專利名稱：一種基于前置式激光視覺傳感的焊縫跟蹤離線規(guī)劃方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人智能化焊接應(yīng)用領(lǐng)域的方法，特別是一種基于前置式激光視覺傳感的焊縫跟蹤離線規(guī)劃方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前焊接機(jī)器人絕大多數(shù)屬于第一代現(xiàn)場(chǎng)示教型或者第二代離線編程型的，但是不管是現(xiàn)場(chǎng)示教型編程還是離線規(guī)劃編程，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)都將面對(duì)的一個(gè)關(guān)鍵性的問題就是編制的程序?qū)τ诂F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境的適應(yīng)性，而出現(xiàn)該問題的最主要的原因則是現(xiàn)場(chǎng)的焊接環(huán)境中的各種實(shí)際要素相對(duì)于編程時(shí)相應(yīng)的理想要素的變化，尤其在批量化的生產(chǎn)方式中，焊接對(duì)象在位姿與尺寸上不可預(yù)知的誤差則是最主要的原因，其中既有加工和裝配上的誤差所導(dǎo)致的焊縫位置和尺寸的靜態(tài)變化，另外還有焊接過程中工件受熱及散熱條件的改變所造成的焊道的動(dòng)態(tài)變形。解決上述問題一般有兩種思路，一種是通過采用提高工件的加工精度、提高工裝夾具的裝配精度及嚴(yán)格控制機(jī)器人示教軌跡的方式來減小環(huán)境以及應(yīng)用中的誤差，但是這樣做的話將明顯地提高企業(yè)的生產(chǎn)制造成本，以及時(shí)間消耗成本。因此自適應(yīng)焊接方式就成為了保證機(jī)器人焊接質(zhì)量和進(jìn)一步提升機(jī)器人焊接自動(dòng)化以及智能化程度的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)而又重要的技術(shù)，而焊縫跟蹤技術(shù)因其解決了“焊槍偏離焊縫”的問題成為自適應(yīng)焊接中一項(xiàng)基本且關(guān)鍵的技術(shù)。焊接傳感是對(duì)焊縫跟蹤技術(shù)發(fā)展影響最大的技術(shù)。其中，光學(xué)式傳感器在適用工藝和對(duì)象方面(可適用如MIG/MAG，TIG，等離子、激光焊等多種焊接工藝，以及碳鋼、鋁合金等多種材料的焊接對(duì)象)，檢測(cè)精度與實(shí)時(shí)性(一般至少達(dá)到0. 5mm精度級(jí)和50HZ)以及應(yīng)用場(chǎng)合方面等方面具有優(yōu)勢(shì)，是主導(dǎo)著焊縫跟蹤技術(shù)未來發(fā)展的焊接傳感器。而以激光為主動(dòng)光源的視覺傳感在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在其能夠進(jìn)行焊縫三維信息的測(cè)量，因此理論上可以對(duì)各種帶有曲率的復(fù)雜焊縫進(jìn)行檢測(cè)，另外其三維測(cè)量能力與機(jī)器人焊接應(yīng)用較為適應(yīng)(機(jī)器人焊接一般要求能夠進(jìn)行多種位姿下的焊接)，另外激光視覺傳感除了可以應(yīng)用于焊縫跟蹤，還可以應(yīng)用于焊前焊縫校正，機(jī)器人焊縫自主編程，焊縫初始點(diǎn)導(dǎo)引定位，以及焊后的焊接質(zhì)量無損檢測(cè)等諸多實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合。以往的激光視覺焊縫跟蹤一般可以劃分為兩大類，一種被稱為“現(xiàn)場(chǎng)示教型”，其主要代表機(jī)型有英國(guó)Meta Vision公司的MTR焊縫跟蹤系統(tǒng)；另外一種則是被稱為“自主跟蹤型”，其主要代表機(jī)型有Digi-IROBONET-MASTER V300A。其中“現(xiàn)場(chǎng)示教型”要求人工在現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)考慮焊槍與傳感頭約束的情況下，對(duì)焊縫進(jìn)行分段示教，因此對(duì)于一些復(fù)雜或者是多道焊縫呈現(xiàn)出示教難度大，示教工作量大等缺點(diǎn)，另外其要求占用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，實(shí)際示教質(zhì)量與操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)相關(guān)，使得該種方式明顯缺乏智能化，較為落后。