[发明专利]一种带视觉的冗余自由度机器人智能焊接方法

说明书

本发明公开了一种带视觉的冗余自由度机器人智能焊接方法，所述冗余自由度机器人具有水平移动导轨、设置于水平移动导轨上的大负载三轴机器人、串联于大负载三轴机器人上的小负载六轴机器人、设置于小负载六轴机器人末端的3d相机和焊枪。本发明增加了机器人的自由度数量，使其可以灵活的适应于形状复杂、尺寸较大的工件焊接，并排除了水平移动导轨和大负载的三轴机器人对绝对精度的影响，焊接质量仅依赖于小负载的六轴机器人，焊接精度高；同时实现了智能焊接，工件焊接可全程无人员参与。

技术领域

本发明涉及工业机器人智能焊接技术领域，具体为一种带视觉的冗余自由度机器人智能焊接方法。

背景技术

工业机器人智能焊接是利用工业机器人配合视觉相机识别焊缝、焊接路径规划、焊接工艺参数适配等技术完成无人员操作下的自动焊接过程。为保证焊接所需的精度要求，现有的机器人智能焊接技术通常使用的是自由度较少的工业机器人进行焊接。因此，在被焊工件形状复杂或尺寸较大的情况下，由于机器人自由度较少会造成其姿态受限，从而难以满足全位置复杂焊接的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带视觉的冗余自由度机器人智能焊接方法，以满足全位置复杂焊接要求。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种带视觉的冗余自由度机器人智能焊接方法，所述冗余自由度机器人具有水平移动导轨、设置于水平移动导轨上的大负载三轴机器人、串联于大负载三轴机器人上的小负载六轴机器人、设置于小负载六轴机器人末端的3d相机和焊枪，所述焊接方法包括如下步骤：

S1，将被焊工件放置于冗余自由度机器人的焊接区域内；

S2，规划冗余自由度机器人的运动轨迹，即使3d相机沿着待焊工件摆放方向每隔一定距离进行一次拍照，并获取待焊工件的点云图像；

S3，根据S2步骤中获取的点云图像计算焊缝特征信息，将计算出的焊缝特征信息与焊缝理论特征信息比对，找到工件需要的焊接部位，并以此判断焊缝在工件中的位置；

S4，根据焊缝特征信息判断焊缝的方向，控制冗余自由度机器人运动，使3d相机沿着焊缝方向每隔一定距离进行一次拍照，并记录拍照时水平移动导轨的位移变量值和大负载三轴机器人的关节变量值；

S5，根据S3步骤所得的焊缝特征信息在焊接工艺数据库中检索匹配与之对应的焊接工艺数据；

S6，根据所得焊缝特征信息计算焊接路径的控制点的坐标与姿态，利用焊接路径的控制点进行线性插值生成所有焊接路径点，并将S5步骤中得到的焊接工艺数据附加到焊接路径点中；

S7，移动焊枪按照焊接路径点进行焊接，且每移动焊枪至下一个焊接路径点时，保持水平移动导轨的位移变量值和大负载三轴机器人的关节变量值分别与S4步骤拍照所记录水平移动导轨的位移变量值和大负载三轴机器人的关节变量值相同。

进一步的，S3步骤中焊缝特征信息具体包含焊缝的坡口底宽w1、坡口顶宽w2、坡口高度h和坡口角度α，具体计算步骤如下：

S31，通过3d相机拍摄待焊工件的表面，获取工件表面轮廓的点云数据，并通过点云数据拟合出四条直线，四条直线分别是工件顶部所在的直线、焊道坡口两侧所在的直线和焊道坡口底部所在的直线；

S32，计算四条直线的交点确定四个角点，并通过四个角点的坐标计算出焊缝的坡口底宽w1、坡口顶宽w2、坡口高度h和坡口角度α。

进一步的，焊接路径的控制点具体计算方式为：

根据焊接工艺要求，将每层的焊接分为单道焊接和多道焊接；

单道焊接时，焊接路径中控制点为该单道焊接区域的中点位置；

多道焊接时，先按焊接道数将焊接区域等分，焊接路径中控制点设为每个等分焊接区域的中点。