[发明专利]一种平面曲线焊缝的机器人摆焊轨迹生成方法

权利要求书

1.平面曲线焊缝位于平行于世界坐标系O_WX_WY_WZ_W的O_WX_WY_W平面的平面内，平面曲线焊缝轨迹用P_b，j(x_b，j，y_b，j，z_s+Δz_b，j)表示，其中，j为非负整数，0≤j≤M-1，M为焊缝轨迹中轨迹点的个数，(x_b，j，y_b，j，z_s+Δz_b，j)为轨迹点P_b，j在世界坐标系O_WX_WY_WZ_W下坐标，z_s为焊缝所在平面的Z_W轴坐标，Δz_b，j为轨迹点P_j的Z_W轴偏差，基准焊接速度为v，一种平面曲线焊缝的机器人摆焊轨迹生成方法，包括如下步骤：

S1对焊缝轨迹P_b，j(x_b，j，y_b，j，z_s+Δz_b，j)进行插值，得到焊缝轨迹插补点集P_i(x_i，y_i，z_s+Δz_i)，i为非负整数，0≤i≤N-1，N为焊缝轨迹中插补点的个数，N＝k·M，k为插补倍数，取值为正整数；

S2对于焊缝轨迹的一个插补点P_i(x_i，y_i，z_s+Δz_i)，建立运动坐标系T；

S3定义焊枪到达P₀的时刻为0时刻，即t₀＝0，计算到达轨迹点P_i的时间t_i：

其中，i为正整数，1≤i≤N-1，N为焊缝轨迹中轨迹点的个数；

S4在运动坐标系T内计算摆动增量：

在运动坐标系T内计算P_i(x_i，y_i，z_s+Δz_i)对应的摆动增量其中

其中，函数f_x、f_y和f_z由摆焊类型、摆焊幅度和频率以及焊接速度决定；

S5生成世界坐标系W内的摆焊运动轨迹P′_i(x′_i，y′_i，z′_i)；

S6对焊缝轨迹中的每一个轨迹点，重复S2-S5的过程，可以得到所有的摆焊运动轨迹点集P′_i(x′_i，y′_i，z′_i)，i为非负整数，0≤i≤N-1，即为摆焊轨迹。

2.根据权利要求1所述的一种平面曲线焊缝的机器人摆焊轨迹生成方法，其特征在于，所述步骤S2中建立运动坐标系T，又包含如下步骤：

S2.1以当前插补点P_i(x_i，y_i，z_s+Δz_i)的位置作为运动坐标系T的原点o；

S2.2运动坐标系T的z轴与Z_W轴同向；

S2.3运动坐标系T的x轴为焊缝插补轨迹在z＝0平面上的投影轨迹的切线方向，其方向角为θ_z；

S2.4运动坐标系T的y轴由右手定则来确定。

3.根据权利要求1所述的一种平面曲线焊缝的机器人摆焊轨迹生成方法，其特征在于，所述步骤S4中在运动坐标系T内计算摆动增量，可以通过f_z来实现变速度焊接。

4.根据权利要求1所述的一种平面曲线焊缝的机器人摆焊轨迹生成方法，其特征在于，所述步骤S5中生成世界坐标系W内的摆焊运动轨迹，又包含如下步骤：

S5.1世界坐标系W与运动坐标系T之间的平移矩阵T_TW为[x_i，y_i，z_s+Δz_i]^T；

S5.2运动坐标系T绕z轴旋转θ_z角之后，两个坐标系三个坐标轴同向，计算旋转矩阵R_TW；

S5.3摆焊运动轨迹P′_i(x′_i，y′_i，z′_i)表示如下：

[x′_i，y′_i，z′_i]^T＝R_TW·[d_x，i，d_y，i，d_z，i]^T+[x_i，y_i，z_s+Δz_i]^T。