CN102699489B - 实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的方法，其通过如下步骤实现：S1.获取焊枪末端自初始位置移动入焊缝中的移动参数；S2.获取焊枪末端根据所述移动参数移入焊缝首端的位置至焊缝首端两侧的偏移值，并根据该偏移值获取焊缝首端的中心坐标以及焊枪的摆幅；S3.获取焊枪末端根据所述移动参数移入焊缝末端时朝焊缝两侧摆动的偏移值，并根据该偏移值获取焊缝末端的中心坐标以及焊枪的摆幅；S4.根据S2、S3步骤获取的焊缝首端和末端的焊缝中心及摆幅信息生成机器人的焊接运行程序，并根据所述运行程序进行焊接操作。由此可有效提高机器人的焊接效率及焊接质量。

Description

实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的方法及***

技术领域

本发明涉及机器人自动焊接技术领域，尤其涉及一种实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的方法及***。

背景技术

在工程机械结构中，两板对接的焊缝较多。由于加工变形和拼装误差，两板对接的焊缝宽度呈线性变化。现今的弧焊机器人在针对两板拼接焊缝的焊接通常采用的是分段设定焊接参数的方式。该焊接参数通常包括有电压、送丝速度、焊接速度、摆长以及摆幅等。但是，该种分段设定焊接参数以进行焊接的方法有两个缺点：1、每300毫米左右（当然根据实际情况可适当调整）就需要查找一次焊缝宽度，如此便降低了机器人的焊接效率；2、由于该种焊接方法只能每段取一个参数，从而每一段焊缝上只有一个点是严格准确的，其他部分都是取了近似值。由此，当拼装误差较大、分段距离较长时会出现焊接参数设定不合理、焊接效果不好的情况。

因此，有必要提供一种改进的实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的方法及***以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的方法，

其仅通过在两个待焊板材之间焊缝的首、末端各检测一次即可使机器人在整条焊缝中自动适应宽度的变化，不仅可提高机器人的焊接效率，而且可减小误差，焊接效果较好。

相应于所述方法，本发明还提供一种实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的***。

为实现上述发明目的之一，本发明提供的一种实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的方法，包括如下步骤：

S1、获取焊枪末端自初始位置移动入焊缝中的移动参数，具体为：S11、获取机器人的焊枪末端初始位置至待焊板材顶面的初始高度值；S12、驱动机器人并在焊枪末端沿待焊板材厚度方向移动的实际高度值大于或等于S11步骤的初始高度值和待焊板材的一半厚度值之和时，记录焊枪移动入焊缝中及其移动参数；

S2、获取焊枪末端根据所述移动参数移入焊缝首端的位置至焊缝首端两侧的偏移值，并根据该偏移值获取焊缝首端的中心坐标以及焊枪的摆幅；

S3、获取焊枪末端根据所述移动参数移入焊缝末端时朝焊缝两侧摆动的偏移值，并根据该偏移值获取焊缝末端的中心坐标以及焊枪的摆幅；

S4、根据S2、S3步骤获取的焊缝首端和末端的焊缝中心及摆幅信息生成机器人的焊接运行程序，并根据所述运行程序进行焊接操作。

作为本发明的进一步改进，所述S12步骤具体为：

首先，设定焊枪每次沿焊缝宽度方向朝焊缝方向移动的预定距离；

然后，驱动焊枪移动所述预定距离后再沿待焊板材厚度方向移动，同时记录焊枪沿待焊板材厚度方向移动的实际高度值；

最后，判断所述实际高度值是否大于或等于S11步骤获取的初始高度值和待焊板材的一半厚度值之和；若否，则继续移动预定距离进行实际高度值测量；若是，则记录焊枪移入焊缝中及其移动参数。

作为本发明的进一步改进，所述S12步骤在记录移动参数后还包括：获取所述移动参数值与预先设定的焊枪移入焊缝的理论值之间的差值以使焊枪在焊缝的起始点和末端顺利移动入焊缝中。

作为本发明的进一步改进，所述焊接运行程序主要为根据焊缝的起始点和末端的中心连线及两侧摆幅终点的连线以获取焊枪的焊接轨迹。

为实现本发明的另一发明目的，本发明提供了一种实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的***，包括如下模块：

