[发明专利]一种基于焊缝特征的机器人焊缝铣削路径控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于焊缝特征的机器人焊缝铣削路径控制方法，包括通过焊缝本体的点云数据获得焊缝方向、焊缝点云的质心及焊缝OBB有向包围盒，并计算得到伪焊缝路径；判断焊缝铣削要求，如铣削要求仅去除焊缝凸起部分时，由伪焊缝路径向较高一侧的母材平面投影得到投影焊缝路径并以该投影焊缝路径作为铣削路径，如铣削要求保证焊缝平整时，由伪焊缝路径向较低一侧的母材平面投影得到投影焊缝路径，然后对投影焊缝路径进行分段，通过铣削角度和铣削路径水平投影长度确定每段上的成对的正向铣削路径和反向铣削路径并组合作为最终铣削路径。本发明还公开了相应的焊缝铣削装置。本发明实现了焊缝铣削路径对焊接错边和母材变形等的自适应。

技术领域

本发明涉及一种焊缝铣削路径控制方法及焊缝铣削装置，特别是涉及一种基于焊缝特征的机器人焊缝铣削路径控制方法及装置。

背景技术

焊接作为工业制造中的一项基础性的连接工艺，在各行各业均有广泛的使用。由于对焊缝所在位置处的粗糙度甚至平整度要求，通常会采用铣削工艺完成焊缝主要部分的去除然后进一步结合一系列的打磨甚至研磨来达到目标要求，现有技术这主要依靠人工手动来实施，而人工打磨的劣势是显而易见的。

自动化焊缝铣削替代人工打磨是技术发展的方向，在自动化焊缝铣削打磨过程中，如何控制刀具的工艺路径是面临的主要问题。现有技术中，对于工艺路径的控制方法主要包括基于焊缝位置与姿态的焊缝铣削刀具导引控制，基于焊缝接头处的外形工况状态的在线工艺路径规划或补偿控制，以及基于焊缝余量的砂轮打磨导引控制。例如公开号为CN108803621A的中国专利针对高铁钢轨焊缝模型获取其横截面曲线并提取出打磨位置与法矢量信息生成机器人打磨轨迹，该方法适用于具有固定截面形状的产品表面焊缝处理；公开号为CN113275949A的中国专利考虑焊缝出现错边等工况，采用专用数学软件平台，在获取焊缝的实际位置信息后，通过结合平面坐标数据与高度补偿数据完成机器人焊缝打磨轨迹的连续光滑生成；公开号为CN111644943A的中国专利则采用采用机器人控制砂带并结合在线高度激光测距方式完成垂直于钢管直焊缝方向的多道往返推进式打磨轨迹规划，以保证最终打磨的余量控制。上述现有技术方法较少考虑实际焊缝的复杂工况情况发生时的分类精细处理，尤其对于结构件工件的焊缝，因为前道工艺是下料组对与焊接热加工，因此经常会导致后期的成形焊缝概率性的出现焊缝接头错边及母材热变形，此时需要针对性根据实际工况进行实施工艺尤其是运动轨迹的调整，以达到最终的自适应性。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于焊缝特征的机器人焊缝铣削路径控制方法，目的是适应由各种因素导致的焊缝错边、母材变形引起的不规则焊缝而生成相应的焊缝铣削路径。本发明还提供了一种基于焊缝特征的机器人焊缝铣削装置。

本发明技术方案如下：一种基于焊缝特征的机器人焊缝铣削路径控制方法，包括以下步骤：

步骤1、通过焊缝本体的点云数据获得焊缝方向、焊缝点云的质心及焊缝OBB有向包围盒，通过所述焊缝方向和焊缝点云的质心与所述焊缝OBB有向包围盒的相交计算得到伪焊缝路径；

步骤2、判断焊缝铣削要求，如铣削要求仅去除焊缝凸起部分时，进行步骤3，如铣削要求保证焊缝平整时，进行步骤4；

步骤3、由所述伪焊缝路径向较高一侧的母材平面投影得到投影焊缝路径并以该投影焊缝路径作为最终铣削路径，结束控制流程；

步骤4、依次包括，

步骤401、由所述伪焊缝路径向较低一侧的母材平面投影得到投影焊缝路径；

步骤402、以铣削刀具直径对所述投影焊缝路径进行分段，并确定每个分段上铣削刀具的铣削中心位置；