[发明专利]一种基于随机自适应的焊缝路径规划无示教方法

说明书

一种基于随机自适应的焊缝路径规划无示教方法，包括：使用双目相机获取棋盘格图像，利用棋盘格角点坐标位置求解相机到棋盘格的距离；获取棋盘格角点的坐标位置；运用单应矩阵求解相机坐标位置与机械臂基坐标位置的坐标转换；通过相机拍摄工件焊缝取得RGB图像，并识别焊缝区域；根据采集的RGB图像，获取深度图像生成三维点云；对生成的三维点云进行规划；建立点云路径搜索模型，获得点云路径的目标函数；采用随机自适应搜索算法对点云路径寻优的目标函数进行求解，并输出最优路径。本发明通过建立焊接机器人简化的点云路径搜索模型，实现焊缝路径寻优和控制器无示教的目的。提升工件质量水平，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及的是焊接机器人领域，特别涉及一种基于随机自适应的焊缝路径规划无示教方法。

背景技术

随着工业技术持续发展，工业机器人在生产制造业中发挥着中流砥柱的作用。它是含有多关节和多自由度的机械装备，具有多功能性，可靠稳定性和灵活性等优点，实现零部件的加工与组装。目前，工业机器人广泛地应用在生产流水线上，大幅度降低人力劳动，提升工件质量水平，提高生产效率。焊接机器人是工业机器人的重要组成部分。焊接工艺在工件加工过程中起着重要作用。焊缝焊接的水平直接影响产品质量的优劣。焊接机器人设备是由机器人本体，示教控制器，焊接电机三个部分组成。近些年来，市场上的焊接机器人设备都需要示教控制器，预先遍历工件焊缝的轨迹，然后按照预定轨迹焊接工件焊缝。为了去除焊接机器人的示教环节，焊缝路径规划是将采集焊缝图像、生成三维点云、寻优点云路径、离线编程，传输点云数据和生成CRP指令的方案。根据焊缝路径规划无示教方法，逐点遍历获得焊接机器人运动的最佳路径。针对基于随机自适应的焊缝路径规划问题，主要存在以下问题：

(1)人眼识别焊缝效率太低无法到高精度的识别效果，未能解决焊缝识别的问题。

(2)曲线拟合趋近等方式获取路径轨迹，但是未能解决多点间路径全局最优问题。

(3)使用示教控制器预先遍历工件焊缝的轨迹，然后按照预定轨迹焊接工件焊缝。它未能解决无需预先遍历焊缝轨迹直接焊接的问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于随机自适应的焊缝路径规划无示教方法。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

一种基于随机自适应的焊缝路径规划无示教方法，包括：

S100.使用双目相机获取棋盘格图像，利用棋盘格角点坐标位置求解相机到棋盘格的距离；

S200.焊接机器人在示教模式下获取棋盘格角点的坐标位置；

S300.运用单应矩阵求解相机坐标位置与机械臂基坐标位置的坐标转换；

S400.通过相机拍摄工件焊缝取得RGB图像，并识别焊缝区域；

S500.根据采集的RGB图像，获取深度图像生成三维点云；

S600.采用三次多项式插值法，对生成的三维点云进行规划；

S700.建立点云路径搜索模型，获得点云路径的目标函数；

S800.采用随机自适应搜索算法对点云路径寻优的目标函数进行求解，并输出最优路径；

S900.利用坐标转换生成焊缝轨迹达到无示教效果，离线编程，生成CRP指令。

进一步地，S500中，通过计算立体视觉成像设备获取深度图像，经过坐标转换生成点云数据。

进一步地，坐标转换的内外参数矩阵变换如式(1)所示：