基于带标志位分层搜索树的机器人在线焊接路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于带标志位分层搜索树的机器人在线焊接路径规划方法，包括以下步骤：S1、对线结构光传感器进行详细分析，得出传感器约束函数和代价函数；S2、基于带标志位分层搜索树进行路径搜索，将传感器约束和代价函数代入到分层搜索树中，使用约束标志位管理传感器约束边界，找到最优路径。本发明专利技术给出了线结构光传感器的约束函数和代价函数的通用表示；能够处理多约束的边界问题，无论是约束的显式表示还是隐式表示，均可以通过标志位来动态记录约束是否存在。态记录约束是否存在。态记录约束是否存在。

【技术实现步骤摘要】
基于带标志位分层搜索树的机器人在线焊接路径规划方法


[0001]本专利技术属于机器人工程
，具体涉及一种基于带标志位分层搜索树的机器人在线焊接路径规划方法。

技术介绍

[0002]在焊接过程中，电弧产生的热量会导致工件产生变形，工件上的焊缝位置会偏离原来的位置，变形过程始终发生在焊接过程中，导致焊缝误差不断累积，最终导致焊缝质量的下降。为了提高焊缝的质量，在机器人焊接过程中，不断地对机器人末端执行器的位置进行修正，使其始终沿着实际焊缝位置行走。
[0003]在线焊接规划就是一种实时修正焊接路径的规划，在机器人焊接过程中，传感器实时获取当前焊缝的位置信息，对机器人的焊接路径进行实时纠正。在线纠偏过程需要传感器预先获取部分焊缝位置信息，然后根据机器人的焊接位置进行修正，传感器的扫描检测点始终处于焊接点的前方，形成一段前瞻距离。在线焊接规划涉及到跟踪约束、焊接约束和传感器约束，跟踪约束要求焊枪位置始终与焊缝位置重合，焊接约束则要求焊枪的工作角不能偏离相邻母材角平分线太大，传感器约束则是要求激光平面能够照射到焊缝上且处于相机视场中。多约束本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于带标志位分层搜索树的机器人在线焊接路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对线结构光传感器进行分析，得出传感器约束函数和代价函数，具体包括：S11、离散化缝隙并求出与激光平面的相交点；S12、判断焊缝点是否能被激光线照射；S13、判断相交点是否能被相机拍摄并处于相机视场内；S14、得出传感器代价函数；S2、基于带标志位分层搜索树进行路径搜索，将传感器约束和代价函数代入到分层搜索树中，使用约束标志位管理传感器约束边界，找到最优路径，具体包括：S21、初始化搜索树及约束标志位；S22、根据约束标志位计算规划空间；S23、选择扩展点并生成局部路径；S24、判断结束条件，路径搜索结束后返回代价值最小的路径。2.根据权利要求1所述的基于带标志位分层搜索树的机器人在线焊接路径规划方法，其特征在于，步骤S11具体为：将焊缝路径离散化为点集P
w
，对于焊缝上每一点P
wi
，i＝1,2...n，与激光发射原点P
o
形成向量v
p
，若焊缝点处于激光平面内，满足以下两个条件：|v
p
·
n|＜ε其中，向量n为激光平面法向量，ε为一个极小值；焊缝路径离散后，由于离散分辨率，无法精确获取与激光平面相交的路径点，因此取与激光平面距离最短的点作为近似相交点；由于激光平面是一个扇形面，照射范围用扇面角θ来衡量，因此取向量v
b
与激光扇面角平分线重合，当近似相交点处于激光扇面内时，则处于激光平面内。3.根据权利要求2所述的基于带标志位分层搜索树的机器人在线焊接路径规划方法，其特征在于，步骤S12具体为：连接激光发射原点P
o
与近似相交点P
wi
得到线段该线段模拟从激光器发射到焊缝点的光路；对光路进行检测，检测过程具体为：将场景中某一范围内的物体与光路进行求交，取求交后距离激光发射原点P
o
距离最近的点，若该点为P
wi
，则表示光路没有被障碍物所遮挡，近似相交点P
wi
即为被激光平面所照射的焊缝点。4.根据权利要求3所述的基于带标志位分层搜索树的机器人在线焊接路径规划方法，其特征在于，步骤S13具体为：判断焊缝点是否被相机拍摄到，连接相机原点P
v
与焊缝点P
wi
得到线段该线段模
拟相机的视线，将线段与附近物体进行求交，取求交后距离相机原点P
v
最近的点，若该点为焊缝点P
wi
，则表示焊缝点能被相机拍摄到；确定该焊缝点P
wi
是否处于相机视场内，将焊缝点P
wi
的位置转换为当前相机坐标下的位置p
ci
＝{x
ci
,y
ci
,z

【专利技术属性】
技术研发人员：王念峰，何耀强，张宪民，张永忠，
申请(专利权)人：三技精密技术广东股份有限公司，
类型：发明
国别省市：