[发明专利]一种焊缝重构方法、智能机器人焊接方法及系统

权利要求书

1.一种焊缝重构方法，其特征在于，用于对第一平面与第二平面之间形成的焊缝进行重构，所述焊缝重构方法包括：

计算所述第一平面的方程与所述第二平面的方程；

定义第一平面为平面ABC，第二平面为平面ABD，其中点A和点B分别表示焊缝的起始点和结束点，点C为第一平面内的任意一点，点D为第二平面内的任意一点；通过向量法求第一平面和第二平面的方程；

平面ABC法向量为：为A点的坐标，为B点的坐标，平面ABC的方程为：

平面ABD的方程为：

式中，表示平面ABD的法向量；

将C点绕轴AB旋转焊接工艺给定的角度得到C’点，C’的坐标为：

式中，表示绕平行于AB轴且过原点的轴旋转角度的变换矩阵，其中，表示坐标平移；表示坐标绕Z轴旋转角度；表示坐标绕Y轴旋转角度；

式中：

焊接平面ABC’的方程为：

式中，表示平面ABC’的法向量；

计算焊枪轴线的方程；其中，将B点绕平面ABC’的过A点的法线旋转设定的倾斜角度，得到B’点，向量AB’即为焊枪轴线；

计算焊枪焊接焊缝时的姿态；其中，根据焊缝AB在机器人基坐标系下的位置确定工具坐标系的X轴或者Y轴，得到工具坐标系的表示，即为焊枪姿态；

计算焊枪位于焊缝的起始点和结束点的位姿。

2.根据权利要求1所述的一种焊缝重构方法，其特征在于，采用向量法计算所述第一平面的方程和所述第二平面的方程。

3.根据权利要求2所述的一种焊缝重构方法，其特征在于，所述焊接平面的法线方向为所述焊缝横向偏移的方向，所述焊枪轴线方向为所述焊缝纵向偏移的方向。

4.根据权利要求1所述的一种焊缝重构方法，其特征在于，根据所述焊接平面和焊缝切线计算所述焊枪轴线的方程。

5.根据权利要求4所述的一种焊缝重构方法，其特征在于，所述计算焊枪轴线所在的方程，具体包括：

将所述结束点绕所述焊接平面的过所述起始点的法线旋转第一角度得到第一点，则所述起始点与所述第一点的连线所在的方程为所述焊枪的轴线所在方程。

6.一种智能机器人焊接作业系统，其特征在于，该焊接作业系统包括：

感知单元，用于获取工件上的特征点的空间位置信息；

决策单元，用于将所述特征点的空间位置信息进行预处理，并执行如权利要求1~5任意一项所述的焊缝重构方法，并将焊枪末端的位姿信息转换为控制信息以驱动执行单元；

执行单元，用于根据所述决策单元输出的控制信息进行焊接操作。

7.根据权利要求6所述的一种智能机器人焊接作业系统，其特征在于，所述将所述特征点的空间位置信息进行预处理包括：计算所述特征点以及形成焊缝的所述第一平面和所述第二平面在机器人基坐标系中的空间信息。

8.根据权利要求6所述的一种智能机器人焊接作业系统，其特征在于，所述感知单元通过视觉或者示教方式，获取工件上特征点的空间位置信息。

9.一种智能机器人焊接作业方法，其特征在于，该焊接作业方法包括：

获取工件上的特征点的空间位置信息；

对所述特征点的空间位置信息进行预处理，并执行如权利要求1~5任意一项所述的焊缝重构方法，并将焊枪末端的位姿信息转换为控制信息；

根据所述控制信息执行焊接操作。

10.根据权利要求9所述的一种智能机器人焊接作业方法，其特征在于，对所述特征点的空间位置信息进行预处理，包括计算所述特征点在所述机器人基坐标系下的位置。