一种机器人焊接焊缝跟踪方法及***
技术领域
本发明涉及机器人焊接跟踪的技术领域,尤其涉及一种机器人焊接焊缝跟踪方法及***。
背景技术
在现有的焊接机器人中,基本上都是在焊接之前先进行示教,让机器人每次都走一个固定轨迹,这种方式有一个好处,就是重复精度高,运动轨迹不需要修正,但是,这种焊接方式存在的缺陷是不能够随机的改变焊接路径,焊接的时候不够灵活,当重复定位精度不高时,又需要重新示教,这样劳动强度高且工作效率低,不能够满足现有的焊接要求。
随着技术的发展与应用,为了满足机器人在焊接的时候对焊缝的实时监控和对焊接路径的实时调整,往往在焊接机器人上加装视觉跟踪***或者激光定位***等光学光感技术来满足现代工业对焊接机器人的焊接跟踪和调整的要求。
但是通过光学传感技术的形式对焊接机器人的焊接跟踪和调整的过程中,在焊接机器人焊接过程中,往往会产生大量的强光和烟雾,此时,会大大的降低了光学传感技术的对机器人的焊接的跟踪的准确度;因此,通过光学技术对焊接的跟踪和调整已渐渐不能满足未来对机器人焊接精准度的技术要求,需要寻找另一种在焊接过程中的跟踪和调整技术,以满足未来的精准焊接的技术要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,本发明提供了一种机器人焊接焊缝跟踪方法及***,通过焊枪在工件上的不同位置取点,确定焊缝信息,在对焊缝进行焊接时,能达到精准焊接控制。
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种机器人焊接焊缝跟踪方法,
所述方法包括:
获取将要被焊接的至少两个工件的属性信息;
根据所述属性信息建立焊接工件模型和确定所述至少两个工件之间的被焊接部位;
机器人通过机器臂上的焊枪带动焊丝依次接触所述至少两个工件进行取点,并将取得的所述至少两个工件的点并输入所述焊接工件模型中;
所述焊接工件模型根据输入的所述至少两个工件的点,生成包括被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝;
所述机器人根据所述生成被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝控制所述机械臂上的焊枪进行焊接。
可选的,所述属性信息包括至少两个工件的几何特征、至少两个工件之间的存在的焊缝数量、至少两个工件的尺寸信息、至少两个工件之间的各工件的主焊接面和至少两个工件之间的各工件的侧焊接面。
可选的,所述根据所述属性信息建立焊接工件模型和确定所述至少两个工件之间的被焊接部位,包括:
根据至少两个工件的几何特征,依次建立至少两个工件的数学几何模型;
根据至少两个工件之间的存在的焊缝数量、至少两个工件的尺寸信息、至少两个工件的数学几何模型建立焊接工件模型;
根据所述焊接工件模型确定所述至少两个工件之间的被焊接部位。
可选的,所述机器人通过机器臂上的焊枪带动焊丝依次接触所述至少两个工件进行取点,包括:
所述机器人通过机器臂上的焊枪带动焊丝依次接触所述至少两个工件的各工件的主焊接面进行取点;
所述机器人通过机器臂上的焊枪带动焊丝依次接触所述至少两个工件的各工件的侧焊接面;
其中,所述机器人通过机器臂上的焊枪带动焊丝在各工件的主焊接面上的不同位置至少接触3次进行取点;所述机器人通过机器臂上的焊枪带动焊丝在各工件的侧焊接面上的不同位置至少接触1次进行取点。
可选的,所述焊接工件模型根据输入的所述至少两个工件的点,生成包括被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝,包括:
所述焊接工件模型根据输入的至少两个工件的点分别计算至少两个工件的三维几何模型的各焊接面的空间方程;
根据所述至少两个工件的各焊接面的空间方程,生成包括被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝。
可选的,所述机器人根据所述生成被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝控制所述机械臂上的焊枪进行焊接,包括:
