[发明专利]基于电弧传感和位置前馈的机器人焊缝跟踪算法

说明书

基于电弧传感和位置前馈的机器人焊缝跟踪算法，所述跟踪算法包括以下步骤：控制器将标准焊接曲线输入机器人，机器人带动焊枪沿标准焊接曲线路径向前运动的同时还使焊枪沿垂直焊缝的方向进行摆动；接收电弧传感器在焊枪沿垂直焊缝的方向摆动过程中的测量得到的实时电弧电压和焊接电流；根据接收的实时电弧电压和焊接电流来计算焊接回路的实时阻抗值；对实时阻抗值进行积分，以获取左右阻抗差值和高低阻抗差值；对左右阻抗差值和高低阻抗差值进行处理，分别乘以一个系数以获取左右偏差调整值和高低偏差调整值。

技术领域：

本发明涉及基于电弧传感和位置前馈的机器人焊缝跟踪算法。

背景技术：

电弧焊，是指以电弧作为热源，利用空气放电的物理现象，将电能转换成焊接所需要的热能和机械能，从而达到连接金属的目的；主要方法有焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等，它是应用最广泛、最重要的焊接方法，占焊接生产总量的60％以上。

电弧焊可分为手工电弧焊、半自动电弧焊、自动电弧焊；自动电弧焊通常是指埋弧自动焊-在焊接部位覆有起保护作用的焊剂层，由填充金属制成的光焊丝插入焊剂层，与焊接金属产生电弧，电弧埋藏在焊剂层下，电弧产生的热量熔化焊丝、焊剂和母材金属形成焊缝，其焊接过程是自动化进行的，属于新兴的一种焊接技术。

随着工业自动化和智能化的发展，机器人在各行各业的应用越来越多。而国产机器人起步较晚，与国际品牌上存在一定的差距。目前国产机器人在电弧焊领域的应用主要瓶颈为缺少成熟稳定的跟踪系统；由于该瓶颈的制约，目前国产机器人在电弧焊领域的应用只能对工件的预制和定位环节提出更高的要求，但往往这种过高的精度要求对于被焊工件是过度的精度要求，从而造成较大的浪费；现有常用的跟踪工艺分别为电弧跟踪和激光跟踪，由于电弧跟踪的成本更为低廉，所以电弧跟踪的普及程度更高；电弧传感作为焊缝跟踪的传感方式具有系统结构简单，传感位置与焊接位置重合等优点，但是也具有信噪比小、精度差、跟踪参数调整困难等缺点。

发明内容：

本发明实施例提供了基于电弧传感和位置前馈的机器人焊缝跟踪算法，针对在焊接过程中产生的旋转偏差、平移偏差和形变偏差进行跟踪补偿，控制器根据电弧传感器测量的偏差信号对当前焊接点进行调整的同时还对焊缝曲线的空间方程进行调整，从而实现对焊缝曲线上未焊接点的偏移量进行预判，进一步实现焊缝偏差的前馈调整，避免对工件过度精度要求，调整简便，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

基于电弧传感和位置前馈的机器人焊缝跟踪算法，所述跟踪算法包括以下步骤：

控制器将标准焊接曲线输入机器人，机器人带动焊枪沿标准焊接曲线路径向前运动的同时还使焊枪沿垂直焊缝的方向进行摆动；

接收电弧传感器在焊枪沿垂直焊缝的方向摆动过程中的测量得到的实时电弧电压和焊接电流；

根据接收的实时电弧电压和焊接电流来计算焊接回路的实时阻抗值；

对实时阻抗值进行积分，以获取左右阻抗差值和高低阻抗差值；

对左右阻抗差值和高低阻抗差值进行处理，分别乘以一个系数以获取左右偏差调整值和高低偏差调整值；

根据计算得到的左右偏差调整值和高低偏差调整值对焊枪的当前运动轨迹进行调整，同时至少保存6个调整后的轨迹点；

将存储的调整后轨迹点的坐标值代入运动轨迹方程，计算出旋转偏移向量(a,b,c,α,β,γ)，其中，a、b、c分别为实际焊接路径与控制器中存储的标准焊接曲线沿x轴、Y轴、Z轴的平移量；α、β、γ分别为实际焊接路径与控制器中存储的标准焊接曲线以原点为中心、沿x轴、Y轴、Z轴的旋转偏移量；

根据得到的旋转偏移向量对控制器中存储的标准焊接曲线进行偏移变换，实现对焊缝偏差的前馈调整。