【技术实现步骤摘要】
一种手持式机器人手臂焊接路径寻位方法及系统
[0001]本专利技术涉及粗制钢结构加工的
，具体涉及一种手持式机器人手臂焊接路径寻位方法及系统。
技术介绍
[0002]由于人工焊接的成本越来越高，机器人手臂在焊接中的应用越来越多，该设备需要准确的焊缝路径信息才能正常工作，焊接路径的信息包括焊缝的空间位置，和各个位置上，焊枪的空间姿态。
[0003]目前，确定焊缝路径的方法主要有：1)人工示教法。该方法需要工人手动引导机器人的焊枪走完整个焊缝，工作量很大；2)精细化三维模型分析法。该方法利用工件的三维精细化模型，分析得出工件的焊接路径，但该方法有2个缺点：
①
不是每个焊接工件都有自己的三维模型，
②
三维模型与实际工件的几何尺寸往往存在较大的偏差，导致该方法生成的焊接路径难以使用，特别是对于工民建钢结构等粗加工行业；3)机器人视觉法，首先采集工件表面的点云，然后利用机器视觉算法，分析点云的几何特征，来确定焊缝路径，面对不同的工件，焊接路径的计算方法差异很大，需要经常升级程序，对于焊接数量较少的工件，该方法的经济性不高。
[0004]因此，针对粗加工，无三维模型，且同规格数量较少的焊接工件，现有的确定焊缝路径的方法操作繁琐，准确率低且成本高。
技术实现思路
[0005]为了解决针对粗加工，无三维模型，且同规格数量较少的焊接工件，现有的确定焊缝路径的方法操作繁琐，准确率低且成本高的问题，本专利技术提出了一种手持式机器人手臂焊接路径寻位方法，包括：>[0006]采用激光传感器获取激光点云；
[0007]基于所述激光点云标定手持式假焊枪的工具坐标点；
[0008]基于所述手持式假焊枪的工具坐标点获取焊缝关键点坐标；
[0009]基于所述焊缝关键点坐标确定焊接路径。
[0010]优选的，所述基于所述激光点云标定手持式假焊枪的工具坐标点，包括：
[0011]基于机器视觉技术得到所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系；
[0012]基于所述激光点云计算得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点的空间坐标系；
[0013]基于所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系和所述手持式假焊枪的机器工具中心点的空间坐标系标定所述手持式假焊枪的工具坐标点。
[0014]优选的，所述基于机器视觉技术得到所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系，包括：
[0015]所述手持式假焊枪的顶部端面预设直径不同的大圆、中圆和小圆；
[0016]基于机器视觉技术识别所述大圆、中圆和小圆的圆心坐标；
[0017]基于所述大圆、中圆和小圆的圆心坐标标定所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系。
[0018]优选的，所述基于所述大圆、中圆和小圆的圆心坐标标定所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系，包括：
[0019]基于所述大圆、中圆和小圆的圆心坐标计算所述手持式假焊枪顶部端面的X轴、Y轴和Z轴的指向；
[0020]基于所述手持式假焊枪顶部端面的X轴、Y轴和Z轴的指向标定所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系。
[0021]优选的，所述基于所述激光点云计算得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点的空间坐标系，包括：
[0022]基于所述激光点云计算获取得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点的坐标；
[0023]基于所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系获取所述手持式假焊枪的机器工具中心点的Z轴指向；
[0024]获取所述手持式假焊枪弯管轴线所在平面；
[0025]基于所述手持式假焊枪弯管轴线所在平面计算得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点的Y轴指向；
[0026]基于所述手持式假焊枪的机器工具中心点的Y轴指向和所述手持式假焊枪的机器工具中心点的Z轴指向计算得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点的X轴指向；
[0027]基于所述手持式假焊枪的机器工具中心点的X轴指向、所述手持式假焊枪的机器工具中心点的Y轴指向、所述手持式假焊枪的机器工具中心点的Z轴指向和所述手持式假焊枪的机器工具中心点的坐标得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点的空间坐标系。
[0028]优选的，所述基于所述手持式假焊枪弯管轴线所在平面计算得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点的Y轴指向，包括：
[0029]获取三个位于所述手持式假焊枪弯管轴线的点的坐标；
[0030]基于三个所述点的坐标确定所述手持式假焊枪弯管轴线所在平面，所述手持式假焊枪的机器工具中心点的Y轴指向与所述手持式假焊枪弯管轴线所在平面平行。
[0031]优选的，所述焊缝关键点坐标如下式计算：
[0032]P
T
＝M
th
P
f
；
[0033]其中，P
T
为焊缝关键点坐标；P
f
为手持式假焊枪的机器工具中心点位于焊接路径上的关键点处时，所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系；M
th
为手持式假焊枪的工具坐标点。
[0034]优选的，所述手持式假焊枪的机器工具中心点位于焊接路径上的关键点处时，所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系如下：