所述机器人根据所述生成被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝,实时控制所述机械臂上的焊枪进行焊接。
可选的,所述实时控制所述机械臂上的焊枪进行焊接,包括:
在焊接前,实时对所述至少两个工件进行取点,并根据对至少两个工件的实时取点生成实时焊缝路径;
根据所述实时焊缝路径实时调整所述机器臂上的焊枪进行焊接。
可选的,所述方法还包括:
当焊接同一批产品中的下一台产品时,所述下一台产品的至少两个工件的尺寸或固定定位存在偏差时,通过对至少两个工件依次取点,重新生成包括被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝。
可选的,所述方法还包括:
焊接不同模型不同批次的产品时,直接调用建立好的焊接工件模型进行焊接。
另外,本发明实施例还提供了一种机器人焊接焊缝跟踪***,所述***包括:焊接工件、机器人、焊枪、机器人控制器、焊丝、送丝机和数据三维建模焊接子***;其中
所述送丝机将所述焊丝盘上的焊丝传送至所述机器人的机器臂上的所述焊枪;所述数据三维建模焊接子***通过三维数据信号线与所述焊枪上连接,通过信号控制线与所述机器人控制器连接,通过所述数据信号线与焊接工件连接;所述机器人通过所述信号控制线与所述机器人控制器连接;
所述机器人焊接焊缝跟踪***被配置用于:执行上述中任意一项所述的机器人焊接焊缝跟踪方法。
在本发明实施例中,在确认被焊接的工件的属性信息之后,建立焊接工件模型,大致确定被焊接的位置,通过机器人的机器臂上的焊枪在工件上取点,生成被焊接部位和被焊接长度的三维焊缝;在焊接过程中不断的进行取点,从而可以实时生成被焊接部位和被焊接长度的三维焊缝,控制机器人对焊枪的实时调整,使得焊接的位置偏差小,焊接效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见的,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例中的机器人焊接焊缝跟踪方法的流程示意图;
图2是本发明另一实施例中的机器人焊接焊缝跟踪方法的流程示意图;
图3是本发明实施例中的机器人焊接焊缝跟踪***的结构组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中至少两个工件可能包括多个工件,在本发明实施例中采用第一工件和第二工件进行具体的介绍。
实施例:
请参阅图1,图1是本发明实施例中的机器人焊接焊缝跟踪方法的流程示意图。
如图1所示,一种机器人焊接焊缝跟踪方法,所述方法包括:
S11:获取将要被焊接的至少两个工件的属性信息;
在本发明具体实施过程中,所述属性信息包括至少两个工件的几何特征、至少两个工件之间的存在的焊缝数量、至少两个工件的尺寸信息、至少两个工件之间的各工件的主焊接面和至少两个工件之间的各工件的侧焊接面。
具体的,在焊接前,将放置在焊接台上的工件的属性信息进行获取,一般情况下,放置在焊接台上的工件至少包括两个工件,因此,采用第一工件和第二工件进行区分,其中属性信息包括为预先提前设定的第一工件和第二工件的几何特征,即第一工件和第二工件的几何形状;第一工件与第二工件之间所需要的焊缝数量,即存在的焊缝数量;第一工件和第二工件之间的接触角度,如果接触为垂直接触,则接触角度为90度,如果接触为第一工件与第二工件叠加式接触,则接触角度为180度或者0度;第一工件和第二工件的尺寸信息等信息;第一工件的主焊接面和侧焊接面,第二工件的主焊接面和侧焊接面;上述这些信息均在焊接前设定好,并将这些属性信息尺寸在数据三维建模焊接子***中。
S12:根据所述属性信息建立焊接工件模型和确定所述至少两个工件之间的被焊接部位;
在本发明具体实施过程中,所述根据所述属性信息建立焊接工件模型和确定所述至少两个工件之间的被焊接部位,包括:根据至少两个工件的几何特征,依次建立至少两个工件的数学几何模型;根据至少两个工件之间的存在的焊缝数量、至少两个工件的尺寸信息、至少两个工件的数学几何模型建立焊接工件模型;根据所述焊接工件模型确定所述至少两个工件之间的被焊接部位。
