两维叁维激光焊缝寻位跟踪器
西德ASEA机器人公司近来研制了一种机器人激光焊缝寻位跟踪器。可用于电弧焊及电阻焊、等离子弧切割等加工的***体寻位工作。 寻位器包括一个激光传感器,一个和S。控制器、机器人配套的微处理机。它特别适用于0.76mm薄板焊接和短小或加工周期极短的焊缝的寻位工作。 寻位器上使用的光学传感器清晰度为0.05mm,测量距离为175mm,宽度为33mm,定位精度为土口.4mm。在寻位过程中,沿接缝的起...&
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传真：010-[发明专利]一种机器人焊接自动寻位方法在审
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【说明书】：
技术领域本发明属于自动化焊接领域，具体涉及一种机器人焊接自动寻位方法。背景技术当前工业机器人已广泛应用于焊接领域。机器人的动作程序一般通过示教获得，这种方法存在着复杂工件示教繁琐和对工件的装夹精度要求比较高的不足。现有技术通常采用离线编程技术解决示教的繁琐问题以及采用电弧跟踪或触摸传感等方式降低对工件装夹精度的要求，但是这些解决方法不完全适用田子型工件的焊接，在焊接田字形工件时，对机器人的示教需要花费大量时间逐个网格对机器人进行示教，在网格数量多时需进行大量不必要的机械重复示教工作，不利于机器人的自动化。发明内容发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种只需进行简单示教的机器人焊接自动寻位方法。技术方案：一种机器人焊接自动寻位方法，包括如下步骤：(1)建立工件坐标系；(2)将工件划分为田字形，设置工件的长L、宽W，以及长、宽方向上的单元格数m、n和寻位高度z1；(3)确定寻位路径，所述寻位路径包括多个直角拐点和平行于工件的长或宽所在直线的寻位路段且不与单元格的任一边界线重合；寻位路径分为用于获取工件单元格横向信息的横向寻位路径和用于获取工件单元格纵向信息的纵向寻位路径，横向寻位路径和纵向寻位路径均呈“S形”或“2形”；(4)计算工件坐标系下横向寻位路径和纵向寻位路径中起点、终点以及各直角拐点的坐标值，得出寻位路径的坐标轨迹；(5)焊接机器人根据寻位路径的轨迹坐标分别进行横向寻位和纵向寻位，记录激光传感器输出信号发生变化时机器人的坐标即经过的网格边缘坐标；(6)根据步骤(5)中记录的网格边缘坐标确定网格轮廓；(7)根据网格轮廓进行焊接路径规划，生成焊接准备点和焊接规避点，焊接规避点；(8)按照步骤(7)中规划的焊接路径执行焊接任务。进一步的，步骤(1)所述工件坐标系以工件的下边沿为横坐标x轴，工件的左边沿为纵坐标y轴，工件的左下拐角点为原点O，过O点且垂直于xOy平面的直线为z轴。进一步的，步骤(3)中所述横向寻位路径包括四个直角拐点和三段平行于工件坐标系中横坐标的寻位路段，其起点的纵坐标在工件的第一行单元格所在的纵坐标范围内，其终点的纵坐标在工件的最后一行单元格所在的纵坐标范围内；或者起点与终点调换；所述纵向寻位路径包括四个直角拐点和三段平行于工件坐标系中纵坐标的寻位路段，其起点的横坐标在工件的最后一列单元格所在的横坐标范围内，其终点的横坐标在工件的第一列单元格所在的横坐标范围内；或者起点与终点调换。进一步的，步骤(4)中所述横向寻位路径的起点为P1，四个直角拐点依次为P2、P3、P4、P5，终点为P6；纵向寻位路径的起点为P7，四个直角拐点依次为P8、P9、P10、P11，终点为P12；在步骤(1)中建立的工件坐标系下各点的坐标分别为：P1(-a,L-b,z1)；P2(W+a,L-b,z1)；P3(W+a,c,z1)；P4(-a,c,z1)；P5(-a,b,z1)；P6(W+a,b,z1)；P7(W-a,-b,z1)；P8(W-a,L+b,z1)；P9(d,L+b,z1)；P10(d,-b,z1)；P11(a,-b,z1)；P12(a,L+b,z1)；其中，a∈(0，W/2)，b∈(0，L/2)，c∈(L/2，L*3/4)且c≠k*m，k∈N；d∈(W/4，W/2)且d≠k*n，k∈N。