[发明专利]一种激光机器人加工自适应定位方法

说明书

本发明公开了一种激光机器人加工自适应定位方法，属于机器人控制技术领域，所述方法包括：通过传感器获得待加工材料的结构光数据；基于所述结构光数据，获得激光与目标点的偏差角度；基于所述偏差角度、以及待加工材料的散射和吸收系数，获得目标点的进给量；基于所述进给量和偏差角度，生成激光机器人的运动轨迹。基于材料的散射和吸收系数、以及结构光数据，获得与目标点的偏差角和进给量，并生成激光机器人运动轨迹/自适应路径，提高加工的准确性。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，具体涉及一种激光机器人加工自适应定位方法。

背景技术

随着激光智能制造技术的发展，越来越多的需要激光机器人实现自动化生产，自适应定位技术将发挥巨大作用。激光机器人加工复杂形状的材料时,材料表面各处与激光机器人执行端的相对距离不一,尤其是，当激光机器人加工过程中无法基于待加工材料的特性和形状进行自适应轨迹规划，无法适用于各类加工场景。如何利用传感器对加工过程进行实时监测,在激光加工过程中根据加工需求进行自适应轨迹规划并进行运动补偿,以实现激光机器人加工自适应定位,成为提高机器人辅助激光加工效果目前面临的技术瓶颈。

传统的自适应加工定位系统如专利CN1034404C在激光加工头上使用电容调高器进行自适应调节和控制，但这种自动定位方法是接触性的,精度和反馈速度均较低，并且对待加工材料会造成较大的损伤；专利CN105252144B中激光切割头能够自动寻找加工位置，但是此方法无法在不同的材料中实现自适应定位；专利CN109604830B中主动激光视觉引导机器人激光焊接，但这种方法不适用于引导机器人自适应定位激光加工具有复杂且狭窄的缝隙的材料；专利CN110960318B可实现CT引导机器人自适应定位自动穿刺，但是CT扫描产生放射线会对操作员以及材料产生辐射伤害。

为了解决上述方法存在的缺点,文章《碳化钨微工具上氮化钛涂层的激光去除过程监测》(Laser removal of TiN coatings from WC micro-tools and in-processmonitoring，November 2010，OpticsLaser Technology42(8):1233-1239，S.MarimuthuA.M.Kamara D.Whitehead P.Mativenga L.Li)提出了通过非接触传感技术进行自适应定位，但是其材料适配性不足，这大大限制其检测定位的精度。然而通过低功率输出非接触式的光学传感器反馈结构光数据求解并转换为激光机器人可识别的运动程序文件，自适应构建基于材料属性特征和目标去除量的机器人变速运动规划难度较大。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种激光机器人加工自适应定位方法，基于结构光数据的精确定位和待加工材料属性，计算进给量，并生成激光机器人加工的自适应路径，提升加工的准确性。

本发明公开了一种激光机器人加工自适应定位方法，所述方法包括：通过传感器获得待加工材料的结构光数据；基于所述结构光数据，获得激光与目标点的偏差角度；基于所述偏差角度、以及待加工材料的散射和吸收系数，获得目标点的进给量；基于所述进给量和偏差角度，生成激光机器人的运动轨迹。

优选的，所述进给量表示为：

U＝cos2θ

其中，θ为偏差角度，L为进给量，μ_s为散射系数，μ_a为吸收系数，h为激光通过聚焦镜组的焦距，Δ为常数，U为光学传感器反馈的物理量，F描述的是光的角度依赖性。

优选的，约束激光机器人运动的方法：

基于五次多项式插值法，建立起始点和终点的约束条件，所述约束条件包括角度、角速度和角加速度的约束；

基于所述约束条件，进给量和偏差角度，生成激光机器人的运动轨迹。