而“自主跟蹤型” 一般只需要操作人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)焊縫的特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單地設(shè)置之后，即由傳感頭導(dǎo)引著焊槍完成對(duì)焊縫的跟蹤，雖然該種方式能夠在很大地程度上提升了焊縫跟蹤的智能化程度，但是機(jī)器人焊接一個(gè)需要綜合考慮焊接對(duì)象，工藝，設(shè)備以及環(huán)境等因素的系統(tǒng)性問題，而“自主跟蹤型”則是將整個(gè)焊接機(jī)器人的主控制權(quán)交由了傳感器，但是傳感器只能在線地根據(jù)局部的檢測(cè)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)地決策來指導(dǎo)焊槍的運(yùn)動(dòng)，因此不僅在對(duì)周邊的焊接環(huán)境把握方面具有盲點(diǎn)(有可能出現(xiàn)傳感頭與焊件碰撞，或者對(duì)于具有較大曲率的焊縫的宏觀走向無法把握，而來不及完成跟蹤動(dòng)作)，而且對(duì)于機(jī)器人將要出現(xiàn)的狀態(tài)無法預(yù)料(如機(jī)器人即將進(jìn)入關(guān)節(jié)限位，或者陷入工作奇異點(diǎn))，另外對(duì)于一些較為復(fù)雜的焊接工藝適應(yīng)性不夠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種基于前置式激光視覺傳感的焊縫跟蹤離線規(guī)劃方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是—種基于前置式激光視覺傳感的焊縫跟蹤離線規(guī)劃方法，按以下步驟進(jìn)行(1)、焊接軌跡離線提取a、設(shè)計(jì)接頭特征選擇接頭類型；b、設(shè)計(jì)坡口特征選擇坡口類型，確定坡口參數(shù)，根據(jù)焊縫的段數(shù)為相應(yīng)的接頭類型完成坡口頂邊、坡口面、坡口頂面以及坡口根邊的參數(shù)提??；C、設(shè)計(jì)焊縫特征選擇焊縫類型、焊縫的段數(shù)，并根據(jù)接頭特征、坡口特征以及焊縫類型、焊縫的段數(shù)完成焊縫路徑、焊縫特征坐標(biāo)系以及焊縫位置的提??；d、儲(chǔ)存a-c所設(shè)計(jì)并提取的焊接特征；e、焊槍位姿序列提??；(2)、機(jī)器人焊縫跟蹤“傳感頭-焊槍”協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃當(dāng)機(jī)器人焊槍位姿滿足焊接工藝的約束條件下，利用焊槍中多余的自由度來完成傳感器視點(diǎn)的規(guī)劃；當(dāng)機(jī)器人焊槍的工作角與行走角進(jìn)行約束的條件下，并且使用的是單絲焊接工藝，利用焊槍軸線旋轉(zhuǎn)的角度來完成傳感器檢測(cè)姿態(tài)的規(guī)劃；(3)、焊縫跟蹤離線仿真校驗(yàn)a、傳感器檢測(cè)視野的對(duì)中性；b、傳感器檢測(cè)運(yùn)動(dòng)避碰，當(dāng)出現(xiàn)碰撞，重新進(jìn)行步驟( 規(guī)劃，否則進(jìn)行下一步；c、判斷機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的有效性。優(yōu)選地，在步驟(1)中，當(dāng)焊縫類型為開環(huán)時(shí)，提取坡口截止面的參數(shù)。優(yōu)選地，在步驟(1)中，當(dāng)坡口類型為V型類、U型類時(shí)，對(duì)坡口進(jìn)行造型，并更新相應(yīng)的坡口參數(shù)。優(yōu)選地，在步驟O)中，利用焊槍中的3個(gè)自由度來完成傳感器視點(diǎn)的規(guī)劃。優(yōu)選地，在步驟O)中，焊縫跟蹤還包括焊縫起始點(diǎn)搜索運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃以及焊接后提槍運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。