[发明专利]机器人非接触式的薄板搭接焊缝寻位方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人自动焊接技术领域，尤其涉及一种机器人非接触式的薄板搭接焊缝寻位方法。

背景技术

当前工业焊接生产中，机器人焊接正在占据越来越大的比例。现在机器人焊接已经向批量更大，精度更高，结构更复杂的方向发展。机器人的轨迹规划目前主要通过示教或者三维模型导入等手段完成。但是，在实际生产中，由于工件个体和夹具公差以及安装误差导致机器人的规划轨迹与工件实际位置存在偏差。为了减小此类偏差，提高机器人焊接的质量和精度，机器人需要一种方法完成焊缝的定位和偏差纠正。在大型结构件中，厚板焊接领域机器人普遍用焊丝接触寻位的方法进行工件上焊缝的定位和偏差纠正。但是这种方法精度低、搜索速度慢、且效率低。尤其在薄板（板厚≤5mm）搭接焊缝情况下，该方法示教难度很高，误动作可能性很大，非常不适用。

因此，有必要提供一种机器人非接触式的薄板搭接焊缝寻位方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、效率和精度高的机器人非接触式的薄板搭接焊缝寻位方法。

为实现上述发明目的之一，本发明提供的一种机器人非接触式的薄板搭接焊缝寻位方法，包括如下步骤：

S1、提供一点激光测距传感器，并将其安装至机器人法兰盘的末端，该点激光测距传感器的测量方向与机器人法兰盘的坐标系中的一个方向相平行；

S2、机器人获取点激光测距传感器的检测距离；

S3、获取焊缝平面上的一个靠近焊缝的点，示教机器人该点为寻位起始点，并且设置垂直于搭接焊缝的方向为寻位方向，同时设置最大寻找距离；

S4、编写机器人程序，使机器人从寻位起始点沿寻位方向运行，并按照固定时间间隔读取点激光测距传感器的检测距离，在相邻两次检测距离的差值达到一定阈值时，使机器人停止寻找，并记录该特征点的坐标；

S5、提供一理想薄板工件组件，并将该工件组件放置在理想位置状态，机器人记录该工件组件中焊缝的理想端点坐标，然后根据S4中的运行程序进行特征点的寻位，以获取到无偏差情况下的焊缝的特征点的理想坐标并进行记录；

S6、提供待焊薄板工件组件，机器人重复S4中的运行程序并获取该工件组件上焊缝特征点的实际坐标；

S7、机器人获取特征点处实际坐标与理想坐标的偏差，并将该偏差补偿至理想端点坐标上即可获取待焊薄板工件组件的焊缝的实际端点坐标。

作为本发明的进一步改进，所述方法还包括当在最大寻找距离中未发现有相邻两次检测距离的差值达到上述一定阈值时，机器人停止寻找，并提示未找到焊缝。

作为本发明的进一步改进，所述点激光测距传感器的精度小于或等于待焊板厚的二分之一。

作为本发明的进一步改进，在寻找方向上，所述最大寻找距离大于寻找起始点至焊缝之间的直线距离。

作为本发明的进一步改进，所述点激光测距传感器的激光束与薄板工件组件的夹角介于45°至135°之间。 

作为本发明的进一步改进，所述一定阈值设置在薄板板厚的0.9倍至1.5倍之间。

与现有技术相比，本发明通过在机器人末端安装点激光测距传感器，即采取非接触式的焊缝特征点的寻位方式，可简化机器人寻位的运行时间，提高寻位的可达性和灵活性；另外，该种方法操作简单，执行效率高，并且可以确定焊缝在三维空间内的位置，精度高且简单易用。

附图说明

图1是本发明点激光测距传感器及机器人部分结构的安装方式示意图；

图2是本发明中机器人寻找特征点的示教方法示意图；

图3是本发明中机器人单特征点的简单寻位流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

请参照图1至图3所示，在本发明一具体实施方式中，机器人非接触式的薄板搭接焊缝寻位方法包括如下步骤：

S1、提供一点激光测距传感器1，并将其安装至机器人2法兰盘21的末端，该点激光测距传感器1的测量方向与机器人2法兰盘21的坐标系中的一个方向相平行；结合图1所示，在本实施方式中，所述测量方向与机器人法兰盘21坐标系的X轴方向平行；同时在点激光测距传感器1的测量范围内无焊枪3或其他外设器件（未图示）遮挡光路；此外，所述点激光测距传感器1的精度至少要小于或等于待焊板厚的二分之一；

S2、机器人2获取点激光测距传感器1的检测距离L1；