焊接角度校正设备制造技术

提供了焊接角度校正设备和在训练机器人焊接系统的机器人时校正由用户定位的焊炬的角度的方法。获取焊接件和对应焊缝的焊接件深度数据，并生成3D点云数据。从3D点云数据生成3D平面和相交数据，表示焊接件和焊缝。导入沿焊缝记录的焊接点的用户放置的3D焊炬位置和取向数据。基于用户放置的焊炬位置和取向数据以及3D平面和相交数据，针对所记录的焊接点相对于焊接件和焊缝计算焊炬推动角度和焊炬工作角度。基于预先存储的焊缝的理想角度，针对记录的焊接点校正焊炬推动角度和焊炬工作角度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
焊接角度校正设备
[0001]相关申请的交叉引用/通过引用并入
[0002]本美国专利申请要求2022年6月6日提交的美国临时专利申请序列号63/349,180的优先权和利益，该申请通过引用的方式全部并入本文。美国公开的专利申请No.2020/0139474A1的全部内容通过引用并入本文。美国专利No.9,833,857B2的全部内容通过引用并入本文。
[0003]领域
[0004]本专利技术的实施例涉及机器人(例如，协作机器人或cobot)用于焊接或切割的使用。更具体地说，本专利技术的实施例涉及一种焊接角度校正工具和用于在训练机器人穿越焊接接合部时校正由人类用户定位的所记录的机器人焊接/切割焊炬取向的方法。
[0005]背景
[0006]在实际焊接或切割之前对机器人(例如，协作机器人)的运动轨迹进行编程可能相当复杂。除了与沿着焊接接合部编程焊接轨迹相关联的挑战之外，还存在与在沿着轨迹的点处设置和编程焊接或切割焊炬的角度和取向相关联的其他挑战。
[0007]概述
[0008]机器人焊接或切割系统被配置成允许人类用户通过将连接到机器人臂的焊接或切割焊炬沿着待焊接或切割的焊接件的接合部/接缝定位在不同点来训练该系统的机器人。用户移动机器人的臂以沿着接合部/接缝将焊炬的尖端定位在期望的点上，并且该点由机器人控制器记录(即，机器人控制器记录焊炬在该点上的空间坐标和角度取向)。根据本专利技术的一个实施例，用户不必特别注意焊炬的角度(例如，推动角度(push angle)和工作角度)如何由用户相对于焊接件和相应的接合部/接缝定位。焊接角度校正工具包括深度相机，其获取立体深度图像数据，所述立体深度图像数据用于确定由用户定位的焊炬相对于接合部/接缝的实际焊炬角度。一旦用户已经定位了焊炬并记录了沿着接合部的相应的期望点，用户就可以激活焊接角度校正工具来选择记录的点并对与该点相关联的记录参数(例如，推动角度和工作角度)进行校正。
[0009]在一个实施例中，提供了一种在训练机器人焊接系统的机器人时校正由用户定位的焊炬的角度的方法。获取焊接件和对应焊缝的立体图像数据，并生成3D点云数据。从3D点云数据生成3D平面和相交数据，表示焊接件和焊缝。导入沿焊缝记录的焊接点的用户放置的3D焊炬位置和取向数据。基于用户放置的焊炬位置和取向数据以及3D平面和相交数据，针对所记录的焊接点相对于焊接件和焊缝计算焊炬推动角度和焊炬工作角度。基于预先存储的焊缝的理想角度，针对记录的焊接点校正焊炬推动角度和焊炬工作角度。
[0010]在一个实施例中，提供了一种在训练机器人焊接系统的机器人时校正由用户定位的焊炬的角度的方法。该方法包括使用焊接角度校正工具的深度相机获取焊接件和对应焊缝的焊接件深度数据，以及使用焊接角度校正工具的计算机处理焊接件深度数据。在一个实施例中，焊接件深度数据是立体图像数据。在一个实施例中，焊接角度校正工具的计算机使用矩阵操纵技术、点云操纵技术和特征识别技术作为处理焊接件深度数据的一部分。该方法还包括将在机器人坐标空间中针对沿着对应焊缝的记录的焊接点的用户放置的3D焊
炬位置和取向数据从机器人焊接系统的机器人控制器导入到焊接角度校正工具的计算机。该方法还包括使用焊接角度校正工具的计算机，基于由焊接角度校正工具的计算机处理的焊接件和对应焊缝的焊接件深度数据，以及用户放置的3D焊炬位置和取向数据，计算机器人坐标空间中记录的焊接点相对于焊接件和对应焊缝的至少一个焊炬角度。该方法还包括基于预先存储的焊接件和对应焊缝的理想角度，校正所记录的焊接点的至少一个焊炬角度。在一个实施例中，焊接件深度数据的处理包括使用焊接角度校正工具的计算机从立体图像数据生成机器人坐标空间中的3D点云数据。在一个实施例中，焊接件深度数据的处理包括使用焊接角度校正工具的计算机从机器人坐标空间中的3D点云数据生成表示焊接件和对应焊缝的3D平面和相交数据。焊炬角度可包括例如焊炬推动角度和/或焊炬工作角度。在一个实施例中，焊接件深度数据经由有线或无线装置中的至少一个从深度相机传输到焊接角度校正工具的计算机。在一个实施例中，用户放置的3D焊炬位置和取向数据经由有线或无线装置中的至少一个从机器人控制器传输到焊接角度校正工具的计算机。在一个实施例中，深度相机的位置被校准到焊炬的尖端或机器人的工具中心点(TCP)中的一个。