針對(duì)技術(shù)背景所述問題，并結(jié)合機(jī)器人編程技術(shù)的發(fā)展來看，離線編程可以說是解決現(xiàn)場(chǎng)示教問題的利器，另外在離線編程中引入規(guī)劃技術(shù)則是解決系統(tǒng)性問題的一種主要手段，而且通過離線編程所提供的仿真技術(shù)則是為實(shí)際方案的實(shí)施提供了預(yù)估機(jī)制，能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)整個(gè)方案實(shí)施過程中的缺點(diǎn)并及時(shí)加以改進(jìn)，降低了方案實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。因此本發(fā)明在傳統(tǒng)的機(jī)器人離線編程技術(shù)之上，提出了一種激光視覺傳感規(guī)劃方法，能夠在綜合考慮焊槍工藝，傳感器檢測(cè)以及機(jī)器人狀態(tài)設(shè)備等情況下，給出機(jī)器人激光視覺焊縫跟蹤的實(shí)施方案，為實(shí)際焊縫跟蹤的執(zhí)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果1、本發(fā)明能夠針對(duì)不同類型的焊縫(包括常見的直線、平面曲線甚至空間曲線) 進(jìn)行激光視覺焊縫跟蹤手眼協(xié)調(diào)規(guī)劃，并能夠作為實(shí)際機(jī)器人焊縫跟蹤的程序模板，避免了現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)的多種缺點(diǎn)(需要人工較多的參與，占用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備等)；2、本發(fā)明能夠?qū)す庖曈X焊縫跟蹤的實(shí)際效果進(jìn)行仿真驗(yàn)證，以便能夠?qū)φ麄€(gè)效果進(jìn)行提前校驗(yàn)以及改動(dòng)，克服了以往在使用激光視覺焊縫跟蹤功能時(shí)往往對(duì)系統(tǒng)的整體運(yùn)行性能把握不足的缺點(diǎn)。


附圖1為本發(fā)明焊接特征建模功能結(jié)構(gòu)組織圖；附圖2為本發(fā)明坡口類型的位置關(guān)系圖；附圖3為本發(fā)明焊縫特征坐標(biāo)系X軸定義圖；附圖4為本發(fā)明中已儲(chǔ)存焊接特征讀取圖；附圖5為本發(fā)明焊縫跟蹤運(yùn)動(dòng)模型相關(guān)坐標(biāo)系定義圖；附圖6為本發(fā)明焊槍B)(H軸確定示意圖；附圖7為本發(fā)明三旋轉(zhuǎn)自由度檢測(cè)姿態(tài)規(guī)劃示意圖；附圖8為本發(fā)明焊前起始點(diǎn)搜索與焊后提槍規(guī)劃示意圖；附圖9為本發(fā)明對(duì)中誤差定義示意圖；附圖10為本發(fā)明中對(duì)中誤差評(píng)價(jià)曲線-工藝規(guī)劃；附圖11為本發(fā)明中對(duì)中誤差評(píng)價(jià)曲線-視點(diǎn)對(duì)中；附圖12為本發(fā)明中對(duì)中誤差評(píng)價(jià)曲線-平滑軌跡。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述一種基于前置式激光視覺傳感的焊縫跟蹤離線規(guī)劃方法，按以下步驟進(jìn)行(1)、焊接軌跡離線提取在機(jī)器人焊接運(yùn)動(dòng)規(guī)劃前需要知道焊縫的相關(guān)信息，包括焊縫的位置，坡口的信息等等，而這些信息可以從焊件的CAD模型信息中提取，但是常規(guī)的CAD軟件設(shè)計(jì)功能主要以機(jī)械設(shè)計(jì)為主，對(duì)于適用于機(jī)器人焊接的焊接特征建模設(shè)計(jì)的功能支持不足，因此需要在常規(guī)的機(jī)械CAD設(shè)計(jì)功能的基礎(chǔ)上再增加對(duì)焊接特征的建模，并且還能夠滿足實(shí)際焊接中對(duì)多種類型的焊縫、接頭以及坡口的應(yīng)用需求，而在獲得焊縫信息后則需要進(jìn)一步定義焊槍的焊接位置與姿態(tài)，以便能夠最終導(dǎo)出機(jī)器人焊槍運(yùn)動(dòng)軌跡。如1所示本發(fā)明開發(fā)的焊接特征建模功能將采用自底向上的層次性設(shè)計(jì)思路， 因?yàn)楹附庸ぜ呛附犹卣鞯囊栏捷d體，所以首先必須通過已有的三維特征建模軟件建立其相應(yīng)的焊件與實(shí)體，然后在此基礎(chǔ)上開始進(jìn)行焊接特征設(shè)計(jì)。