【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人轨迹规划及编程领域，尤其涉及一种焊接机器人的编程方法及系统。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、焊接作为一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术，是工业生产中非常重要的加工手段。由于经常采用高温或高压的方法，使得焊接过程存在烟尘、弧光、金属飞溅等都能危害焊接工人健康的因素；焊接的工作环境又非常恶劣，焊接质量的好坏对产品质量起决定性的影响，与人工焊接相比，采用焊接机器人具有高稳定性、高效率并能高焊接质量，保证焊机的一致性；焊接机器人的使用可以改善工人的劳动条件以及提高劳动生产率，因而焊接机器人在工业中得到广泛应用。
3、目前，采用机器人完成焊接作业主要采用传统的示教编程技术和离线编程技术，示教编程需要操作机器人并按点进行焊接机器人的位姿规划，不仅操作麻烦，还需要占用机器人，导致效率低下；相比于示教编程技术，离线编程技术通过在虚拟三维环境中实现焊接机器人的位姿规划，由于不需要占用机器人等优点而被大范围应用。
4、在面对复杂的工件焊接时，由于机器人末端焊枪的姿态规划复杂，无论是采用现有的离线编程技术还是示教编程方法进行焊接机器人的轨迹规划都比较复杂和繁琐；此外，还需要较高的专业操作素质的人员才能完成机器人末端焊枪的位姿规划及编程；最后，对于同类型工件，当具有不同尺寸或者存在一定形变时，往往需要重新进行焊接机器人编程，使得整个焊接周期变长；虽然通过参数化方程可以解决一部分典型工件的机器
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种焊接机器人的编程方法及系统，通过建立同类工件的基础模型点集，实现焊接机器人对同类工件(不同规格，不同尺寸)的自动编程，简化复杂工件的焊缝轨迹规划，提升焊接机器人的编程效率。
2、为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了一种焊接机器人的编程方法。
4、一种焊接机器人的编程方法，包括：
5、获取待焊接工件的边缘特征点云和稠密点云；
6、基于同类工件的结构相似性，将预先构建的基础模型点集与待焊接工件的边缘特征点云进行非刚性点集配准，得到待焊接工件的焊缝轨迹点云和辅助轨迹点云；
7、根据待焊接工件的焊缝轨迹点云、辅助轨迹点云和稠密点云，通过焊枪位姿工艺参数设置，生成焊枪位姿，经过坐标系之间的位姿变换后，完成焊缝轨迹规划；
8、基于规划的焊缝轨迹，生成焊接机器人的运行程序；
9、其中，所述基础模型点集由基础工件的边缘特征点云、焊缝轨迹点云以及辅助轨迹点云组成，选取同类工件中的一个简单原型工件作为基础工件，对基础工件的三维模型、焊缝轨迹以及辅助轨迹进行点云化处理，得到基础模型点集的边缘特征点云、焊缝轨迹点云以及辅助轨迹点云。
10、进一步的，所述获取待焊接工件的边缘特征点云和稠密点云，具体为：
11、获取待焊接工件的三维模型，将待焊接工件的三维模型点云化处理，得到待焊接工件的边缘特征点云和稠密点云。
12、进一步的，所述获取待焊接工件的边缘特征点云和稠密点云，具体为：
13、由传感器获取待焊接工件的稠密点云，从稠密点云中提取待焊接工件的边缘特征点云。
14、进一步的，所述得到待焊接工件的焊缝轨迹点云和辅助轨迹点云，具体为：
15、待焊接工件的边缘特征点云与基础模型点集中的基础工件的边缘特征点云和焊缝轨迹点云进行非刚性配准，得到待焊接工件的焊缝轨迹点云st；
16、利用焊缝轨迹点云与辅助轨迹点云的一一对应关系，将基础模型点集的焊缝轨迹点云到待焊接工件的焊缝轨迹点云的非刚性变换，应用于基础模型点集的辅助轨迹点云，得到待焊接工件的辅助轨迹点云。
17、进一步的，还包括对待焊接工件的焊缝轨迹点云和辅助轨迹点云进行平滑处理，具体为：对待焊接工件的焊缝轨迹点云和辅助轨迹点云进行曲线拟合后再插值生成新的焊缝轨迹点云和辅助轨迹点云。
18、进一步的，所述生成焊枪位姿，是对焊缝轨迹点云中的每个点si执行以下过程：
19、将稠密点云中位于以si为中心、边长为预设值的立方体内的点投影到以当前焊接点的焊接法平面上，得到投影点集合；
20、基于投影点集合，求解得到当前焊缝点坐标系；
21、通过当前焊缝点坐标系到焊枪末端坐标系之间的变换，得到当前焊缝点的焊枪位姿。
22、进一步的，所述经过坐标系之间的位姿变换后，完成焊缝轨迹规划，具体为：
23、通过当前焊缝点坐标系、工件坐标系以及机器人基础坐标系之间的位姿变换，实现焊接机器人完成待焊接工件的焊枪轨迹规划。