焊缝位置检测模块、用于获取焊枪末端自初始位置移动入焊缝中的移动参数；所述焊缝位置检测模块具体包括：板材寻位单元、用于获取机器人的焊枪末端初始位置至待焊板材顶面的初始高度值；焊缝位置获取单元、用于驱动机器人并在焊枪末端沿待焊板材厚度方向移动的实际高度值大于或等于板材寻位单元获取的初始高度值和待焊板材的一半厚度值之和时，记录焊枪移动入焊缝中及其移动参数；

焊缝首端中心和宽度检测模块、用于获取焊枪末端根据所述移动参数移入焊缝首端的位置至焊缝首端两侧的偏移值，并根据该偏移值获取焊缝首端的中心坐标以及焊枪的摆幅；

焊缝末端中心和宽度检测模块、用于获取焊枪末端处于焊缝末端时朝焊缝两侧摆动的偏移值，并根据该偏移值获取焊缝末端的中心坐标以及焊枪的摆幅；

运行程序生成模块、用于根据获取的焊缝首端和末端的焊缝中心及摆幅信息生成机器人的焊接运行程序，并根据所述运行程序进行焊接操作。

作为本发明的进一步改进，所述焊缝位置获取单元具体用于： 

首先，设定焊枪每次沿焊缝宽度方向朝焊缝方向移动的预定距离；

然后，驱动焊枪移动所述预定距离后再沿待焊板材厚度方向移动，同时记录焊枪沿待焊板材厚度方向移动的实际高度值；

最后，判断所述实际高度值是否大于或等于所述初始高度值和待焊板材的一半厚度值之和；若否，则继续移动预定距离进行实际高度值测量；若是，则记录焊枪移入焊缝中及其移动参数。

作为本发明的进一步改进，所述焊缝位置获取单元在记录移动参数后还用于：获取所述移动参数值与预先设定的焊枪移入焊缝的理论值之间的差值以使焊枪在焊缝的起始点和末端顺利移动入焊缝中。

作为本发明的进一步改进，所述焊接运行程序主要为根据焊缝的起始点和末端的中心连线及两侧摆幅终点的连线以获取焊枪的焊接轨迹。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1还包括对堆焊参数进行初始化，其中，所述堆焊参数包括焊道工艺参数以及模型特征参数。 

与现有技术相比，本发明仅通过在两个待焊板材之间焊缝的首、末端各检测一次，并根据获取的焊缝首端和末端的焊缝中心及摆幅信息生成机器人的焊接运行程序，由此即可使机器人在整条焊缝中自动适应焊缝宽度的变化，不仅可提高机器人的焊接效率，而且可减小误差，保证焊接质量。

附图说明

图1是本发明一实施方式中实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的方法的工作流程图；

图2是图1中S1步骤的具体流程图；

图3是与图2中S11步骤对应的具体实施示意图；

图4是与图2中S12步骤对应的具体实施示意图；

图5是与图2中S2及S3步骤对应的具体实施示意图；

图6是本发明一实施方式中实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的***的功能模块示意图。

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及图5所示，在本发明一具体实施方式中，本发明实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的方法，包括如下步骤：

S1、获取焊枪末端自初始位置移动入焊缝中的移动参数；

S2、获取焊枪末端根据所述移动参数移入焊缝首端的位置P4至焊缝首端两侧P5、P6的偏移值，并根据该偏移值获取焊缝首端的中心坐标以及焊枪的摆幅；其中焊缝首端的中心坐标位置主要通过将焊枪末端朝焊缝首端两侧P5、P6偏移的偏移值之差除以2获得，焊缝首端的宽度为焊枪末端朝焊缝首端两侧P5、P6偏移的偏移值之和，而焊枪的摆幅则通过将焊枪末端朝焊缝首端两侧P5、P6偏移的偏移值之和除以2获得；

S3、获取焊枪末端根据所述移动参数移入焊缝末端P7时朝焊缝两侧P8、P9摆动的偏移值，并根据该偏移值获取焊缝末端的中心坐标以及焊枪的摆幅；同理焊缝末端的中心坐标位置主要通过将焊枪末端朝焊缝末端两侧P8、P9偏移的偏移值之差除以2获得，焊缝末端的宽度为焊枪末端朝焊缝末端两侧P8、P9偏移的偏移值之和，而焊枪的摆幅则通过将焊枪末端朝焊缝末端两侧P8、P9偏移的偏移值之和除以2获得；

