[发明专利]机器人焊接V型工件焊接起点的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人焊接V型工件焊接起点的控制方法，属于机械自动控制领域。

背景技术

在国内的焊接行业中，使用焊接机器人代替人工焊接已经呈趋势，但目前普遍存在着焊件加工误差较大，夹具精度不高，在焊接过程中，焊接产生热变形，严重影响了焊缝的质量。因此保证焊接产品质量的稳定性、提高生产效率、减轻工人的劳动强度和改善劳动环境已经成为现代焊接制造工艺发展最关键的问题。因而对焊缝的精确的定位更显得尤为重要，定位的第一步就是找到焊缝的起始点的问题，虽然视觉传感器可以达到这样的要求，但是视觉传感器附加成本高，使得焊接系统复杂、重量增加，且成本高，受环境影响比较大，如，电弧，烟尘等，实际应用较少。

寻找焊缝起始点的目的是为了提高焊接同一类工件的效率。当完成初始工件的焊接后，更换新工件，摆放位置上会有偏差，焊缝的位置也发生变化，为了更好地提高应用精度，就需要对初始的焊缝起点经行修正。通过触碰寻找到焊缝起始点，就无需再重复手动示教，这样既降低了劳动强度，也提高了效率，符合自动化生产发展的规律。

专利号201010128613.5“机器人接触寻找焊缝的方法”中，焊接把工件看成静态模型，每次都要寻找6个特征点计算实际工件焊缝，在机器人控制方面加大了难度。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种机器人焊接V型工件焊接起点的控制方法，通过本方法可以解决大量焊接工件(工件都是指V型工件)偏移后焊缝起始点发生偏差的问题，只需寻到初始焊接工件的焊接起点，根据纠偏控制算法，后续要焊接的工件只要提供一个偏差量即可以得到新的焊接工件的焊接起点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种焊接机器人寻位V型焊接工件起点的控制方法，其特征在于：机器人手臂中的焊枪通过机器人在导轨上的运动，对置于变位机上的待焊接初始工件进行接触，寻找出初始工件焊缝的起始点并完成对初始工件的焊接，对后续的工件焊接时，依据初始工件焊缝的起始点通过纠偏控制算法得到后续工件位置的偏差量，用偏差量进行修正，找到后续工件的焊缝起始点，完成对新工件的焊接；包括以下步骤：

(1)手动操作机器人终端示教器，在空间规划路径下沿x、y、z轴方向下分别示教两个点，记为起始点和辅助点，记录这两个示教点并计算，分别建立x方向、y方向、z方向相互垂直的三条搜寻向量：

即x方向搜寻点[X₀(x₀，y₀，z₀)，X₁(x₁，y₁，z₁)]、y方向搜寻点[Y₀(x₀′，y₀′，z₀′)，Y₁(x₁′，y₁′，z₁′)]、z方向搜寻点[Z₀(x₀″，y₀″，z₀″)，Z₁(x₁″，y₁″，z₁″)]，其中X₀为X方向的起始点，X₁为X方向的辅助点，同样，Y₀、Y₁与Z₀、Z₁分别为Y方向与Z方向的起始点和辅助点；

根据x、y、z方向的起始点和辅助点建立方向向量，分别为三条向量，并予以保存；

(2)焊枪头分别沿着三条向量方向前进，在触碰到初始焊接V型工件上的三个相互垂直的平面F1、F2、F3后，触碰得到三个点P_F1、P_F2、P_F3分别为F1、F2、F3平面上的点，并予以保存，焊枪接触到工件时与外部硬件电路一起形成回路，并把这一闭合状态反馈给机器人控制器，使得机器人停止运动并返回到示教得到的起始点位置；

(3)由平面点法式方程得到三个相互垂直的平面，并且初始焊缝起始点坐标值(x、y、z)分别落在对应的F1、F2、F3三个平面内，计算出F1、F2、F3三个平面的交点t_p0，为初始工件焊缝的起始点；