本发明专利技术涉及一种基于前置式激光视觉传感的焊缝跟踪离线规划方法，主要内容包括：焊接轨迹离线提取；机器人焊缝跟踪“传感头-焊枪”协调运动轨迹规划；焊缝跟踪离线仿真校验。本发明专利技术在传统的机器人离线编程技术之上，提出了一种激光视觉传感规划方法，能够在综合考虑焊枪工艺，传感器检测以及机器人状态设备等情况下，给出机器人激光视觉焊缝跟踪的实施方案，为实际焊缝跟踪的执行打下坚实的基础。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种机器人智能化焊接应用领域的方法，特别是。
技术介绍
当前焊接机器人绝大多数属于第一代现场示教型或者第二代离线编程型的，但是不管是现场示教型编程还是离线规划编程，在实际应用时都将面对的一个关键性的问题就是编制的程序对于现场实际环境的适应性，而出现该问题的最主要的原因则是现场的焊接环境中的各种实际要素相对于编程时相应的理想要素的变化，尤其在批量化的生产方式中，焊接对象在位姿与尺寸上不可预知的误差则是最主要的原因，其中既有加工和装配上的误差所导致的焊缝位置和尺寸的静态变化，另外还有焊接过程中工件受热及散热条件的改变所造成的焊道的动态变形。解决上述问题一般有两种思路，一种是通过采用提高工件的加工精度、提高工装夹具的装配精度及严格控制机器人示教轨迹的方式来减小环境以及应用中的误差，但是这样做的话将明显地提高企业的生产制造成本，以及时间消耗成本。因此自适应焊接方式就成为了保证机器人焊接质量和进一步提升机器人焊接自动化以及智能化程度的一项经济而又重要的技术，而焊缝跟踪技术因其解决了“焊枪偏离焊缝”的问题成为自适应焊接中一项基本且关键的技术。焊接传感是对焊缝跟踪技术发展影响最大的技术。其中，光学式传感器在适用工艺和对象方面(可适用如MIG/MAG，TIG，等离子、激光焊等多种焊接工艺，以及碳钢、铝合金等多种材料的焊接对象)，检测精度与实时性(一般至少达到0. 5mm精度级和50HZ)以及应用场合方面等方面具有优势，是主导着焊缝跟踪技术未来发展的焊接传感器。而以激光为主动光源的视觉传感在实际应用中具有一定的优势，主要表现在其能够进行焊缝三维信息的测量，因此理论上可以对各种带有曲率的复杂焊缝进行检测，另外其三维测量能力与机器人焊接应用较为适应(机器人焊接一般要求能够进行多种位姿下的焊接)，另外激光视觉传感除了可以应用于焊缝跟踪，还可以应用于焊前焊缝校正，机器人焊缝自主编程，焊缝初始点导引定位，以及焊后的焊接质量无损检测等诸多实际应用场合。以往的激光视觉焊缝跟踪一般可以划分为两大类，一种被称为“现场示教型”，其主要代表机型有英国Meta Vision公司的MTR焊缝跟踪系统；另外一种则是被称为“自主跟踪型”，其主要代表机型有Digi-IROBONET-MASTER V300A。其中“现场示教型”要求人工在现场同时考虑焊枪与传感头约束的情况下，对焊缝进行分段示教，因此对于一些复杂或者是多道焊缝呈现出示教难度大，示教工作量大等缺点，另外其要求占用现场设备，实际示教质量与操作人员的工作经验相关，使得该种方式明显缺乏智能化，较为落后。而“自主跟踪型” 一般只需要操作人员根据现场焊缝的特点进行简单地设置之后，即由传感头导引着焊枪完成对焊缝的跟踪，虽然该种方式能够在很大地程度上提升了焊缝跟踪的智能化程度，但是机器人焊接一个需要综合考虑焊接对象，工艺，设备以及环境等因素的系统性问题，而“自主跟踪型”则是将整个焊接机器人的主控制权交由了传感器，但是传感器只能在线地根据局部的检测信息进行实时地决策来指导焊枪的运动，因此不仅在对周边的焊接环境把握方面具有盲点(有可能出现传感头与焊件碰撞，或者对于具有较大曲率的焊缝的宏观走向无法把握，而来不及完成跟踪动作)，而且对于机器人将要出现的状态无法预料(如机器人即将进入关节限位，或者陷入工作奇异点)，另外对于一些较为复杂的焊接工艺适应性不够。
技术实现思路