[0011]在一个实施例中，提供了一种焊接角度校正工具，用于在训练机器人焊接系统的机器人时校正由用户定位的焊炬的角度。所述焊接角度校正工具包括深度相机，所述深度相机被配置成获取待由具有焊炬的机器人焊接系统焊接的焊接件和对应焊缝的焊接件深度数据。所述焊接角度校正工具还包括计算机设备，所述计算机设备被配置为接收来自所述深度相机的焊接件深度数据，以及来自所述机器人焊接系统的机器人控制器的针对沿着对应焊缝的所记录的焊接点的用户放置的3D焊炬位置和取向数据。所述计算机设备还被配置为基于所述焊接件深度数据和所述用户放置的焊炬位置和取向数据，在所述机器人焊接系统的坐标空间中计算所述记录的焊接点的所述焊炬相对于所述焊接件和对应焊缝的至少一个焊炬角度。所述计算机设备还被配置为基于所述记录的焊接点的所计算的所述至少一个焊炬角度和预先存储的所述焊接件和对应焊缝的理想角度来计算至少一个校正焊炬角度。在一个实施例中，焊接件深度数据是立体图像数据。在一个实施例中，深度相机包括用于获取立体图像数据的两个成像孔径。在一个实施例中，使用计算机设备计算至少一个焊炬角度包括在机器人焊接系统的坐标空间中从立体图像数据生成3D点云数据。在一个实施例中，使用计算机设备计算至少一个焊炬角度包括从机器人焊接系统的坐标空间中的3D点云数据生成表示焊接件和对应焊缝的3D平面和相交数据。在一个实施例中，计算机设备是膝上型计算机的形式。在一个实施例中，计算机设备集成到机器人焊接系统的机器人控制器中。在一个实施例中，计算机设备集成到机器人焊接系统的焊接电源中。在一个实施例中，深度相机被配置成可移除地附接到焊炬。在一个实施例中，深度相机被配置为安装在机器人焊接系统的机器人臂的关节6上。
[0012]从以下示例性实施例的详细描述、从权利要求书和从附图中，一般专利技术概念的许多方面将变得明显。
[0013]附图简述
[0014]结合在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本公开的各种实施例。应当理解，附图中所示的元件边界(例如，方框、多组方框或其他形状)代表边界的一个实施例。在一些实施例中，一个元件可以被设计成多个元件，或者多个元件可以被设计成一个元件。在一些实施例中，示出为另一元件的内部部件的元件可以被实现为外部部件，反之亦然。此
外，元件可能未按比例绘制。
[0015]图1示出了具有机器人(例如，协作机器人)的焊接系统的一个实施例；
[0016]图2示出了焊接角度校正工具的一个实施例；
[0017]图3示出了与图2的焊接角度校正工具可操作地集成的图1的焊接系统的机器人部分；
[0018]图4示出了当与图1的焊接系统一起操作时，图2的焊接角度校正工具的算法的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在训练机器人焊接系统的机器人时校正由用户定位的焊炬的角度的方法，所述方法包括：使用焊接角度校正工具的深度相机获取焊接件和对应焊缝的焊接件深度数据的单个图像；使用所述焊接角度校正工具的计算机处理所述焊接件深度数据；将在机器人坐标空间中针对沿着相应焊缝的记录的焊接点的用户放置的3D焊炬位置和取向数据从机器人焊接系统的机器人控制器导入到所述焊接角度校正工具的所述计算机；使用所述焊接角度校正工具的所述计算机，基于由所述焊接角度校正工具的所述计算机处理的所述焊接件和对应焊缝的所述焊接件深度数据，以及所述用户放置的3D焊炬位置和取向数据，计算在所述机器人坐标空间中所述记录的焊接点相对于所述焊接件和对应焊缝的至少一个焊炬角度；以及基于预先存储的所述焊接件和对应焊缝的理想角度，校正所述记录的焊接点的所述至少一个焊炬角度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述焊接件深度数据是立体图像数据。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述焊接件深度数据的处理包括使用所述焊接角度校正工具的所述计算机从所述立体图像数据生成所述机器人坐标空间中的3D点云数据。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述焊接件深度数据的处理包括使用所述焊接角度校正工具的所述计算机从所述机器人坐标空间中的所述3D点云数据生成表示所述焊接件和对应焊缝的3D平面和相交数据。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个焊炬角度包括焊炬推动角度。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个焊炬角度包括焊炬工作角度。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述焊接件深度数据经由有线或无线装置中的至少一个从所述深度相机传输到所述焊接角度校正工具的所述计算机。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述用户放置的3D焊炬位置和取向数据经由有线或无线装置中的至少一个从所述机器人控制器传输到所述焊接角度校正工具的所述计算机。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述深度相机的位置被校准到所述焊炬的尖端或所述机器人的工具中心点(TCP)中的一个。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述焊接角度校正工具的所述计算机使用矩阵操纵技术、点云操纵技术和特征识别技术作为处理所述焊接件深度...

【专利技术属性】
技术研发人员：扎卡里，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：