[发明专利]一种基于空间变换原理的摆焊方法

说明书

本发明公开一种基于空间变换原理的摆焊方法，包括以下步骤：步骤1、摆动平面模型的建立；步骤2、平面摆动点的计算；步骤3、真实摆动点的求解。可以克服上述摆弧方案缺点，实现多种控制参数输入，完成复杂的圆弧轨迹摆焊。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种基于空间变换原理的摆焊方法。

背景技术

摆弧运动是进行弧焊作业时特有的一种运动形式,用摆弧技术进行宽焊缝或空间中焊缝焊接,焊接效果更好，同时该技术也是实现焊接自动化的重要技术之一。摆弧技术作为焊接机器人的关键技术，相关算法大多是保密的，公开的相关资料较少，哈尔滨工业大学的杨海涛提出了基于空间矢量位置法的摆弧运动方案，可以实现基础的空间摆弧运动。华中科技大学的熊烁针对这个问题提出了一种基于轨迹叠加思路的运动方案，但并未深入介绍。这些算法虽然都能完成摆焊的基础动作，但是均有着输入参数少，摆动轨迹简单，运算量大的特点。

发明内容

本发明提出了一种基于空间变换原理的摆焊方法，可以克服上述摆弧方案缺点，实现多种控制参数输入，完成复杂的圆弧轨迹摆焊。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术发方案：

一种基于空间变换原理的摆焊方法，包括以下步骤：

步骤1、摆动平面模型的建立

(1)首先建立摆动基础平面XOY，摆动节点将根据摆动参数在摆动基础平面求解，之后再经过变换映射到真实摆动平面；XOY平面经过平移并绕动坐标系旋转三次旋转得到真实摆动平面，这三次旋转依次是，先绕着Z轴旋转对应角度α，然后绕Y轴旋转β，最后绕着X轴旋转γ，

(2)求解摆动平面的变换矩阵，假设示教三点的坐标分别为P_A(x_A,y_A,z_A)、P_B(x_B,y_B,z_B)和P_c(x_c,y_c,z_c)，且AC两点的距离d_xy≠0，分别对α，β，γ求解。根据几何关系可知：

α＝atan2(y_b-y_a，x_b-x_a)   (1)

设线段AB的长度为d，则：

经过绕Z轴旋转α，及绕Y轴旋β两次旋转后，新坐标系的Z轴指向的单位向量新坐标系的X轴指向的单位向量为分别为：

设真实摆动平面的法向量为N，则：

由(4)、(5)、(6)可得

求解出(α，β，γ)之后，可得由基础平面到摆动平面的旋转矩阵：

在建立模型时，假设条件是d_xy≠0，当d_xy＝0时，此时旋转矩阵有两种情况：

当Z_C＞Z_A时：

当Z_C＜Z_A时：