[0035][0036]其中，X
f
为手持式假焊枪的机器工具中心点位于焊接路径上的关键点处时，手持式假焊枪顶部端面的X轴指向；Y
f
为手持式假焊枪的机器工具中心点位于焊接路径上的关键点处时，手持式假焊枪顶部端面的Y轴指向；Z
f
为手持式假焊枪的机器工具中心点位于焊接路径上的关键点处时，手持式假焊枪顶部端面的Z轴指向；p
f0
为手持式假焊枪的机器工具
中心点位于焊接路径上的关键点处时小圆的圆心坐标。
[0037]优选的，所述基于所述焊缝关键点坐标确定焊接路径，包括：
[0038]由所有所述焊接关键点基于所述焊缝关键点坐标依次连接得到所述焊接路径。
[0039]基于同一专利技术构思，本申请还提供了一种手持式机器人手臂焊接路径寻位系统，包括：
[0040]获取模块，用于采用激光传感器获取激光点云；
[0041]工具坐标点标定模块，用于基于所述激光点云标定手持式假焊枪的工具坐标点；
[0042]焊缝关键点坐标获取模块，用于基于所述手持式假焊枪的工具坐标点获取焊缝关键点坐标；
[0043]焊接路径确定模块，基于所述焊缝关键点坐标确定焊接路径。
[0044]优选的，工具坐标点标定模块包括：
[0045]第一计算子模块，用于基于机器视觉技术得到所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系；
[0046]第二计算子模块，基于所述激光点云计算得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点的空间坐标系；
[0047]工具坐标点标定子模块，基于所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系和所述手持式假焊枪的机器工具中心点的空间坐标系标定所述手持式假焊枪的工具坐标本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种手持式机器人手臂焊接路径寻位方法，其特征在于，包括：采用激光传感器获取激光点云；基于所述激光点云标定手持式假焊枪的工具坐标点；基于所述手持式假焊枪的工具坐标点获取焊缝关键点坐标；基于所述焊缝关键点坐标确定焊接路径。2.根据权利要求1所述的一种手持式机器人手臂焊接路径寻位方法，其特征在于，所述基于所述激光点云标定手持式假焊枪的工具坐标点，包括：基于机器视觉技术得到所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系；基于所述激光点云计算得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点的空间坐标系；基于所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系和所述手持式假焊枪的机器工具中心点的空间坐标系标定所述手持式假焊枪的工具坐标点。3.根据权利要求2所述的一种手持式机器人手臂焊接路径寻位方法，其特征在于，所述基于机器视觉技术得到所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系，包括：所述手持式假焊枪的顶部端面预设直径不同的大圆、中圆和小圆；基于机器视觉技术识别所述大圆、中圆和小圆的圆心坐标；基于所述大圆、中圆和小圆的圆心坐标标定所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系。4.根据权利要求3所述的一种手持式机器人手臂焊接路径寻位方法，其特征在于，所述基于所述大圆、中圆和小圆的圆心坐标标定所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系，包括：基于所述大圆、中圆和小圆的圆心坐标计算所述手持式假焊枪顶部端面的X轴、Y轴和Z轴的指向；基于所述手持式假焊枪顶部端面的X轴、Y轴和Z轴的指向标定所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系。5.根据权利要求2所述的一种手持式机器人手臂焊接路径寻位方法，其特征在于，所述基于所述激光点云计算得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点的空间坐标系，包括：基于所述激光点云计算获取得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点的坐标；基于所述手持式假焊枪顶部端面的空间坐标系获取所述手持式假焊枪的机器工具中心点的Z轴指向；获取所述手持式假焊枪弯管轴线所在平面；基于所述手持式假焊枪弯管轴线所在平面计算得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点的Y轴指向；基于所述手持式假焊枪的机器工具中心点的Y轴指向和所述手持式假焊枪的机器工具中心点的Z轴指向计算得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点的X轴指向；基于所述手持式假焊枪的机器工具中心点的X轴指向、所述手持式假焊枪的机器工具中心点的Y轴指向、所述手持式假焊枪的机器工具中心点的Z轴指向和所述手持式假焊枪的机器工具中心点的坐标得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点的空间坐标系。6.根据权利要求5所述的一种手持式机器人手臂焊接路径寻位方法，其特征在于，所述基于所述手持式假焊枪弯管轴线所在平面计算得到所述手持式假焊枪的机器工具中心点
【专利技术属性】
技术研发人员：刘海锋，朱彬荣，李宾皑，李清华，刘亚多，苏志钢，李茂华，邓元婧，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：
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