[发明专利]一种工业机器人空间相贯曲线焊接离线编程方法

权利要求书

1.一种工业机器人空间相贯曲线焊接离线编程方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：导入弧焊系统三维模型：在三维软件中建立机器人弧焊系统的三维模型，并将机器人弧焊系统的三维模型导入基于VTK的Viusal Studio离线编程软件，在该软件上完成弧焊系统工作环境的布局；

步骤二：提取焊缝节点位姿信息：在基于VTK的Viusal Studio离线编程软件中，通过鼠标拾取形成曲线焊缝的周边两曲面，在工件坐标系内创建截平面组，通过截平面组与两曲面的交线信息，求得焊接节点位置，并通过主法面二分法求得焊接节点姿态；

步骤三：焊缝轨迹规划：首先在工件坐标系下，根据节点位姿沿焊缝曲线实现位置和姿态离散化，再经坐标系转换变换到机器人基坐标系，实现焊缝笛卡尔空间轨迹规划；

步骤四：机器人运动仿真：在基于VTK的三维虚拟仿真环境下，采用函数vtktube显示步骤三得到的焊缝相贯曲线，即机器人的运动虚拟轨迹，通过机器人运动学逆解得到机器人运动过程中所需的关节角序列，进行运动仿真；

步骤五：生成机器人运动程序代码：根据选定机器人的程序特点，将机器人基坐标系、工件坐标系和焊枪坐标系的齐次矩阵转换成对应空间姿态描述形式，在转换完之后，按照选定机器人的运动控制程序代码编写的语言规则进行生成相应的程序文件。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人空间相贯曲线焊接离线编程方法，其特征在于，所述步骤一中支持导入的弧焊系统三维模型文件格式包括IGES、STEP、OBJ、STL，导入的三维模型通过VTK位姿变换函数实现离线编程工作环境的布局。

3.根据权利要求1所述的一种工业机器人空间相贯曲线焊接离线编程方法，其特征在于，所述步骤二中，所述焊接节点位置坐标数据的提取步骤包括确定截平面的法向量、确定截平面的始末平面位置和确定焊接节点位置；所述节点姿态数据的提取步骤包括确定焊接节点在焊缝周边两曲面上对应的初始法向量、确定节点姿态矩阵各分量。

4.根据权利要求1所述的一种工业机器人空间相贯曲线焊接离线编程方法，其特征在于，所述步骤三中，所述位置离散化方法采用由焊接节点构造焊缝的B样条拟合曲线来实现；所述姿态离散化方法是利用四元数样条插值对节点运动姿态数据进行球面线性插值来实现。

5.根据权利要求1所述的一种工业机器人空间相贯曲线焊接离线编程方法，其特征在于，所述步骤四的仿真过程中进行碰撞检测和关节角超限检测，判断运行轨迹的合理性。