具体的,在上述步骤中,至少两个工件,在本发明实施例中采用第一工件和第二工件进行区分;通过属性信息中包含的第一工件和第二工件的几何特征,从而根据第一工件的几何特征来构建第一工件的数学几何模型;根据第二工件的几何特征来构建第二工件的数学几何模型;其中数学几何模型即为表示该几何特征的数学表达式(公式),如当第一工件或第二工件的几何特征为球面时,构建的数学几何模型为(x-a)2+(y-b)2+(z-c)2=R;其中,R为常数为球的半径,(a,b,c)为球的球心,(x,y,z)为球面上的坐标点。
在获得第一工件和第二工件的数学几何模型之后,根据已知的第一工件和第二工件之间的存在的焊缝数量、第一工件与第二工件之间的尺寸信息、第一工件的数学几何模型和第二工件的数学几何模型在数据三维建模焊接子***构建焊接工件模型,该焊接工件模型为三维模型;根据该焊接工件模型既可以确定第一工件和第二工件之间的被焊接的部位。
S13:机器人通过机器臂上的焊枪带动焊丝依次接触所述至少两个工件进行取点,并将取得的所述至少两个工件的点并输入所述焊接工件模型中;
在本发明具体实施过程中,所述机器人通过机器臂上的焊枪带动焊丝依次接触所述至少两个工件进行取点,包括:所述机器人通过机器臂上的焊枪带动焊丝依次接触所述至少两个工件的各工件的主焊接面进行取点;所述机器人通过机器臂上的焊枪带动焊丝依次接触所述至少两个工件的各工件的侧焊接面;其中,所述机器人通过机器臂上的焊枪带动焊丝在各工件的主焊接面上的不同位置至少接触3次进行取点;所述机器人通过机器臂上的焊枪带动焊丝在各工件的侧焊接面上的不同位置至少接触1次进行取点。
具体的,焊丝为可传输电信号的导线,在具体实施过程中,工件安放在焊接台上,在焊接台上的工件通过电信号线与数据三维建模焊接子***,数据三维建模焊接子***通过三维数据信号线与所述送丝机连接,在焊丝通过焊枪与工件接触的时候,整个信号线路连通,即可获取到焊丝与工件接触的接触点的电信号,即将该接触点的电信号传输回到数据三维建模焊接子***中,即可完成一个接触点的电信号获取的过程(取点),其中,在第一工件上和第二工件上的主焊接面的取点均需要不少于3次和侧焊接面的取点均需要不少于1次,并且每次取点的位置均在该焊接面上的不同位置;比如在确定第一工件的数据几何模型之后,通过至少三个点即可计算出第一工件的三维平面模型。
S14:所述焊接工件模型根据输入的所述至少两个工件的点,生成包括被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝;
在本发明具体实施过程中,所述焊接工件模型根据输入的所述至少两个工件的点,生成包括被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝,包括:所述焊接工件模型根据输入的至少两个工件的点分别计算至少两个工件的三维模型;根据所述至少两个工件的三维模型的接触面在所述焊接工件模型中,生成包括被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝。
具体的,通过上述的对工件进行取点之后,将获取到的点的电信号信息通过焊丝和三维数据信号线等传送至数据三维建模焊接子***中,在数据三维建模焊接子***中的焊接工件模型根据输入在数据三维建模焊接子***中第一工件和第二工件的点分别计算第一工件和第二工件的三维模型;根据计算获得的第一工件和第二工件的三维模型中的接触面在焊接工件模型中长度,生成包括被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝;具体根据侧焊接面的取点,来计算焊接起始终止点。
S15:所述机器人根据所述生成被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝控制所述机械臂上的焊枪进行焊接。
在本发明具体实施过程中,所述机器人根据所述生成被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝控制所述机械臂上的焊枪进行焊接,包括:所述机器人根据所述生成包括被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝,实时控制所述机械臂上的焊枪进行焊接。
