三通智能焊接方法技术

本发明专利技术涉及一种智能焊接方法，通过改变机器人第一行走轨迹规划时的直径来远离奇异点，有效规避多轴机器人在焊接时陷入腕奇异点造成机器人变化姿态时出现的抖动，并通过机器人当前坐标与轨迹规划的位姿做匹配，知道当前扫描到的工件位置，根据这个位置的焊缝特征来调用适配算法获取三通工件精准的位置，根据这个位置再计算出机器人的行走轨迹，使得焊缝上的每个点都经过焊枪焊点完成焊接，进而提高焊接精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
三通智能焊接方法


[0001]本专利技术涉及焊接方法
，特别是一种三通智能焊接方法。

技术介绍

[0002]在现有技术中，随着机器人的普及，在工业上逐步替代了人工的焊接方式，而随着工件焊接精度的要求不断提升，传统的焊接方式已经不能满足现有多种类型的工件焊接需求。现有的焊接方式，从最开始的利用机械臂带动焊枪，将把工件放在变位机上，由变位机配合机械臂运动，最终完成焊接，此类方式因机构复杂，焊接熔池变化大，对于一些高精度焊接，效果不佳而被淘汰。
[0003]中国专利CN113523501B中公开了一种智能焊接方法，采用焊枪固定不动，工件固定在机械臂上，利用计算机控制，视觉传感器配合激光识别焊缝，让机械臂通过识别出的焊接轨迹运动，以各种姿态确保焊接时工件对应焊枪的姿态，从而完成焊接。
[0004]但是，利用这种焊枪固定不动，工件固定在机械臂上，让机械臂以各种姿态确保焊接时工件对应焊枪的姿态的焊接方式存在以下弊端：首先，在焊接三通工件时，为了降低系统复杂性，同时便于计算工件与机器人的相对坐标系，在安装三通工件到机器人上时，默认将三通支管平面平行于机器人法兰盘平面，若为三通等径，则两管最大夹角为180度，则在主管最低位置会形成一个平面折角焊缝(如图13所示)，其余部位为正常的曲面焊缝，当按照这样的安装方式让机器人带动等径三通工件运动，使得焊缝上的所有点经过相同点时，当运动到平面折角部位时，会导致多轴机器人如6轴机器人其中两轴(轴4与轴6)处于同一条线上(即轴5角度为0)，陷入腕奇异点，导致机器人变化姿态时出现较大抖动，使得焊接精度受到极大影响。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种能有效规避多轴机器人在焊接时陷入腕奇异点造成机器人变化姿态时出现的抖动，进而提高焊接精度的三通智能焊接方法。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术设计的三通智能焊接方法，包括三通工件、机器人、焊枪、摄像头和激光发射器，其特征是，焊接时按以下步骤进行：
[0007]S1.根据已知的三通工件参数及三通工件固定在机器人上相对机器人的位置计算得到机器人第一行走轨迹，若已知三通工件的主管与支管直径相等，则在计算机器人第一行走轨迹时，修改三通工件主管与支管直径参数，使三通工件中主管与支管的直径参数相差N后再计算得到机器人的第一行走轨迹；
[0008]S2.焊枪、摄像头和激光发射器分别固定在机器人相对一侧，并保证在机器人根据第一行走轨迹运动带动三通工件移动时，三通工件焊缝上所有的点都能被激光发射器发射的激光所照射；
[0009]S3.机器人根据第一行走轨迹运动带动三通工件移动时，机器人当前位姿与当前扫描角度匹配，并根据三通工件扫描位置的焊缝特征来调用适配算法。
[0010]S4.摄像头获取激光发射器照射在三通工件焊缝上的激光与焊缝相交点的图像，对获取的图像信息进行处理后获得三通工件精确的焊缝位置，并根据这个位置再计算出机器人更为精准平滑的第二行走轨迹。
[0011]S5.机器人根据第二行走轨迹运动带动三通工件移动，使得三通工件焊缝上所有的点逐个经过焊枪的焊点完成焊接。
[0012]进一步的方案是，步骤S1中，三通工件固定于机器人机械臂末端，且所述三通工件支管平面平行于机器人法兰盘平面；通过相贯线的参数方程或标定方法获得三通工件机器人第一行走轨迹。
[0013]进一步的方案是，步骤S3中，若扫描位置为曲面折角焊缝，则调用曲面折角图像算法，若是等径三通工件，则调用平面折角识别算法，所述平面折角识别算法按以下步骤对摄像头获取的图像进行处理：
[0014]a.摄像头获取A图，并对A图做两次高斯金字塔，A图被缩小4倍后得到图B；
[0015]b.对图B做逐行灰度归一化，然后对其进行全图二值化得到C图；
[0016]c.对C图做形态分析，仅保留类似激光线的细长直特征的二值区域，得到D图；
[0017]d.逐行遍历A图，获得A图坐标点(Ax，Ay)，查看对应D图上的(Ax/4，Ay/4)的坐标点的灰度值，如果灰度值为255时，则在A图对坐标区间(Ax
±
5，Ay
±
