[发明专利]一种焊接机器人焊接圆弧焊缝的空间三角摆焊方法

权利要求书

1.一种焊接机器人焊接圆弧焊缝的空间三角摆焊方法，其步骤如下：

A、确定以下参数：焊接起点坐标P_start(x_s,y_s,z_s)、目标点坐标P_target(x_t,y_t,z_t)(焊接终点)、辅助点坐标P_aux(x_a,y_a,z_a)，该辅助点为焊接起点和终点间圆弧焊缝上任意一点；辅助点坐标P_aux1(x_a1,y_a1,z_a1)，该辅助点为圆柱体外表面上的任意一点，圆弧焊缝的圆心为O₀(x₀,y₀,z₀)、半径为r；机器人基坐标系原点为O(0,0,0)；焊炬摆幅H、焊炬摆宽L；

B、根据摆幅和摆宽计算焊接插补点P_i,i＝1,2…n,其中，奇数插补点在平面板材上，偶数插补点在圆柱体外表面上：

a、由两位置向量确定圆弧焊缝的焊接方向；

b、计算焊缝平面方向余弦值

设定焊接所在平面为M，n_x,n_y,n_z为焊缝平面方向余弦值；由M上的任意两向量叉乘可以得到其法向量，将法向量单位化后得到

c、计算焊缝圆心角及单位插补角

由圆心及焊接起点、目标点、辅助点得到三个位置向量设angSA为向量与向量夹角，angAT为向量与向量夹角，angST为向量与向量夹角；由向量的乘法公式可以获得angSA、angAT、angST的值，则由angSA、angAT、angST获得焊缝圆心角θ；

由设定的焊炬摆宽L、焊炬摆幅H及圆弧半径r得到单位插补角θ₀；

d、求取焊缝焊接插补点P_i

根据焊缝圆心角θ和单位插补角θ₀，计算出焊接过程中焊炬摆动次数n；

通过矩阵R左乘焊缝起点P_start坐标得到中间插补点P_i′(x′,y′,z′)的坐标值：

[x′,y′,z′,1]^T＝R[x_s,y_s,z_s,1]^T

其中：

式中C为cosα_i，S为sinα_i，α_i为圆心O₀的单位法向量旋转插补角，n_x、n_y、n_z为单位法向量的方向余弦值，x₀、y₀、z₀为圆心O₀的坐标值；

平面板材上的焊缝焊接插补点由下式获得：

其中：比例系数l₁，由圆弧半径r及摆幅H确定，l₁＝(r+H)/r；

圆柱体上的焊缝焊接插补点由下式获得：

其中，k为方向系数，由位置向量和法向量的关系确定：

其中，简写为简写为则