24、本专利技术第二方面提供了一种焊接机器人的编程系统。
25、一种焊接机器人的编程系统，包括点云获取模块、轨迹配准模块、轨迹规划模块和程序生成模块：
26、点云获取模块，被配置为：获取待焊接工件的边缘特征点云和稠密点云；
27、轨迹配准模块，被配置为：基于同类工件的结构相似性，将预先构建的基础模型点集与待焊接工件的边缘特征点云进行非刚性点集配准，得到待焊接工件的焊缝轨迹点云和辅助轨迹点云；
28、轨迹规划模块，被配置为：根据待焊接工件的焊缝轨迹点云、辅助轨迹点云和稠密点云，通过焊枪位姿工艺参数设置，生成焊枪位姿，经过坐标系之间的位姿变换后，完成焊缝轨迹规划；
29、程序生成模块，被配置为：基于规划的焊缝轨迹，生成焊接机器人的运行程序；
30、其中，所述基础模型点集由基础工件的边缘特征点云、焊缝轨迹点云以及辅助轨迹点云组成，选取同类工件中的一个简单原型工件作为基础工件，对基础工件的三维模型、焊缝轨迹以及辅助轨迹进行点云化处理，得到基础模型点集的边缘特征点云、焊缝轨迹点云以及辅助轨迹点云。
31、本专利技术第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本专利技术第一方面所述的一种焊接机器人的编程方法中的步骤。
32、本专利技术第四方面提供了电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本专利技术第一方面所述的一种焊接机器人的编程方法中的步骤。
33、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
34、1)普适性强；本专利技术建立同类工件的基础模型点集，通过非刚性配准实现待焊接工件的焊缝轨迹点云提取和焊缝辅助轨迹生成，然后结合待焊接工件稠密点云实现焊枪位姿规划，该方法适用于各种同类焊接工件。
35、2)有效降低焊缝轨迹规划难度；针对同类工件中一些焊缝轨迹较为复杂的工件，难以使本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种焊接机器人的编程方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种焊接机器人的编程方法，其特征在于，所述获取待焊接工件的边缘特征点云和稠密点云，具体为：
3.如权利要求1所述的一种焊接机器人的编程方法，其特征在于，所述获取待焊接工件的边缘特征点云和稠密点云，具体为：
4.如权利要求1所述的一种焊接机器人的编程方法，其特征在于，所述得到待焊接工件的焊缝轨迹点云和辅助轨迹点云，具体为：
5.如权利要求1所述的一种焊接机器人的编程方法，其特征在于，还包括对待焊接工件的焊缝轨迹点云和辅助轨迹点云进行平滑处理，具体为：对待焊接工件的焊缝轨迹点云和辅助轨迹点云进行曲线拟合后再插值生成新的焊缝轨迹点云和辅助轨迹点云。
6.如权利要求1所述的一种焊接机器人的编程方法，其特征在于，所述生成焊枪位姿，是对焊缝轨迹点云中的每个点si执行以下过程：
7.如权利要求1所述的一种焊接机器人的编程方法，其特征在于，所述经过坐标系之间的位姿变换后，完成焊缝轨迹规划，具体为：
8.一种焊接机器人的编程系统，其特征在于，包
9.一种电子设备，其特征是，包括：
10.一种存储介质，其特征是，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行权利要求1-7任一项所述方法的指令。
...【技术特征摘要】
1.一种焊接机器人的编程方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种焊接机器人的编程方法，其特征在于，所述获取待焊接工件的边缘特征点云和稠密点云，具体为：
3.如权利要求1所述的一种焊接机器人的编程方法，其特征在于，所述获取待焊接工件的边缘特征点云和稠密点云，具体为：
4.如权利要求1所述的一种焊接机器人的编程方法，其特征在于，所述得到待焊接工件的焊缝轨迹点云和辅助轨迹点云，具体为：
5.如权利要求1所述的一种焊接机器人的编程方法，其特征在于，还包括对待焊接工件的焊缝轨迹点云和辅助轨迹点云进行平滑处理，具体为：对待焊接工件的焊缝轨迹点云和辅助轨迹点云进行曲线拟合后再插值...
【专利技术属性】
技术研发人员：田新诚，方纬华，马昕，周乐来，宋锐，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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