5)里灰度求和得到当前坐标下的S(Ax
’
，Ay
’
)，取一行中值最大的坐标Smax(Ax
’
，Ay
’
)得到E图；
[0018]e.在E图中找到一段激光线，并对找到的激光线做直线拟合，再将找到的激光线使用最小二乘法拟合成为一条直线L1得到F图；
[0019]f.在C图上做膨胀，取反将X轴与Y轴对调得到图C
’
，再将B图的X轴与Y轴对调得到B
’
，在B
’
图以图C
’
为算子做逐行归一化，只对C
’
中不为0的部分做归一化，得到G图；
[0020]g.对G图做均值滤波得到H图；
[0021]h.设定二值化阈值Ta，将大于设定阈值Ta的灰度值赋为255，其余灰度值赋为0，并对调X轴与Y轴，得到I图；
[0022]i.删除I图中连通面积小于阈值Tb的像素，得到图J图
[0023]j.使用霍夫变化直线检测算法来检测J图中的直线特征L2,L3，得到K图；
[0024]k.计算直线L2与L3的交点P1，再分别计算L1与L2交点P2，及L1与L3的交点P3，由图像特征可知，交点P1和交点P3的横坐标永远大于折角交点P1，则P2乘以4得到最终点P点，如图L。
[0025]进一步的方案是，步骤S6中所述的N>8。
[0026]进一步的方案是，步骤h中所述的阈值Ta为H图灰度值
‑
G图灰度值的大小。
[0027]进一步的方案是，步骤i中所述的阈值Tb＝50。
[0028]本专利技术所设计的智能焊接方法，通过摄像头获取焊缝与激光相交点的图像获取三通工件上曲面焊缝及平面焊缝在机器人姿态轨迹中具体位置，在机器人当前坐标与姿态轨迹中平面折角焊缝所处位置重合时，通过修改姿态轨迹中三通工件主管与支管的直径参数，使得在计算机器人姿态轨迹中，三通工件中主管与支管夹角使其不再存在180度夹角，能有效规避多轴机器人在焊接时陷入腕奇异点造成机器人变化姿态时出现的抖动，进而提高焊接精度。
附图说明
[0029]图1是实施例1的A图；
[0030]图2是实施例1的B图；
[0031]图3是实施例1的C图；
[0032]图4是实施例1的D图；
[0033]图5是实施例1的E图；
[0034]图6是实施例1的F图；
[0035]图7是实施例1的G图；
[0036]图8是实施例1的H图；
[0037]图9是实施例1的I图；
[0038]图10是实施例1的J图；
[0039]图11是实施例1的K图；
[0040]图12是实施例1的L图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三通智能焊接方法，包括三通工件、机器人、焊枪、摄像头和激光发射器，其特征是，焊接时按以下步骤进行：S1.根据已知的三通工件参数及三通工件固定在机器人上相对机器人的位置计算得到机器人第一行走轨迹，若已知三通工件的主管与支管直径相等，则在计算机器人第一行走轨迹时，修改三通工件主管与支管直径参数，使三通工件中主管与支管的直径参数相差N后再计算得到机器人的第一行走轨迹；S2.焊枪、摄像头和激光发射器分别固定在机器人相对一侧，并保证在机器人根据第一行走轨迹运动带动三通工件移动时，三通工件焊缝上所有的点都能被激光发射器发射的激光所照射；S3.机器人根据第一行走轨迹运动带动三通工件移动时，机器人当前位姿与当前扫描角度匹配，并根据三通工件扫描位置的焊缝特征来调用适配算法。S4.摄像头获取激光发射器照射在三通工件焊缝上的激光与焊缝相交点的图像，对获取的图像信息进行处理后获得三通工件精确的焊缝位置，并根据这个位置再计算出机器人更为精准平滑的第二行走轨迹。S5.机器人根据第二行走轨迹运动带动三通工件移动，使得三通工件焊缝上所有的点逐个经过焊枪的焊点完成焊接。根据权利要求1所述的三通智能焊接方法，其特征是步骤S1中，三通工件固定于机器人机械臂末端，且所述三通工件支管平面平行于机器人法兰盘平面；通过相贯线的参数方程或标定方法获得三通工件机器人第一行走轨迹。2.根据权利要求2所述的三通智能焊接方法，其特征是步骤S3中，若扫描位置为曲面折角焊缝，则调用曲面折角图像算法，若是等径三通工件，则调用平面折角识别算法，所述平面折角识别算法按以下步骤对摄像头获取的图像进行处理：a.摄像头获取A图，并对A图做两次高斯金字塔，A图被缩小4倍后得到图B；b.对图B做逐行灰度归一化，然后对其进行全图二值化得到C图；c.对C图做形态分析，仅保留类似激光线的细长直特征的二值区域，得到D图；d.逐行遍历A图，获得A图坐标点(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一刚，徐亚男，程荣源，金军挺，吕隆斐，刘思彤，
申请(专利权)人：宁波易焊智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：