S4、根据S2、S3步骤获取的焊缝首端和末端的焊缝中心及摆幅信息生成机器人的焊接运行程序，并根据所述运行程序进行焊接操作。所述焊接运行程序主要为根据焊缝首端和末端的中心坐标连线及两侧摆幅终点，即P5与P8及P6与P9的连线以获取焊枪的焊接轨迹。

结合图2至图4所示，所述S1步骤获取所述移动参数的具体步骤为：

S11、获取机器人的焊枪末端初始位置至待焊板材顶面的初始高度值；该初始高度值主要通过如下方式获取：首先，驱动机器人使焊枪末端以一预订速度自焊枪末端的初始点朝一预先设定的辅助点P1移动；其次，驱动焊枪末端以一小于所述预订速度的速度自辅助点P1继续朝待焊板材顶面移动；然后，驱动焊枪末端在接触到待焊板材顶面后以大于所述预订速度的速度返回初始位置；最后，记录焊枪末端自初始点移动至待焊板材顶面的距离并定为初始高度值h0。

S12、驱动机器人并在焊枪末端沿待焊板材厚度方向移动的实际高度值大于或等于S1步骤的初始高度值h0和待焊板材的一半厚度值之和时，记录焊枪移动入焊缝中及其移动参数。所述S12步骤具体实施为：首先，设定焊枪每次沿焊缝宽度方向朝焊缝方向移动的预定距离a；然后，驱动焊枪移动所述预定距离a后再沿待焊板材厚度方向移动，同时记录焊枪沿待焊板材厚度方向移动的实际高度值hn；最后，判断所述实际高度值hn是否大于或等于S11步骤获取的初始高度值h0和待焊板材的一半厚度值之和；若否，则继续移动预定距离进行实际高度值hn测量；若是，则记录焊枪移入焊缝中及其移动参数。

所述S12步骤在记录移动参数后还包括：获取所述移动参数值与预先设定的焊枪移入焊缝的理论值之间的差值以使焊枪在焊缝的起始点和末端顺利移动入焊缝中。

相应地，参图6所示，本发明一具体实施方式中，一种应用上述方法实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的***，其包括如下模块：

焊缝位置检测模块、用于获取焊枪末端自初始位置移动入焊缝中的移动参数；

焊缝首端中心和宽度检测模块、用于获取焊枪末端根据所述移动参数移入焊缝首端的位置至焊缝首端两侧的偏移值，并根据该偏移值获取焊缝首端的中心坐标以及焊枪的摆幅；

焊缝末端中心和宽度检测模块、用于获取焊枪末端根据所述移动参数移入焊缝末端时朝焊缝两侧摆动的偏移值，并根据该偏移值获取焊缝末端的中心坐标以及焊枪的摆幅；

运行程序生成模块、用于根据获取的焊缝首端和末端的焊缝中心及摆幅信息生成机器人的焊接运行程序，并根据所述运行程序进行焊接操作。所述焊接运行程序主要为根据焊缝的起始点和末端的中心连线及两侧摆幅终点的连线以获取焊枪的焊接轨迹。

其中，所述焊缝位置检测模块具体包括：

板材寻位单元、用于获取机器人的焊枪末端初始位置至待焊板材顶面的初始高度值；

焊缝位置获取单元、用于驱动机器人并在焊枪末端沿待焊板材厚度方向移动的实际高度值大于或等于板材寻位单元获取的初始高度值和待焊板材的一半厚度值之和时，记录焊枪移动入焊缝中及其移动参数。

所述焊缝位置获取单元具体用于： 首先，设定焊枪每次沿焊缝宽度方向朝焊缝方向移动的预定距离；然后，驱动焊枪移动所述预定距离后再沿待焊板材厚度方向移动，同时记录焊枪沿待焊板材厚度方向移动的实际高度值；最后，判断所述实际高度值是否大于或等于所述初始高度值和待焊板材的一半厚度值之和；若否，则继续移动预定距离进行实际高度值测量；若是，则记录焊枪移入焊缝中及其移动参数。所述焊缝位置获取单元在记录移动参数后还用于：获取所述移动参数值与预先设定的焊枪移入焊缝的理论值之间的差值以使焊枪在焊缝的起始点和末端顺利移动入焊缝中。

