[发明专利]一种焊接机器人焊接圆弧焊缝的空间三角摆焊方法

摘要

本发明涉及机器人焊接领域，提供了一种焊接机器人焊接圆弧焊缝的空间三角摆焊方法。该方法为机器人焊枪沿着圆弧焊缝方向做连续的空间三角形摆动，并不断向前移动，从而实现空间圆弧焊缝的三角摆动焊接。本方法在运动内核上层进行插补规划，利用直线拟合圆弧焊缝的空间焊接路径，算法简单且通用性好。本发明适用于圆柱体与平板之间的空间圆弧形焊缝的三角摆焊接，使用灵活性高，不仅适用于弧焊机器人的空间圆弧三角摆焊，也可用于其他能够进行直线运动的焊接装置。

主权项

一种焊接机器人焊接圆弧焊缝的空间三角摆焊方法，其步骤如下：A、确定以下参数：焊接起点坐标Pstart(xs,ys,zs)、目标点坐标Ptarget(xt,yt,zt)(焊接终点)、辅助点坐标Paux(xa,ya,za)，该辅助点为焊接起点和终点间圆弧焊缝上任意一点；辅助点坐标Paux1(xa1,ya1,za1)，该辅助点为圆柱体外表面上的任意一点，圆弧焊缝的圆心为O0(x0,y0,z0)、半径为r；机器人基坐标系原点为O(0,0,0)；焊炬摆幅H、焊炬摆宽L；B、根据摆幅和摆宽计算焊接插补点Pi,i＝1,2…n,其中，奇数插补点在平面板材上，偶数插补点在圆柱体外表面上：a、由两位置向量确定圆弧焊缝的焊接方向；b、计算焊缝平面方向余弦值设定焊接所在平面为M，nx,ny,nz为焊缝平面方向余弦值；由M上的任意两向量叉乘可以得到其法向量，将法向量单位化后得到c、计算焊缝圆心角及单位插补角由圆心及焊接起点、目标点、辅助点得到三个位置向量设angSA为向量与向量夹角，angAT为向量与向量夹角，angST为向量与向量夹角；由向量的乘法公式可以获得angSA、angAT、angST的值，则由angSA、angAT、angST获得焊缝圆心角θ；由设定的焊炬摆宽L、焊炬摆幅H及圆弧半径r得到单位插补角θ0；d、求取焊缝焊接插补点Pi根据焊缝圆心角θ和单位插补角θ0，计算出焊接过程中焊炬摆动次数n；通过矩阵R左乘焊缝起点Pstart坐标得到中间插补点Pi′(x′,y′,z′)的坐标值：[x′,y′,z′,1]T＝R[xs,ys,zs,1]T其中：式中C为cosαi，S为sinαi，αi为圆心O0的单位法向量旋转插补角，nx、ny、nz为单位法向量的方向余弦值，x0、y0、z0为圆心O0的坐标值；平面板材上的焊缝焊接插补点由下式获得：其中：比例系数l1，由圆弧半径r及摆幅H确定，l1＝(r+H)/r；圆柱体上的焊缝焊接插补点由下式获得：其中，k为方向系数，由位置向量和法向量的关系确定：其中，简写为简写为则