[发明专利]一种弧焊机器人空间圆弧摆焊插补方法

摘要

本发明公开了一种弧焊机器人空间圆弧摆焊插补方法，该方法在空间圆弧线插补方法的基础上，得到在圆柱面和平面上交替摆动的焊接轨迹，采用“L”型摆焊的方式，焊接轨迹在圆柱表面和平面之间交替进行，由于轨迹的起点终点和圆弧轨迹所在的平面都是通过示教确定的，所以底部的平面板件可以是空间的任意姿态，可以对摆焊轨迹进行加减速规划，从而得到很好的摆焊性能。

主权项

1.一种弧焊机器人空间圆弧摆焊插补方法，用于平板焊件与圆柱形焊件的焊接，其特征在于，摆焊轨迹在平板面和圆柱面之间交替进行并且总是紧贴焊件表面，具体包括以下步骤：A.通过机器人示教确定以下参数：焊接起点P_s＝(x_s，y_s，z_s)，焊接终点P_e＝(x_e，y_e，z_e)，圆弧中间参考点P_m＝(x_m，y_m，z_m)，三点不共线，确定圆弧机器人基坐标系原点为(0，0，0)，圆弧所在平面即平板所在的平面，圆柱面与之垂直；B.获得圆柱面上的插补点坐标和平板面上的插补点坐标：a)根据示教的三个点P_s、P_m、P_e，计算出圆弧的半径r、起点对应圆心角α、圆弧长L以及基坐标系{B}到圆弧平面坐标系{U}的变换矩阵b)设平板面摆焊轨迹上的点为P'，圆柱面摆焊轨迹上的点为P”，摆焊轨迹曲线的函数为y＝f(x)，摆焊轨迹曲线弧长公式为l＝l(x)，在任何时刻圆弧上总有一个点P与P'对应，二者之间距离最短，PP'连线垂直于圆弧的切线，P、P'和圆心O共线；以圆弧上的点P为原点建立坐标系{V}，x轴与圆弧切线共线，指向插补前进方向，y轴指向PP'方向，坐标系{V}的x轴和圆弧坐标系{U}的x轴之间的夹角为ω，ω∈[0,2π]；坐标系{U}先绕z轴旋转ω，再沿y轴平移r得到坐标系{V}，ω在大小上等于OP连线与坐标系{U}y轴的夹角：ω＝α‑lt/r‑0.5π其中α是圆弧起点对应的圆心角α∈[0,2π]，lt是当前插补点对应的圆弧段长度lt∈[0,L]，通过下式得到：式中Δs是单个周期插补的位移，f'(x)是函数y＝f(x)的导数，坐标系{U}到坐标系{V}的变换矩阵为：P'在坐标系{V}上的坐标值为：P'在基坐标系{B}的坐标值可以通过下式得到：P”在坐标系{V}上的坐标值为：P'在基坐标系{B}的坐标值通过下式得到：