一种焊缝轨迹自主跟踪算法制造技术

本发明专利技术公开了一种焊缝轨迹自主跟踪算法，包括：确定线激光的初始位置；指定方向向量，通过线激光的移动确定机器人初始位置及位置方向；机器人回退到初始位置；沿着确定的新方向重新进行移动，确定线激光的下一位置并进行数据采集；利用采集到的数据对线激光位置进行调整计算，得到线激光修正后的位置；机器人移动到修正位置，并将当前位置作为新的起始位置，重复对焊缝位置的搜索；本发明专利技术对焊缝轨迹进行自主跟踪，能够提高机器人焊接的自适应性，显著减少操作人员现场示教和离线编程的工作量。著减少操作人员现场示教和离线编程的工作量。著减少操作人员现场示教和离线编程的工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种焊缝轨迹自主跟踪算法


[0001]本专利技术涉及机器人焊接
，具体为一种焊缝轨迹自主跟踪算法。

技术介绍

[0002]焊接技术中，焊接过程极其复杂，具有非线性、时变、不确定性等特点，受非线性和其他干扰因素的影响，难以建立精确的数学模型，对于复杂、模糊和不确定性系统环境和任务，智能系统可以有效的实现复杂信息处理，不需要精确的数学模型，因此在焊缝跟踪过程中，智能控制理论的应用越来越受到重视，智能控制的软件核心在于算法的研究，怎样实现机器人对焊缝识别及跟踪，是进一步提高机器人焊接自动化，柔性化，智能化的关键。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种焊缝轨迹自主跟踪算法，本专利技术能够提高焊接机器人的自适应性，能够显著减少工作人员对于焊缝轨迹的工作量。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案为：一种焊缝轨迹自主跟踪算法，包括以下步骤：
[0005]a、线激光初始位置确定；
[0006]b、机器人初始位置及运动方向确定；
[0007]c、机器人运动到初始位置；
[0008]d、线激光下一位置确定及数据采集；
[0009]e、线激光当前位置调整计算；
[0010]f、机器人运动至修正位置；
[0011]g、把当前位置作为初始位置，重复过程3、4、5。
[0012]作为一种优选的实施方式。所述步骤a中，线激光初始位置确定指在工件坐标系中确定线激光初始位置及姿态。
[0013]作为另一种优选的实施方式。所述步骤b中，机器人初始位置及运动方向确定具体包括：
[0014]b1、手动引导机器人上线激光到起始点，采集数据A0(Nxyz)(数据为初始数据坐标系C0中坐标或已转换到工件坐标系CW中坐标)；
[0015]i、A0(N x y z)的中间点标记为z)的中间点标记为
[0016]ii、计算出A0(N x y z)的焊缝位置点z)的焊缝位置点
[0017]b2、初始方向指定
[0018]i、方法1
[0019]指定方向矢量D0，方向矢量可用工件坐标方向作为基矢量来指定；
[0020]ii、两点法
[0021]1、手动引导线激光到下一位置，采集数据此时，为运动后的数据坐标系C1中的坐标值；需转换到初始数据坐标系C0中坐标或转换到工件坐标系C
W
中坐标，记为A
1T
(N x y z)；
[0022]2、计算
[0023]3、根据确定线激光的下一运动方向D0。
[0024]作为另一种优选的实施方式，所述步骤c中机器运动到初始位置指机器人回退到记忆的初始点的位姿。
[0025]作为另一种优选的实施方式，所述步骤d中，线激光下一位置确定及数据采集具体包括：
[0026]d1、线激光下一位置计算
[0027]i、线激光坐标系原点位置C1，δ为激光扫查距离；
[0028]d2、机器人下一位置转换计算及运动
[0029]d3、线激光数据扫查及相关位姿计算
[0030]i、线激光数据扫查
[0031]1、扫查数据
[0032]2、C0坐标系下
[0033]3、计算
[0034]4、计算
[0035]5、根据确定焊缝的切方向并作为线激光下次运动方向；
[0036]ii、线激光相关位姿计算(局部坐标系计算)
[0037]1、计算
[0038]2、计算法向矢量
[0039]3、计算次切向矢量
[0040]作为另一种优选的实施方式，所述步骤e中，线激光当前位置调整计算具体包括：
