[发明专利]一种激光熔覆熔覆头防撞避障控制系统及方法

说明书

本发明属于激光熔覆控制技术领域，公开了一种激光熔覆熔覆头防撞避障装置和控制系统及方法，激光熔覆熔覆头防撞避障控制系统包括：超声测距模块、控制模块以及执行模块；超声测距模块利用可调整位置的超声测距传感器进行超声测距；控制模块包括碰撞检测单元、位置识别单元、位置判断单元、避障路径规划单元、运动控制单元；用于进行数据处理、分析、位置识别、避障路径规划并生产控制指令；执行模块，包括机械臂和夹具；用于接收并执行控制指令。本发明对熔覆头在行进方向上进行了饱和测量，提升了熔覆头的安全系数；实现了熔覆头的自动避障，提高了生产效率。

技术领域

本发明属于激光熔覆控制技术领域，尤其涉及一种激光熔覆熔覆头防撞避障控制系统及方法。

背景技术

目前，激光熔覆技术，是一种新的表面改性技术。针对多区域修复件的激光熔覆过程，工件需要通过夹具运动进行位置调整，同时熔覆头也需要在多个熔覆区间内进行空行程的移动，由于在规划熔覆路径的时候对熔覆头尺寸、工件结构等因素考虑不够，以及路径规划算法存在的缺陷导致预设的运动路径不合理，容易使激光熔覆头与工件发生碰撞，不仅会影响熔覆头的熔覆精度，严重的可能还会造成熔覆头损坏，导致生产效率降低，对企业带来较大的经济损失。预防和解决熔覆过程中可能发生的碰撞问题，不仅能保护熔覆头不受损失，同时对企业经济效益的提高具有积极效应。

激光熔覆熔覆头防撞避障控制一直是行业里研究的热点。传统的熔覆头防碰撞装置主要研究集中在被动式防撞装置方面，即在激光熔覆头与工件发生了碰撞后才进行制动，由于运动惯性的缘故，装置作出反应具有一定的迟滞性，难以保障不给熔覆头带来负面影响；而在主动式防碰撞方面，相关专利通过利用传感器对熔覆头与障碍物之间的距离进行实时测量，随后根据与设定的安全阈值的比较结果控制熔覆头的运动状态，从而达到防碰撞的效果，但这类专利中传感器存在较大的监测盲区，无法保证对熔覆头前进方向上的饱和测量。同时，目前针对熔覆头避障的研究主要集中在熔覆前的路径规划方面，而对于熔覆过程中的实时避障研究较少，所以传统方法在检测到可能发生碰撞的结果后，熔覆过程将自动停止等待人工介入进行干预，缺少在检测出碰撞后自动避障的操作，不利于生产效率的提高。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有激光熔覆熔覆头防撞装置具备一定迟滞性，传感器存在较大的监测盲区，无法保证对熔覆头前进方向上的饱和测量；且在检测到可能发生碰撞的结果后，熔覆过程将自动停止等待人工介入进行干预，缺少检测出障碍后自动避障的操作，不利于生产效率的提高。

解决以上问题及缺陷的难度为：在较低的数据处理量下实现熔覆头行进方向上的饱和测量；检测出碰撞后夹具及机械臂的自动避障运动策略及路径规划。

解决以上问题及缺陷的意义为：对熔覆头行进方向进行饱和测量，提升了熔覆头安全系数，避免不必要的财产损失，同时单一传感器的使用降低了数据处理难度，提升了响应速度；在无需进行新的路径规划的情况下实现熔覆头的自动避障，减少人工干预和停车等待时间，提高了生产效率，降低了人工成本。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种激光熔覆熔覆头防撞避障控制系统及方法。

本发明是这样实现的，一种激光熔覆熔覆头防撞避障控制系统，所述激光熔覆熔覆头防撞避障控制系统包括：

超声测距模块、控制模块以及执行模块；

超声测距模块，包括超声测距传感器和环状随动装置；用于利用可调整位置的超声测距传感器进行超声测距；

控制模块，包括碰撞检测单元、位置识别单元、位置判断单元、避障路径规划单元、运动控制单元；用于进行数据处理、分析、位置识别、避障路径规划并生产控制指令；

执行模块，包括机械臂和夹具；用于接收并执行控制指令。

进一步，所述超声测距模块包括：