[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接机器人圆弧焊缝的摆焊方法，具体是说涉及一种焊接机器人焊接圆弧焊缝的空间三角摆焊方法。

背景技术

焊接机器人不仅要求能用于直线和圆弧焊缝的焊接，在焊缝较大或特殊焊接工艺要求下往往会用到摆焊。摆焊是指焊炬沿着焊缝方向以特定角度周期性左右摆动进行焊接，以增大焊珠宽度，从而提高焊接强度和焊接效率的一种焊接方法，它在自动化焊接设备中已经得到了广泛的应用。根据摆焊运条的形状可将摆焊分为锯齿摆焊、正弦摆、三角摆焊及圆形摆焊。三角摆焊是指焊炬末端沿着焊接方向做连续的三角形运动，并不断沿着焊接方向进给，从而实现摆动焊接的一种焊接方式，它在焊接工艺中具有广泛的应用。

中国专利申请201310507312.7公开了一种弧焊机器人双平面摆弧轨迹的规划方法，它基于时间连续的规划方法来确定弧焊机器人的双平面摆弧轨迹。首先，获取焊接的起点、终点及两个摆弧平面内的任意两点的位姿信息，然后设定加速度时间比例ratio、最大加速度Amax及最大速度Vmax。然后，通过积分求出起点到终点方向位置与时间的函数关系，根据正弦函数公式，确定摆弧平面内的位置规划；再经过矩阵变换，将摆弧平面内的位置点转换成机器人基坐标系下的位置点，从而控制机器人进行摆弧运动。但是此方法要求焊枪的进给方向必须为工具坐标系Z轴正方向，降低了用户使用的灵活性；并且它只能用于双平面的直线摆焊，存在极大的使用局限性。

文章《弧焊机器人摆焊方法的研究》提出了一种平面三角摆焊的实现方法，但它只能应用于直线型摆焊，后面提出的空间摆焊方法同样只能用于直线摆焊，在焊接的使用中存在很大的局限性。其后面提到的“五点图形示教法”要根据多种情况分别求取中间插补点，计算过于繁琐。

发明内容

本发明的发明目的，在于克服现有技术存在的缺陷，提出了一种焊接机器人焊接圆弧焊缝的空间三角摆焊方法，拓展了机器人摆动焊接的使用场合，提高焊接效率，改善焊接工艺。

圆弧焊缝三角摆焊包括平面圆弧三角摆焊和空间圆弧三角摆焊。平面圆弧三角摆焊如附图1所示，指的是圆弧焊缝的两侧均为平面板材的摆焊。空间圆弧三角摆焊附图2所示，是指平面与圆柱体间的圆弧焊缝的摆焊。

本发明为实现发明目的所采用的技术方案是，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：

1、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。

2、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(一般称为焊接底板)，偶数插补点在圆柱体外表面上。

a、确定圆弧焊缝的焊接方向

通过焊接起点、目标点和辅助点位置信息，可得位置向量由两位置向量确定焊缝方向。

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