一种型钢机器人切割与划线系统的激光定距方法属于机器人工程领域，将传感器装在机器人臂的末端轴上，依工作顺序，由软件编程指令，控制机器人将激光位移传感器移至型钢的翼板面或者腹板面垂直上方，机器人将激光位移传感器沿型钢纵向、横向或斜向移动，计算机得到型钢的翼板长度方向上各检测点的位置坐标作为机器人在进行划线与切割工作时型钢宽度方向的运算与执行基准坐标。采用本发明专利技术的型钢机器人切割与划线系统的激光定距方法，和接触式位移传感器相比，由于激光头和工件非接触，提高了测量精度和速度，同时很大程度上降低了对型钢原始状态要求，节省了大量辅助预备时间，保证在型钢直线度不好的条件下实现机器人高精度的切割与划线加工。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种激光定距方法，特别是一种，属于机器人工程领域。
技术介绍
在型钢机器人切割与划线的工作过程中，型钢卧在工作台上，激光位移传感器装在机器人的末端轴上。由于机器人在自动进行切割与划线工作过程中，割炬和划线枪必须依工艺参数情况，始终与型钢的工作面保持一定距离。但是，型钢的直线度与平面度不高，即在X，Y，Z方向有较大的挠曲或波浪状变形，这样机器人带动割炬或划线枪在工作过程中就不能保持固定距离，会出现割炬或划线枪相对切割或划线处距离变化，造成割口与划线质量变差，割口之间或标记线之间的精度不能控制，严重时会造成割炬或划线枪与型钢碰触短路，或者造成割炬或划线枪的熄弧。《造船工业建设》1998年第1期P1-16页，“采用机器人群的型钢自动加工系统的开发”一文中介绍了一种国外型钢自动加工系统中使用的三维激光传感器，也是用于确定型钢预热位置。一旦初始加工位置测定，机器人以该点坐标出发，完成一定区域内的切割与划线任务。因此，这种方法对型钢的直线度与平面度要求很高，IMG公司提供的系统要求型钢的直线度为±2mm/m，平面度为±2mm/m。而在实际生产情况下，型钢的直线度与平面度远远大于该指标。因此，型钢在进入这种型钢自动加工系统之前必须进行预处理，使其达到精度要求。这种方法不仅多了一道复杂工序，还需要更长的工作时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种，针对实际生产状况，为适应对型钢精度要求不高的情况下的切割与划线，提出用非接触激光位移传感器作为定距，使之不需型钢预处理就能达到精度要求，提高了工效。本专利技术是通过以下技术方案实现的在机器人臂末端轴上安装激光位移传感器，机器人按照型材位置形状在线检测指令，将激光位移传感器移至型钢翼板面的垂直上方，激光位移传感器产生的光束投射在型钢翼板面上，然后激光位移传感器接受型钢表面的反射光束，测得激光位移传感器到工件表面的距离信号，当机器人沿型钢纵向方向移动时，激光位移传感器发出的光束，沿型钢纵向方向扫描，测得激光位移传感器到型钢表面各检测点距离的一组信号，通过计算机在线采集传感器输出的信号，经过数据处理和补偿运算，得到型钢翼板各检测点在机器人系统中的三维位置坐标，将该组三维位置坐标作为机器人在型钢宽度方向上进行划线与切割工作时执行操作的基准坐标。在机器人臂末端轴上安装激光位移传感器，机器人按照型材位置形状在线检测指令，将激光位移传感器移至型钢腹板面的垂直上方，激光位移传感器产生的光束投射在型钢腹板面上，然后激光位移传感器接受型钢腹板表面的反射光束，测得激光位移传感器到型钢腹板表面的距离信号，当机器人沿型钢纵向方向移动时，激光位移传感器发出的光束，沿型钢纵向和腹板的横向进行扫描，测得激光位移传感器到型钢腹板表面各检测点距离的一组信号，通过计算机在线采集激光位移传感器输出的信号，经过数据处理和补偿运算，得到型钢腹板各检测点在机器人系统中的三维位置坐标，将该族坐标作为机器人在型钢腹板上进行划线与切割时型钢高度方向上的基准坐标。通过激光位移传感器对型钢翼板和腹板各检测点的多次扫描，获得型钢在机器人坐标系中三维形状位置的数据，作为计算机补偿运算和机器人划线切割的基准坐标数据。激光位移传感器发出的光束为红外光束。本专利技术具有实质性特点和显著进步，采用本专利技术的，和接触式位移传感器相比，由于激光头和工件非接触，提高了测量精度和速度，同时很大程度上降低了对型钢原始状态要求，节省了大量辅助预备时间；通过激光对型钢翼板和腹板的高速测量，可以获得型钢在水平和垂直方向上的变化量，通过数据处理，构建型钢在机器人坐标系中的实际形状位置的坐标数据，从而保证在型钢直线度不好的条件下实现机器人高精度的切割与划线加工。