因为该***应用上文描述的方法，所以在上文方法中所具体描述的技术特征也必将在本***得以体现和涵盖，在此，申请人不在加以赘述。

综上所述，本发明仅通过在两个待焊板材之间焊缝的首、末端各检测一次，并根据获取的焊缝首端和末端的焊缝中心及摆幅信息生成机器人的焊接运行程序，由此即可使机器人在整条焊缝中自动适应焊缝宽度的变化，不仅可提高机器人的焊接效率，而且可减小误差，保证焊接质量。

以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、获取焊枪末端自初始位置移动入焊缝中的移动参数，具体为：S11、获取机器人的焊枪末端初始位置至待焊板材顶面的初始高度值；S12、驱动机器人并在焊枪末端沿待焊板材厚度方向移动的实际高度值大于或等于S11步骤的初始高度值和待焊板材的一半厚度值之和时，记录焊枪移动入焊缝中及其移动参数；

S2、获取焊枪末端根据所述移动参数移入焊缝首端的位置至焊缝首端两侧的偏移值，并根据该偏移值获取焊缝首端的中心坐标以及焊枪的摆幅；

S3、获取焊枪末端根据所述移动参数移入焊缝末端时朝焊缝两侧摆动的偏移值，并根据该偏移值获取焊缝末端的中心坐标以及焊枪的摆幅；

S4、根据S2、S3步骤获取的焊缝首端和末端的焊缝中心及摆幅信息生成机器人的焊接运行程序，并根据所述运行程序进行焊接操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述S12步骤具体为：

首先，设定焊枪每次沿焊缝宽度方向朝焊缝方向移动的预定距离；

然后，驱动焊枪移动所述预定距离后再沿待焊板材厚度方向移动，同时记录焊枪沿待焊板材厚度方向移动的实际高度值；

最后，判断所述实际高度值是否大于或等于S11步骤获取的初始高度值和待焊板材的一半厚度值之和；若否，则继续移动预定距离进行实际高度值测量；若是，则记录焊枪移入焊缝中及其移动参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述S12步骤在记录移动参数后还包括：获取所述移动参数值与预先设定的焊枪移入焊缝的理论值之间的差值以使焊枪在焊缝的起始点和末端顺利移动入焊缝中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述焊接运行程序主要为根据焊缝的起始点和末端的中心连线及两侧摆幅终点的连线以获取焊枪的焊接轨迹。

5.一种实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的***，其特征在于，该***包括如下模块：

焊缝位置检测模块、用于获取焊枪末端自初始位置移动入焊缝中的移动参数；所述焊缝位置检测模块具体包括：板材寻位单元、用于获取机器人的焊枪末端初始位置至待焊板材顶面的初始高度值；焊缝位置获取单元、用于驱动机器人并在焊枪末端沿待焊板材厚度方向移动的实际高度值大于或等于板材寻位单元获取的初始高度值和待焊板材的一半厚度值之和时，记录焊枪移动入焊缝中及其移动参数；

焊缝首端中心和宽度检测模块、用于获取焊枪末端根据所述移动参数移入焊缝首端的位置至焊缝首端两侧的偏移值，并根据该偏移值获取焊缝首端的中心坐标以及焊枪的摆幅；

焊缝末端中心和宽度检测模块、用于获取焊枪末端根据所述移动参数移入焊缝末端时朝焊缝两侧摆动的偏移值，并根据该偏移值获取焊缝末端的中心坐标以及焊枪的摆幅；

运行程序生成模块、用于根据获取的焊缝首端和末端的焊缝中心及摆幅信息生成机器人的焊接运行程序，并根据所述运行程序进行焊接操作。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于：所述焊缝位置获取单元具体用于： 

首先，设定焊枪每次沿焊缝宽度方向朝焊缝方向移动的预定距离；

然后，驱动焊枪移动所述预定距离后再沿待焊板材厚度方向移动，同时记录焊枪沿待焊板材厚度方向移动的实际高度值；

最后，判断所述实际高度值是否大于或等于所述初始高度值和待焊板材的一半厚度值之和；若否，则继续移动预定距离进行实际高度值测量；若是，则记录焊枪移入焊缝中及其移动参数。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于：所述焊缝位置获取单元在记录移动参数后还用于：获取所述移动参数值与预先设定的焊枪移入焊缝的理论值之间的差值以使焊枪在焊缝的起始点和末端顺利移动入焊缝中。

8.根据权利要求5所述的***，其特征在于：所述焊接运行程序主要为根据焊缝的起始点和末端的中心连线及两侧摆幅终点的连线以获取焊枪的焊接轨迹。