本专利技术目的是提供。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是—种基于前置式激光视觉传感的焊缝跟踪离线规划方法，按以下步骤进行(1)、焊接轨迹离线提取a、设计接头特征选择接头类型；b、设计坡口特征选择坡口类型，确定坡口参数，根据焊缝的段数为相应的接头类型完成坡口顶边、坡口面、坡口顶面以及坡口根边的参数提取；C、设计焊缝特征选择焊缝类型、焊缝的段数，并根据接头特征、坡口特征以及焊缝类型、焊缝的段数完成焊缝路径、焊缝特征坐标系以及焊缝位置的提取；d、储存a-c所设计并提取的焊接特征；e、焊枪位姿序列提取；(2)、机器人焊缝跟踪“传感头-焊枪”协调运动轨迹规划当机器人焊枪位姿满足焊接工艺的约束条件下，利用焊枪中多余的自由度来完成传感器视点的规划；当机器人焊枪的工作角与行走角进行约束的条件下，并且使用的是单丝焊接工艺，利用焊枪轴线旋转的角度来完成传感器检测姿态的规划；(3)、焊缝跟踪离线仿真校验a、传感器检测视野的对中性；b、传感器检测运动避碰，当出现碰撞，重新进行步骤( 规划，否则进行下一步；c、判断机器人运动的有效性。优选地，在步骤(1)中，当焊缝类型为开环时，提取坡口截止面的参数。优选地，在步骤(1)中，当坡口类型为V型类、U型类时，对坡口进行造型，并更新相应的坡口参数。优选地，在步骤O)中，利用焊枪中的3个自由度来完成传感器视点的规划。优选地，在步骤O)中，焊缝跟踪还包括焊缝起始点搜索运动轨迹规划以及焊接后提枪运动规划。针对技术背景所述问题，并结合机器人编程技术的发展来看，离线编程可以说是解决现场示教问题的利器，另外在离线编程中引入规划技术则是解决系统性问题的一种主要手段，而且通过离线编程所提供的仿真技术则是为实际方案的实施提供了预估机制，能够及时地发现整个方案实施过程中的缺点并及时加以改进，降低了方案实施风险。因此本专利技术在传统的机器人离线编程技术之上，提出了一种激光视觉传感规划方法，能够在综合考虑焊枪工艺，传感器检测以及机器人状态设备等情况下，给出机器人激光视觉焊缝跟踪的实施方案，为实际焊缝跟踪的执行打下坚实的基础。4由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点和效果1、本专利技术能够针对不同类型的焊缝(包括常见的直线、平面曲线甚至空间曲线) 进行激光视觉焊缝跟踪手眼协调规划，并能够作为实际机器人焊缝跟踪的程序模板，避免了现场使用时的多种缺点(需要人工较多的参与，占用现场设备等)；2、本专利技术能够对激光视觉焊缝跟踪的实际效果进行仿真验证，以便能够对整个效果进行提前校验以及改动，克服了以往在使用激光视觉焊缝跟踪功能时往往对系统的整体运行性能把握不足的缺点。附图说明附图1为本专利技术焊接特征建模功能结构组织图；附图2为本专利技术坡口类型的位置关系图；附图3为本专利技术焊缝特征坐标系X轴定义图；附图4为本专利技术中已储存焊接特征读取图；附图5为本专利技术焊缝跟踪运动模型相关坐标系定义图；附图6为本专利技术焊枪B)(H轴确定示意图；附图7为本专利技术三旋转自由度检测姿态规划示意图；附图8为本专利技术焊前起始点搜索与焊后提枪规划示意图；附图9为本专利技术对中误差定义示意图；附图10为本专利技术中对中误差评价曲线-工艺规划；附图11为本专利技术中对中误差评价曲线-视点对中；附图12为本专利技术中对中误差评价曲线-平滑轨迹。具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述，按以下步骤进行(1)、焊接轨迹离线提取在机器人焊接运动规划前需要知道焊缝的相关信息，包括焊缝的位置，坡口的信息等等，而这些信息可以从焊件的CAD模型信息中提取，但是常规的CAD软件设计功能主要以机械设计为主，对于适用于机器人焊接的焊接特征建模设计的功能支持不足，因此需要在常规的机械CAD设计功能的基础上再增加对焊接特征的建模，并且还能够满足实际焊接中对多种类型的焊缝、接头以及坡口的应用需求，而在获得焊缝信息本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：龚烨飞，朱伟，程学刚，
申请(专利权)人：昆山工研院工业机器人研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。