进一步的，所述a＝W/2n，b＝L/2m，c＝L/2+L/4m，d＝W/2-W/4nn。进一步的，步骤(4)中所述横向寻位路径的坐标轨迹即沿P1-&P2-&P3-&P4-&P5-&P6的坐标轨迹，纵向寻位路径的坐标轨迹即沿P7-&P8-&P9-&P10-&P11-&P12的坐标轨迹。进一步的，步骤(6)中的计算方法为：(6.1)自动寻位获取工件上单条边的三个关键位置点，轮流选取其中两点确定这两点所在的直线方程，并计算余下的一点到该直线的距离，选取距离最小的一条直线方程作为此边的位置方程；(6.2)按照步骤(6.1)计算工件上每条边的位置方程，将这些位置方程两联立方程组，计算工件各条边相交的位置点坐标，即网格交叉点坐标。(6.3)根据网格交叉点坐标确定网格轮廓。进一步的，步骤(7)中所述的焊接路径规划即按照机器人到达目的地行走最短的路径进行规划。有益效果：本发明对于田字格型的工件，只需要简单设定工件坐标系，工件长度、宽度和单元格数等参数，控制器就可以自动执行焊接程序，无需繁琐的示教，机器人准备时间可以大大降低；每次视觉传感器寻位到的点都是精确的，因此也可以降低对工件的装配精度要求。附图说明图1是机器人焊接系统示意图；图2是田字型工件示意图；图3是田字型工件寻位示意图；图4是自动寻位获取到的工件上的关键位置点。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。一种机器人焊接自动寻位方法，结构上基于6轴机器人的机器人焊接系统，如图1所示，硬件组成包括控制柜、机器人本体、示教器、激光位移传感器、焊接电源；其中，机器人本体为机器人系统最终执行端，负责执行控制柜生成的动作程序；示教器对机器人进行示教编程，编程通过的程序直接通过控制柜控制机器人本体的动作；控制柜为机器人系统的核心部分，负责控制机器人本体的动作；激光位移传感器***于机器人本体的手臂上，机器人动作过程中，其可以捕捉到行走轨迹下方的起伏；焊接电源为机器人自动寻位焊接系统的最终执行端，配合机械臂的动作，负责执行各种焊接任务。控制柜和示教器装有点激光自动寻位焊接系统软件，用于计算焊接关键位置点，生成机器人焊接程序。焊接自动寻位方法的具体包括如下步骤：(1)建立工件坐标系，以工件的下边沿为横坐标x轴，工件的左边沿为纵坐标y轴，工件的左下拐角点为原点O，过O点且垂直于xOy平面的直线为z轴。；(2)将工件划分为田字形，设置工件的长L、宽W，以及长、宽方向上的单元格数m、n和寻位高度z1，如图2所示；(3)确定寻位路径，所述寻位路径包括多个直角拐点和平行于工件的长或宽所在直线的寻位路段且不与单元格的任一边界线重合；寻位路径分为用于获取工件单元格横向信息的横向寻位路径和用于获取工件单元格纵向信息的纵向寻位路径，横向寻位路径和纵向寻位路径均呈“S形”或“2形”；具体的横向寻位路径包括四个直角拐点和三段平行于工件坐标系中横坐标的寻位路段，其起点的纵坐标在工件的第一行单元格所在的纵坐标范围内，其终点的纵坐标在工件的最后一行单元格所在的纵坐标范围内；或者起点与终点调换；纵向寻位路径包括四个直角拐点和三段平行于工件坐标系中纵坐标的寻位路段，其起点的横坐标在工件的最后一列单元格所在的横坐标范围内，其终点的横坐标在工件的第一列单元格所在的横坐标范围内；或者起点与终点调换。(4)计算工件坐标系下横向寻位路径和纵向寻位路径中起点、终点以及各直角拐点的坐标值，得出寻位路径的坐标轨迹；如图3所示，本实施例中横向寻位路径的起点为P1，四个直角拐点依次为P2、P3、P4、P5，终点为P6；纵向寻位路径的起点为P7，四个直角拐点依次为P8、P9、P10、P11，终点为P12；在步骤(1)中建立的工件坐标系下各点的坐标分别为：P1(-a,L-b,z1)；P2(W+a,L-b,z1)；P3(W+a,c,z1)；P4(-a,c,z1)；P5(-a,b,z1)；P6(W+a,b,z1)；P7(W-a,-b,z1)；P8(W-a,L+b,z1)；
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