[发明专利]一种弧焊机器人焊缝跟踪姿态调整方法

说明书

本发明公开了一种弧焊机器人焊缝跟踪姿态调整方法，包括步骤：步骤1、针对不同的焊缝类型，在焊缝轨迹上建立焊缝坐标系；步骤2、建立机器人焊枪工具坐标系与焊缝坐标系的关系，采用位置伺服控制方式调整焊枪姿态；步骤3、采用图像伺服控制方式，根据图像中检测的焊缝点的横坐标P_x(t)与图像中心的横坐标C_x的差值大小调整焊枪坐标系的Z轴旋转量，实现焊枪姿态的调整。本发明提出的方法同时考虑了焊接工艺角及传感器视场对中的情况，能够保证跟踪过程的连续稳定及焊接质量的稳定性。

技术领域

本发明涉及机器人控制领域，具体指一种基于结构光视觉传感器的弧焊机器人焊缝跟踪姿态调整方法。

背景技术

焊接是机器人的主要应用之一，目前的焊接机器人以示教再现和离线编程为主，缺乏对环境的适应能力，当工件尺寸误差和定位误差较大，以及焊接轨迹较复杂时，机器人在执行初始程序时将无法保证焊接的质量。为了使弧焊机器人生产自动化、柔性化，采用视觉传感器是解决上述问题的一种较好的方式。

结构光视觉传感是一种非接触式的传感方式，具有较高的速度和精度，能够满足焊接应用要求。结构光视觉传感器主要由相机，镜头，激光器，滤镜等结构组成，一般安装在机器人的焊枪上，工作时，激光线照射到焊缝位置处，相机采集图像，通过一系列图像处理实现焊缝的识别，然后通过传感器与机器人的手眼关系，获取焊缝点在机器人坐标下的位置，获得的位置即可用于机器人的跟踪控制。

对于非直线焊缝轨迹，焊缝跟踪时一般采用基于位置的伺服控制方式以保证跟踪轨迹的准确性。对于非直线焊缝轨迹，在焊缝跟踪时，除了考虑跟踪的准确性以外，还需要关注两个方面，一方面是焊接的姿态，焊接姿态对焊接质量影响巨大；另一方面是跟踪的连续性，即传感器能够连续检测到焊缝点。

发明内容

本发明提出一种基于结构光视觉传感器的弧焊机器人焊缝跟踪姿态调整方法，可以应对较复杂的焊缝轨迹，提高焊缝跟踪过程中焊接姿态的连续性和稳定性，提高焊接的质量。

本发明采用的技术方案如下：

一种弧焊机器人焊缝跟踪姿态调整方法，包括步骤：

步骤1、针对不同的焊缝类型，在焊缝轨迹上建立焊缝坐标系；

步骤2、建立机器人焊枪工具坐标系与焊缝坐标系的关系，采用位置伺服控制方式调整焊枪姿态；

步骤3、采用图像伺服控制方式，根据图像中检测的焊缝点的横坐标P_x(t)与图像中心的横坐标C_x的差值大小调整焊枪坐标系的Z轴旋转量，实现焊枪姿态的调整。

进一步地，所述的步骤1具体包括：

步骤11、将传感器检测的焊缝点的切线方向作为焊缝坐标系初始的Y方向，焊缝坐标系的Z方向通过焊接需要的工作角进行确定，则焊缝坐标系X方向可以通过向量叉乘得到：

X＝Z×Y；

步骤12、由于Z方向需要考虑焊接时的工艺角，故Z方向与初始的Y方向不一定垂直，此时利用求出的X方向再重新计算Y方向：

Y＝X×Z

步骤13、此时X，Y，Z方向相互垂直，于是可得到焊缝点序列的连续焊缝坐标系H_i＝(X_i,Y_i,Z_i)，i为焊缝点序列。

进一步地，所述的步骤2具体包括：