因?yàn)楹缚p與坡口均屬于接頭依附特征，而對(duì)二者的操作又僅局限于在接頭結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，所以首先需要完成接頭特征的設(shè)計(jì)，這需要通過選擇接頭類型，標(biāo)識(shí)出形成接頭的焊件，并結(jié)合裝配配合操作完成基本的接頭裝配。下一步從整體來看，應(yīng)當(dāng)是坡口特征和焊縫特征聯(lián)合設(shè)計(jì)階段，之所以采用聯(lián)合設(shè)計(jì)方式的原因在于，坡口特征本質(zhì)上只是描述了垂直于焊縫軸線的接頭信息，但是缺乏沿焊縫軸線變化的接頭信息，因此對(duì)于一些復(fù)雜的焊縫，如多段焊縫以及變坡口焊縫等， 采用單獨(dú)設(shè)計(jì)的方式是無法獲取完整的特征信息，而焊縫特征則恰好描述了沿焊縫軸線方向變化的接頭信息，也就是說當(dāng)這兩者綜合起來才能夠完整地描述接頭的三維信息，尤其是坡口造型、焊縫特征路徑和焊縫特征坐標(biāo)系序列又是直接參與到機(jī)器人焊縫跟蹤規(guī)劃與仿真的三維特征量，因此這里需要采用交叉設(shè)計(jì)的方式。具體地就是要求首先確定焊縫的整體宏觀概貌，這可以通過輸入一些焊縫軸向基本信息以達(dá)到目的，進(jìn)一步通過選擇坡口類型和焊縫類型以決定接頭的基本三維信息，接著通過交互式設(shè)計(jì)方式來實(shí)現(xiàn)坡口的三維造型，并依次通過設(shè)定坡口參數(shù)，人機(jī)交互拾取焊件上的坡口面和頂面的引用后，系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)化坡口造型，并同時(shí)自動(dòng)提取形成坡口的截止面，至此接頭的三維實(shí)體信息已全部設(shè)計(jì)與獲取完畢，接著系統(tǒng)就可以通過特征識(shí)別功能自動(dòng)提取焊縫路徑、焊縫特征坐標(biāo)系以及焊縫位置等相關(guān)信息。具體實(shí)現(xiàn)環(huán)境是在SolidWorks2008下，開發(fā)工具為SolidWorks2008APISDK。a、接頭特征設(shè)計(jì)首先給出接頭特征的屬性定義，其中接頭類型考慮了對(duì)接接頭、角接接頭、T型接頭，以及搭接接頭4種常見類型。相應(yīng)的設(shè)計(jì)過程可以描述為，首先用戶通過界面操作選擇接頭類型(JointType)， 接著系統(tǒng)自動(dòng)分配系統(tǒng)全局唯一的接頭號(hào)(JointID)，鼠標(biāo)拾取并保存形成該接頭的焊件 (女.SLDPRT)標(biāo)識(shí)號(hào)作為接頭焊件信息(Weldment)，最后利用SolidWorks中的裝配配合操作(點(diǎn)、邊或者面配合)形成裝配特征(Assembly)。b、坡口特征設(shè)計(jì)首先給出坡口特征屬性定義，暫時(shí)考慮所支持的坡口類型(GrooveType)為I型、 V型、U型、單雙邊V型、單雙邊U型。因?yàn)槠驴谥苯佑绊懞图s束著焊接時(shí)焊槍的姿態(tài)，因此需要明確與坡口相關(guān)的幾何實(shí)體要素的概念，如圖2所示(a)、坡口面1 (Groovehce)焊接時(shí)焊縫直接接觸并連接的焊件表面基元；(b)、坡口邊(GrooveEdge)沿焊縫方向的坡口面的邊界曲線基元，其中位于上側(cè)的邊被稱為坡口頂邊2 (GrooveTopEdge)，而位于下側(cè)的則被稱為坡口根邊 3(GrooveRootEdge)(C)、坡口頂面MGroovehpFace)與坡口面共同擁有坡口頂邊的焊件表面基元。 而對(duì)于某些如采用I型坡口的角焊縫，則不存在相應(yīng)的坡口頂面；(d)、坡口截止面5(Gr00VeCutFace)與坡口面共同擁有坡口邊端點(diǎn)的焊件表面
