[发明专利]一种基于ROS系统的焊接机器人系统及工作方法

权利要求书

1.一种基于ROS系统的焊接机器人系统的工作方法，其特征在于：所述基于ROS系统的焊接机器人系统包括：

焊接机械臂，位于焊台一侧，焊接机械臂末端连接单目视觉系统，单目视觉系统连接上位机；

双目视觉系统，位于焊接机械臂上方空间并与上位机连接，用于获取焊台中工件的图像信息并传递给上位机；

上位机，被配置为：根据双目视觉系统获取的工件图像信息得到当前焊缝信息，根据工件特征信息和当前焊缝信息与上位机中的数据库对比，确定工件的三维焊缝信息和焊接工艺信息，得到焊接基准路径并控制焊接机械臂沿焊接基准路径扫描焊缝；根据单目视觉系统中的激光传感器发出的线结构光，扫描焊缝获取的图像信息与焊接基准路径对比更新焊缝三维位置信息，重新规划焊接轨迹后控制焊接机械臂执行焊接；

所述上位机安装ROS操作系统，通过ROS系统内功能包的形式整合机器人功能包、视觉系统功能包、可视化界面功能包以及专家系统功能包；专家系统功能包内含有焊接工艺数据库、焊接工件轨迹数据库、焊道参数数据库以及Python编写的智能推断算法，其中焊接工件轨迹库储存着焊件的三维模型以及焊件上需要焊接的轨迹路线，方便机械臂在焊接时的粗定位和参考；

具体的工作方法包括：

根据双目视觉系统获取的图像信息判断是否存在工件，若存在则根据工件图像信息识别工件的特征信息，并将特征信息和工件坐标位置信息传递给上位机，完成焊接粗定位并粗定位信息传递给焊接机械臂；

根据工件图像信息得到当前焊缝信息，将工件的特征信息和当前焊缝信息与上位机中的数据库对比，确定工件类型和工件对应的三维焊缝信息和焊接工艺信息，得到焊接基准路径传递给焊接机械臂；

根据数据库中确定的工件类型得到供参考的焊接工艺参数传递到上位机的显示界面中；根据实际需求修改焊缝特征和工艺参数；根据焊接参数初始化焊枪的电源状态，初始化后焊接机械臂返回标志位；

机械臂根据接收到的粗定位信息和焊接基准路径扫描焊缝，执行焊接机械臂焊接轨迹规划，具体为：

焊接机械臂在不起弧状态下执行至少一次焊接轨迹运动；

根据单目视觉系统中的激光传感器发出的线结构光，沿匹配到的焊接基准路径扫描至少一次，获取焊缝图像信息；

通过扫描获取的当前焊缝位置信息与焊接基准路径对比，更新焊缝信息，补偿粗定位误差；

焊缝信息经补偿后，焊缝的三维位置信息得到更新，利用重新规划后的焊接轨迹控制焊接机械臂执行焊接。

2.如权利要求1所述的一种基于ROS系统的焊接机器人系统的工作方法，其特征在于：所述焊台分别连接焊丝桶和运输带，运输带一侧设有码垛机械臂，运输带连接控制柜。

3.如权利要求1所述的一种基于ROS系统的焊接机器人系统的工作方法，其特征在于：所述双目视觉系统包括连接在焊台上的相机支架，相机支架顶端连接双目相机。

4.如权利要求1所述的一种基于ROS系统的焊接机器人系统的工作方法，其特征在于：所述单目视觉系统包括连接在焊接机械臂末端焊枪处的单目相机，单目相机一侧连接激光发射器，激光发射器发射出线结构光。

5.如权利要求1所述的一种基于ROS系统的焊接机器人系统的工作方法，其特征在于：所述焊枪连接在焊接机械臂末端的执行器上，与焊接机械臂坐标系具有固定的转换矩阵，单目相机和激光发射器均与焊枪具有固定的坐标系变换。

6.如权利要求1所述的一种基于ROS系统的焊接机器人系统的工作方法，其特征在于：焊接过程中，单目视觉系统获取工件热变形造成的误差，得到误差特征信息；当特征点符合当前焊缝路径则依据当前路径继续执行焊接，若不符合则执行热变形修正。