具体实施例方式首先，机器人按照型材位置形状在线检测指令，将装在机器人臂末端轴上的激光位移传感器移至型钢翼板面的垂直上方，激光位移传感器通电，产生一束矩形红外光束，投射在型钢翼板面上，激光位移传感器接受型钢表面的反射光束，测得激光位移传感器到工件表面的距离信号。当机器人沿型钢纵向方向移动时，激光位移传感器发出的红外光束，沿型钢纵向方向扫描，测得激光位移传感器到型钢表面各检测点距离的一组信号。通过计算机在线采集激光位移传感器输出的信号，经过数据处理和补偿运算，得到型钢翼板各检测点在机器人系统中的三维(X、Y、Z)位置坐标。将该组坐标作为机器人在型钢宽度方向上进行划线与切割工作时执行操作的基准坐标，保证切割与划线的精度。根据工作顺序，机器人将激光位移传感器移至型钢腹板面的垂直上方，激光位移传感器产生的红外光束投射在型钢腹板面上，激光位移传感器接受型钢腹板表面的反射光束，测得激光位移传感器到型钢腹板表面的距离信号。当机器人沿型钢纵向方向移动时，激光位移传感器发出的红外光束，沿型钢纵向和腹板的横向进行扫描，测得激光位移传感器到型钢腹板表面各检测点距离的一族信号。通过计算机在线采集激光位移传感器输出的信号，经过数据处理和补偿运算，得到型钢腹板各检测点在机器人系统中的三维(X、Y、Z)位置坐标。将该族坐标作为机器人在型钢腹板上进行划线与切割时型钢高度方向上的基准坐标，保证切割与划线的精度。为保证切割与划线在型钢腹板面的正常进行，消除腹板平面度差的影响，保持割炬或划线枪相对腹板的一定距离，本专利技术采用与上述同一个非接触式激光位移传感器。通过激光传感器对型钢翼板和腹板检测点的多次扫描，获得型钢在机器人坐标系中实际形状位置的数据。作为计算机补偿运算和机器人划线切割的基准坐标数据。在型钢长度方向上检测定距完成后，按编程指令，机器人末端的激光传感器移至型钢腹板面的垂直上方，并沿型钢横向或横斜向移动，移动中测得的若干点距离信号，由计算机换算得到检测点的位置坐标，作为机器人执行割炬和划线枪在腹板面上的精度定位坐标。权利要求1.一种用于机器人切割与划线系统中的定距方法，其特征在于，在机器人臂末端轴上安装激光位移传感器，机器人按照型材位置形状在线检测指令，将激光位移传感器移至型钢翼板面的垂直上方，激光位移传感器产生的光束投射在型钢翼板面上，然后激光位移传感器接受型钢表面的反射光束，测得激光位移传感器到工件表面的距离信号，当机器人沿型钢纵向方向移动时，激光位移传感器发出的光束，沿型钢纵向方向扫描，测得激光位移传感器到型钢表面各检测点距离的一组信号，通过计算机在线采集传感器输出的信号，经过数据处理和补偿运算，得到型钢翼板各检测点在机器人系统中的三维位置坐标，将该组三维位置坐标作为机器人在型钢宽度方向上进行划线与切割工作时执行操作的基准坐标。2.一种用于机器人切割与划线系统中的定距方法，其特征在于，在机器人臂末端轴上安装激光位移传感器，机器人按照型材位置形状在线检测指令，将激光位移传感器移至型钢腹板面的垂直上方，激光位移传感器产生的光束投射在型钢腹板面上，然后激光位移传感器接受型钢腹板表面的反射光束，测得激光位移传感器到型钢腹板表面的距离信号，当机器人沿型钢纵向方向移动时，激光位移传感器发出的光束，沿型钢纵向和腹板的横向进行扫描，测得激光位移传感器到型钢腹板表面各检测点距离的一组信号，通过计算机在线采集激光位移传感器输出的信号，经过数据处理和补偿运算，得到型钢腹板各检测点在机器人系统中的三维位置坐标本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于机器人切割与划线系统中的定距方法，其特征在于，在机器人臂末端轴上安装激光位移传感器，机器人按照型材位置形状在线检测指令，将激光位移传感器移至型钢翼板面的垂直上方，激光位移传感器产生的光束投射在型钢翼板面上，然后激光位移传感器接受型钢表面的反射光束，测得激光位移传感器到工件表面的距离信号，当机器人沿型钢纵向方向移动时，激光位移传感器发出的光束，沿型钢纵向方向扫描，测得激光位移传感器到型钢表面各检测点距离的一组信号，通过计算机在线采集传感器输出的信号，经过数据处理和补偿运算，得到型钢翼板各检测点在机器人系统中的三维位置坐标，将该组三维位置坐标作为机器人在型钢宽度方向上进行划线与切割工作时执行操作的基准坐标。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：丁国清，吴毅雄，颜德田，戴林，王海谷，
申请(专利权)人：上海交通大学，江南造船集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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