基兀ο在用戶確定焊接的方向后(可以在設(shè)計(jì)的時(shí)候或后期規(guī)劃的時(shí)候?qū)崿F(xiàn))，其中靠近焊縫路徑起點(diǎn)的面被稱為坡口起始面(Groovehiti^ace)，而靠近終點(diǎn)的則被稱為坡口終止面(GrooveEndFace)。使用者在設(shè)計(jì)的時(shí)候首先需要選擇坡口類型并輸入坡口鈍邊(GrooveRoot)與坡口角度(GrooveAngle)等坡口參數(shù)，接著需要根據(jù)焊縫的段數(shù)(SeamFeature. SeamType. SegNum)為相應(yīng)類型的接頭拾取相應(yīng)數(shù)目的坡口頂邊和坡口面(通過鼠標(biāo)操作)，選擇完成后系統(tǒng)將完成坡口頂面和坡口根邊的自動(dòng)提取。如果焊縫類型為開環(huán)(SeamFeature.SeamType. IsOpen = = TRUE)，則系統(tǒng)將進(jìn)一步自動(dòng)提取坡口截止面；如果坡口類型為V型類和U型類的話，則系統(tǒng)還將自動(dòng)會(huì)為坡口進(jìn)行造型，并更新相應(yīng)的坡口邊和坡口面。C、焊縫特征設(shè)計(jì)因?yàn)槁?lián)合設(shè)計(jì)的需要，首先應(yīng)當(dāng)輸入焊縫的類型(SeamType. Type)和焊縫的段數(shù) (SegNum)，其中焊縫類型主要包含以下兩方面的類型屬性(a)、對(duì)接焊縫(Butt)、角焊縫(Fillet)、塞焊縫(Edge)、槽焊縫(Slot)和端接焊縫(Plug)(b)、焊縫是否開環(huán)(SeamType. IsOpen)。另外焊縫特征中的焊縫路徑、焊縫特征坐標(biāo)系以及焊縫位置是以接頭特征、坡口特征以及基本焊縫信息為基礎(chǔ)的高級(jí)抽象特征，將通過特征提取的方式來自動(dòng)獲取。I、焊縫路徑(SeamPath)提取焊接工藝的復(fù)雜性在于對(duì)于不同類型的接頭、坡口和焊縫而言，焊縫路徑的提取方法不完全相同，因此有必要對(duì)相應(yīng)的提取方法進(jìn)行分類論述(I)、具有I型坡口的對(duì)接接頭的對(duì)接焊縫焊縫路徑為形成接頭的兩個(gè)焊件的坡口頂邊 GroovejTopEdge1 和 GroovejTopEdgii2 的中心線，艮口SeamPath = Cl ⑷化2 ⑷，
2其中CiW為GroovehpEdge的參數(shù)化曲線方程，而λ為歸一化參數(shù)。(II)、具有V型或U型坡口的對(duì)接焊縫對(duì)于雙邊坡口，焊縫路徑為形成接頭的兩個(gè)焊件的坡口根邊GrooveRootEdge1和GrooveRootEdgii2的中心線。(III)、具有V型、或U型坡口、或不開坡口的角接焊縫取焊件的根邊 GrooveRootEdge1 禾口坡口面 GrooveFace2,做 GrooveRootEdge1 至Ij GrooveFace2 的投影線作為 GrooveRootEdge2,而焊縫路徑貝Ij為 GrooveRootEdge1 禾口 GrooveRootEdge2 的中心線。以上所有的焊縫路徑前進(jìn)方向都是由坡口起始面(Groovehithce)指向坡口終止面(GrooveEndFace)。而焊縫路徑點(diǎn)最終是采用對(duì)參數(shù)化曲線方程的離散化點(diǎn)集表示的。 而焊縫路徑序列GeamPathkq)則為沿焊縫路徑前進(jìn)方向的所有焊縫路徑點(diǎn)的集合序列， 即bPAsp= {BpSP,k'k= 1...K}，其中k為機(jī)器人基坐標(biāo)系下的第k個(gè)焊縫路徑點(diǎn)，K為整個(gè)焊縫路徑離散點(diǎn)集數(shù)目。II、焊縫特征坐標(biāo)系序列(SeamCoorc^eq)提取如圖3所示，定義焊縫特征坐標(biāo)系kamCoord，其原點(diǎn)位置位于焊縫路徑上的一點(diǎn)，Z軸方向?yàn)檠睾缚p路徑該點(diǎn)處的切線方向(焊縫路徑前進(jìn)方向)，X軸則處于焊縫路徑在該點(diǎn)處的法平面內(nèi)，并且其指向?yàn)槠驴诿嬖诜ㄆ矫媾c兩側(cè)坡口邊的交點(diǎn)處的對(duì)外法向線的角分線。而焊縫特征坐標(biāo)系序列(SeamCoorcKeq)則為沿焊縫路徑前進(jìn)方向的所有焊縫特征坐標(biāo)系的集合序列，即bTRsp= {BTSP,k, k= 1... K}，其中bTsp, k為機(jī)器人基坐標(biāo)系下的第k個(gè)焊縫特征坐標(biāo)系齊次表示式，K為焊縫路徑離散點(diǎn)集數(shù)目。II I、焊縫位置提取焊縫位置是一種描述焊縫空間位姿的傳統(tǒng)手法，其比較適合于焊接工藝者對(duì)焊縫位姿的直接理解，另外其也是可以用于焊接工藝參數(shù)規(guī)劃的驅(qū)動(dòng)量，但是相比較于焊縫特征坐標(biāo)系，其并不適合于機(jī)器人直接使用。焊縫位置主要包含傾角θ與轉(zhuǎn)角Φ兩個(gè)量，其對(duì)于本發(fā)明則是為焊縫特征坐標(biāo)