[0041]e1、位置平动修正(修正后要求激光条纹中心点与焊缝点在同一位置)
[0042]i、移动线激光，满足移动量及方向：
[0043]ii、机器人运动修正；
[0044]e2、位置旋转修正(修正后要求线激光测量平面与T1垂直)
[0045]i、线激光当前法矢量计算
[0046][0047]ii、旋转角度计算
[0048]1、绕局部坐标
[0049]通过步骤d中得到的S1与两个已知向量推算激光条纹旋转到与T1垂直的角度，此时得到的数据是在局部坐标系下进行的；
[0050]2、绕工件坐标
[0051]将局部坐标系下的数据变换到工件坐标系下，得到绕工件坐标系的数据。
[0052]作为另一种优选的实施方式，所述步骤f表示将机器人运动到修正后的位姿。
[0053]作为另一种优选的实施方式，所述步骤g把当前位置作为初始位置，重复过程c、d、e便可让机器人和线激光自主对焊缝轨迹进行自主跟踪。
附图说明
[0054]图1为本专利技术实施方式的流程图；
[0055]图2、3为图1所示实施方式步骤b激光条纹运动过程示意图；
[0056]图4为图1所示实施方式步骤d激光条纹运动过程示意图；
[0057]图5为图1所示实施方式步骤d矢量计算示意图；
[0058]图6为图１所示实施方式步骤e中位置平动修正示意图；
[0059]图7为图１所示实施方式步骤e中位置旋转修正示意图
具体实施方式
[0060]下面结合附图对本专利技术进行更全面的描述。
[0061]如图1所示，一种焊缝轨迹自主跟踪算法，包括以下步骤：
[0062]a、线激光初始位置确定；
[0063]b、机器人初始位置及运动方向确定；
[0064]c、机器人运动到初始位置；
[0065]d、线激光下一位置确定及数据采集；
[0066]e、线激光当前位置调整计算；
[0067]f、机器人运动至修正位置；
[0068]g、把当前位置作为初始位置，重复过程3、4、5，完成对焊缝轨迹的自主跟踪并对焊缝轨迹进行修正。
[0069]步骤a所述线激光初始位置确定指在工件坐标系中确定线激光初始位置及姿态，可由人工将设备上线到初始位置。
[0070]步骤b所述机器人初始位置及运动方向确定，具体包括：
[0071]b１、如图2所示，手动引导机器人上线激光到起始点，采集数据A0(N x y z)(数据为初始数据坐标系C0中坐标或已转换到工件坐标系C
W
中坐标)；
[0072]i、A0(N x y z)的中间点标记为z)的中间点标记为
[0073]ii、计算出A0(N x y z)的焊缝位置点z)的焊缝位置点
[0074]b2、初始方向指定
[0075]i、方法1
[0076]指定方向矢量D0，方向矢量可用工件坐标方向作为基矢量来指定；
[0077]ii、两点法
[0078]1、手动引导线激光到下一位置，采集数据此时，为运动后的数据坐标系C1中的坐标值；需转换到初始数据坐标系C0中坐标或转换到工件坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焊缝轨迹自主跟踪算法，其包括以下步骤：a、线激光初始位置确定；b、机器人初始位置及运动方向确定；c、机器人运动到初始位置；d、线激光下一位置确定及数据采集；e、线激光当前位置调整计算；f、机器人运动至修正位置；g、把当前位置作为初始位置，重复过程c、d、e。2.根据权利要求1所述的一种焊缝轨迹自主跟踪算法，其特征在于，所述步骤b中，机器人初始位置及运动方向确定具体包括：b1、手动引导机器人上线激光到起始点，采集数据，将数据中间点标记为计算的焊缝位置点b2、机器人运动方向确定：包括两种方法，方法一为指定方向矢量；两点法：手动引导机器人到下一个位置，采集数据，重新计算的到下一个焊缝特征点根据确定线激光的下一运动方向D0。3.根据权利要求1所述的一种焊缝轨迹自主跟踪算法，其特征在于，所述步骤d中，线激光下一位置确定及数据采集具体包括：d1、线激光下一位置计算，线激光坐标系原点δ为线激光扫查距离，通过计算得到线激光当前位置的坐标系及其原点位置；d2、机...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄林林，李哲，杜承宗，王平章，杨昌明，刘渝，王宇，钟雯，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：