[发明专利]一种获取焊缝点云信息的焊接机器人系统及方法

说明书

本公开公开一种获取焊缝点云信息的焊接机器人系统及方法，在焊接机器人的焊接操作端设置3D相机和激光测距仪，焊接机器人第一关节的旋转轴与3D相机的Z轴重合，第二关节的旋转轴与3D相机的Y轴平行，激光测距仪发出光线与3D相机Z轴组成的平面与3D相机的Y轴垂直。能够通过调节焊接机器人的各关节，将3D相机的位姿调整至3D相机获得的同一层结构光上的点云与3D相机之间的距离大致相同，通过该位姿的3D相机获取的点云信息，能够基于距离信息的焊缝点云提取方法提取出焊缝点云，从而实现对焊接轨迹的准确规划。

技术领域

本发明涉及3D相机拍摄位姿调整技术领域，尤其涉及一种获取焊缝点云信息的焊接机器人系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着工业生产水平的发展，机器人焊接逐渐代替人工焊接。目前利用焊接机器人对工件进行焊接的过程中需要进行复杂的示教编程工作，为免去复杂的示教编程工作，利用点云进行焊接轨迹规划的方式逐渐成为一种新型的解决方案。利用点云进行焊接轨迹规划过程中，为了保证焊接轨迹规划的准确性，需要对焊缝点云进行准确提取，目前鲁棒性较高的焊缝点云提取方法是基于距离信息的焊缝点云提取方法，该方法对点云生成过程中相机的拍摄姿态有较高的要求，但目前的焊接机器人系统中均不涉及通过调整3D相机的位姿，从而能够基于距离信息从获取的点云数据中准确提取焊缝点云。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种获取焊缝点云信息的焊接机器人系统及方法，能够通过调节焊接机器人的各关节，将3D相机的位姿调整至3D相机获得的同一层结构光上的点云与3D相机之间的距离大致相同，通过该位姿的3D相机获取的点云信息，能够基于距离信息的焊缝点云提取方法提取出焊缝点云，从而实现对焊接轨迹的准确规划。

为实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

第一方面，提出了一种获取焊缝点云信息的焊接机器人系统，包括焊接机器人，焊接机器人的关节从焊接机器人的焊接操作端开始，依次定义为第一关节、第二关节和其余关节，在焊接机器人的焊接操作端设置3D相机和激光测距仪，焊接机器人第一关节的旋转轴与3D相机的Z轴重合，第二关节的旋转轴与3D相机的Y轴平行，激光测距仪发出光线与3D相机Z轴组成的平面与3D相机的Y轴垂直；

通过调节第一关节、第二关节和其余关节，能够将3D相机的拍摄位姿调整至Y轴与焊缝长度方向平行、Z轴与焊缝的夹角平分线重合且结构光投影面完全覆盖焊缝。

第二方面，提出了一种获取焊缝点云信息的焊接机器人系统的工作方法，包括：

调节第一关节、第二关节和其余关节，使得3D相机的Y轴与焊缝长度方向平行、Z轴与焊缝的夹角平分线重合，且3D相机的结构光投影面完全覆盖焊缝；

通过3D相机对焊缝进行拍摄获取焊缝的点云信息；

基于距离信息从焊缝的点云信息中提取焊缝点云，焊缝点云用于焊接路径规划。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

1、本公开通过将3D相机安装于焊接机器人的前端，并将3D相机的Z轴与第一关节的旋转轴重合，3D相机的Y轴与第二关节的旋转轴平行，从而能够通过调节第一关节、第二关节和其余关节的角度，将3D相机调整至Y轴与焊缝长度方向平行、Z轴与焊缝的夹角平分线重合、3D相机的结构光投影面完全覆盖焊缝的状态，通过该位姿的3D相机获取的点云信息，能够基于距离信息的焊缝点云提取方法提取焊缝处点云，从而实现对焊接轨迹的准确规划。

2、本公开仅通过调节第一关节、第二关节和其余关节的角度，即可以实现调整3D相机至设定的拍摄位姿，提高了3D相机位姿调整的速度。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明