分別定義為焊縫傾角θ為焊縫軸線與水平面之間的夾角， 系Z軸與世界坐標(biāo)系xoyw平面之間的夾角，因此有
權(quán)利要求
1.一種基于前置式激光視覺傳感的焊縫跟蹤離線規(guī)劃方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行(1)、焊接軌跡離線提取a、設(shè)計(jì)接頭特征選擇接頭類型；b、設(shè)計(jì)坡口特征選擇坡口類型，確定坡口參數(shù)，根據(jù)焊縫的段數(shù)為相應(yīng)的接頭類型完成坡口頂邊、坡口面、坡口頂面以及坡口根邊的參數(shù)提??；C、設(shè)計(jì)焊縫特征選擇焊縫類型、焊縫的段數(shù)，并根據(jù)接頭特征、坡口特征以及焊縫類型、焊縫的段數(shù)完成焊縫路徑、焊縫特征坐標(biāo)系以及焊縫位置的提取；d、儲(chǔ)存a-c所設(shè)計(jì)并提取的焊接特征；e、焊槍位姿序列提??；(2)、機(jī)器人焊縫跟蹤“傳感頭-焊槍”協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃當(dāng)機(jī)器人焊槍位姿滿足焊接工藝的約束條件下，利用焊槍中多余的自由度來完成傳感器視點(diǎn)的規(guī)劃；當(dāng)機(jī)器人焊槍的工作角與行走角進(jìn)行約束的條件下，并且使用的是單絲焊接工藝，利用焊槍軸線旋轉(zhuǎn)的角度來完成傳感器檢測(cè)姿態(tài)的規(guī)劃；(3)、焊縫跟蹤離線仿真校驗(yàn)a、傳感器檢測(cè)視野的對(duì)中性；b、傳感器檢測(cè)運(yùn)動(dòng)避碰，當(dāng)出現(xiàn)碰撞，重新進(jìn)行步驟( 規(guī)劃，否則進(jìn)行下一步；c、判斷機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的有效性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于前置式激光視覺傳感的焊縫跟蹤離線規(guī)劃方法，其特征在于在步驟(1)中，當(dāng)焊縫類型為開環(huán)時(shí)，提取坡口截止面的參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于前置式激光視覺傳感的焊縫跟蹤離線規(guī)劃方法，其特征在于在步驟⑴中，當(dāng)坡口類型為V型類、U型類時(shí)，對(duì)坡口進(jìn)行造型，并更新相應(yīng)的坡口參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于前置式激光視覺傳感的焊縫跟蹤離線規(guī)劃方法，其特征在于在步驟O)中，利用焊槍中的3個(gè)自由度來完成傳感器視點(diǎn)的規(guī)劃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于前置式激光視覺傳感的焊縫跟蹤離線規(guī)劃方法，其特征在于在步驟O)中，焊縫跟蹤還包括焊縫起始點(diǎn)搜索運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃以及焊接后提槍運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于前置式激光視覺傳感的焊縫跟蹤離線規(guī)劃方法，主要內(nèi)容包括焊接軌跡離線提取；機(jī)器人焊縫跟蹤“傳感頭-焊槍”協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃；焊縫跟蹤離線仿真校驗(yàn)。本發(fā)明在傳統(tǒng)的機(jī)器人離線編程技術(shù)之上，提出了一種激光視覺傳感規(guī)劃方法，能夠在綜合考慮焊槍工藝，傳感器檢測(cè)以及機(jī)器人狀態(tài)設(shè)備等情況下，給出機(jī)器人激光視覺焊縫跟蹤的實(shí)施方案，為實(shí)際焊縫跟蹤的執(zhí)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)B23K9/00GK102441719SQ20111024910
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者朱偉, 程學(xué)剛, 龔燁飛 申請(qǐng)人:昆山工研院工業(yè)機(jī)器人研究所有限公司