传感器对瓦楞板焊缝轮廓进行连续采样，完成对焊缝三维构型的三维重建；
S3、通过三维点云特征分割与识别完成整个瓦楞板焊缝的分段提取，并进一步完成其焊缝轨迹上焊接工艺特征点的提取，与预设的单周期瓦楞板焊缝的工艺模板进行匹配，获得实际的焊缝焊接轨迹数据；
S4、将上述获得的实际的焊缝焊接轨迹生成焊接机器人可直接运行的焊接轨迹指令序列。


2.如权利要求1所述的基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述的扫描轨迹示教包括步骤：
S1.1、根据待焊焊缝所在的大致位置，操作引导装载在机械臂末端的3D线扫激光传感器至相应的位置，使投射激光对焊缝进行覆盖扫描；
S1.2、在“扫描轨迹示教”接口模块中完成轨迹的示教与3D线扫激光传感器检测信息的设置。


3.根据权利要求1所述的基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法，其特征在于，所述的3D线扫激光传感器为投射出激光线状的基于三角测量法的3D相机。


4.如权利要求1所述的基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法，其特征在于，所述的一个单周期焊缝轨迹路径包括起弧点、收弧点以及焊接中间点。


5.如权利要求4所述的基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法，其特征在于，所述焊接中间点包括直线点、转折点以及转折过渡点。


6.如权利要求1所述的基于3D视觉寻位的瓦楞板焊接轨迹生成方法，其特征在于，所述的工艺特征为应用在相应焊接位置点的焊接参数，所述焊接参数包括：焊接姿态、焊接速度、焊接电流以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛杰，龚烨飞，顾彦荣，
申请(专利权)人：宝冠科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32