[发明专利]一种工业焊接机器人焊缝自动跟踪方法

说明书

本发明公开了一种工业焊接机器人焊缝自动跟踪方法，其包括预跟踪阶段及自动焊缝跟踪阶段，基于坐标旋转变化及曲线拟合，本发明实现的焊缝特征点的自动跟踪。与现有技术相比，本发明消除了焊缝特征点的坐标采集时间相对于焊枪端点的坐标采集时间的延迟，从而保证了焊枪端点与焊缝之间的准确协同，实现了焊缝的自动精确跟踪。

【技术领域】

本发明涉及工业机器人控制领域，尤其涉及一种工业焊接机器人焊缝自动跟踪方法。

【背景技术】

工业机器人广泛应用于工业生产的各个领域，其中焊接仍然是其最主要的应用领域之一。工业生产的柔性化，要求焊接机器人具有一定的通用性和灵活性，焊缝的自动跟踪式提高焊接机器人智能程度的前提，也是当前所面临的主要问题之一。

采用视觉传感器的焊缝跟踪技术，不需要预先对工业机器人的运动轨迹进行示教或离线编程，即能实现焊缝的自动跟踪，提高焊接质量。

激光视觉传感技术是基于激光三角测量原理的光学测量技术。线激光照射到工件的表面，在焊缝处形成激光断裂条纹，再经过相机采集焊缝图像，提取焊缝特征，最终获取焊缝的轨迹坐标。

如图1所示，其示出了一种具备视觉焊缝自动跟踪功能的工业焊接机器人，其包括有基座及安装在基座上的机器臂(未图示)，机器臂的末端安装有机器人法兰盘1，机器人法兰1上安装有焊枪2、相机3及激光器4。其基本工作原理如下：激光器4发出的平面光束照射到焊缝5上，平面光束与焊缝5交叉形成焊缝特征点，相机3采样焊缝5的当前图像并传送至与机器人控制系统连接的上位机(未图示)，上位机基于图像识别技术识别出当前的焊缝特征点的位置坐标并发送至机器人控制系统，机器人控制系统控制焊枪2移动并使得焊枪2的端点接触当前特征点以实现对焊缝5的自动跟踪。

可见，要实现焊缝的精确跟踪,一是获取焊枪端点在机器人坐标系下的坐标位置，二是获取焊缝特征点在机器人坐标系下的坐标位置，然后基于上述两个坐标位置控制焊枪端点移动至焊缝特征点。

由于焊枪端点的坐标位置由机器人控制系统反馈，而焊缝特征点的坐标位置则由相机系统反馈，焊缝特征点的坐标采集时间相对于焊枪端点的坐标采集时间存在延迟。因此，为了实现焊缝的自动精确跟踪，首先必须经过相关处理消除采集时间的延迟，保证焊枪端点与焊缝之间的准确协同。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种工业机器人焊缝自动跟踪方法，其可以实现焊缝的自动跟踪，从而控制焊接机器人以期望的位姿进行焊接，以提高焊接质量。

为实现上述目的，本发明提供的工业机器人焊缝自动跟踪方法的技术方案如下：

一种工业焊接机器人焊缝自动跟踪方法，其包括如下步骤：

步骤一：调整焊接机器人至适当的空间位置，使得安装在机器人末端的焊枪的端点能够接触工件上的目标焊缝并沿焊缝自由移动；

步骤二：建立两个参考坐标系，{Base}坐标系为机器人坐标系，{Base}坐标系的位置在机器人的基座上，其位姿固定；{TCP}坐标系为焊枪端点坐标系，其位置位于焊枪的端点，姿态由机器人内部确定；