进一步的,所述实时控制所述机械臂上的焊枪进行焊接,包括:在焊接前,实时对所述至少两个工件进行取点,并根据对至少两个工件的实时取点生成实时焊缝路径;根据所述实时焊缝路径实时调整所述机器臂上的焊枪进行焊接。
具体的,通过机器人控制器实时控制着机器人的机械臂上的焊枪进行焊接,其中机器人控制器为根据生成被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝来实时控制机器人的机械臂的运动而带动机械臂上的焊枪进行焊接工作。
具体的,在焊接的时候,在焊枪每一次与焊缝接触进行焊接的之前,均对第一工件和第二工件的主焊接面和侧焊接面进行相应的取点,即电信号连通,获取到焊枪接触第一工件和第二工件的主焊接面和侧焊接面位置的电信号;将取点的电信号传输至数据三维建模焊接子***,在数据三维建模焊接子***的焊接工件模型实时获取第一工件和第二工件的实时三维模型,进而生产实时的被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝;从而达到实时控制机器人的机械臂调整焊枪的位置进行实时调整焊接(一般情况下位微调整)。
在本发明实施例中,在确认被焊接的工件的属性信息之后,建立焊接工件模型,大致确定被焊接的位置,通过机器人的机器臂上的焊枪在工件上取点,生成被焊接部位和被焊接长度的三维焊缝;在焊接过程中不断的进行取点,从而可以实时生成被焊接部位和被焊接长度的三维焊缝,控制机器人对焊枪的实时调整,使得焊接的位置偏差小,焊接效果好。
实施例:
请参阅图2,图2是本发明另一实施例中的机器人焊接焊缝跟踪方法的流程示意图。
如图2所示,一种机器人焊接焊缝跟踪方法,所述方法包括:
S21:获取将要被焊接的至少两个工件的属性信息;
S22:根据所述属性信息建立焊接工件模型和确定所述至少两个工件之间的被焊接部位;
S23:机器人通过机器臂上的焊枪带动焊丝依次接触所述至少两个工件进行取点,并将取得的所述至少两个工件的点并输入所述焊接工件模型中;
S24:所述焊接工件模型根据输入的所述至少两个工件的点,生成包括被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝;
S25:所述机器人根据所述生成被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝控制所述机械臂上的焊枪进行焊接;
在本发明具体实施过程中,S21-S25的具体实施方式可参详上述实施例中的具体实施方式,在此不再赘述。
S26:当焊接同一批产品中的下一台产品时,所述下一台产品的至少两个工件的尺寸或固定定位存在偏差时,通过对至少两个工件依次取点,重新生成包括被焊接部位的空间轨迹和焊接起始终止点的三维焊缝;
在本发明具体实施过程中,在具体的焊接过程中,一般的焊接均为批量的形式,同一种类的焊接一般存在一定的数量,对每一台产品焊接(每一次焊接)均需要重新确定第一工件和第二工件的尺寸和在焊接台上固定的位置,判断与上一台产品是否存在偏差,若不存在,则直接调用上一台的模型中的被焊接部位和被焊接长度的三维焊缝;若存在偏差,则需要对当前的被焊接的第一工件和第二工件进行取点,重新生成被焊接部位和被焊接长度的三维焊缝。
S27:焊接不同模型不同批次的产品时,直接调用建立好的焊接工件模型进行焊接。
在本发明具体实施过程中,在具体实施例中,在焊接的过程中,同一个焊接台上可能会焊接不同的工件模型和不同批次的焊接工件产品,这些都是可以直接调用已经建立好的焊接工件模型,继续进行焊接工作。
在本发明实施例中,在确认被焊接的工件的属性信息之后,建立焊接工件模型,大致确定被焊接的位置,通过机器人的机器臂上的焊枪在工件上取点,生成被焊接部位和被焊接长度的三维焊缝;在焊接过程中不断的进行取点,从而可以实时生成被焊接部位和被焊接长度的三维焊缝,控制机器人对焊枪的实时调整,使得焊接的位置偏差小,焊接效果好。
实施例:
请参阅图3,图3是本发明实施例中的机器人焊接焊缝跟踪***的结构组成示意图。
如图3所示,一种机器人焊接焊缝跟踪***,所述***包括:焊接工件(1,2)、机器人3、焊枪13、机器人控制器5、焊丝盘7、送丝机6和数据三维建模焊接子***9;其中
所述送丝机6将所述焊丝盘7上的焊丝4传送至所述机器人3的机器臂上的所述焊枪13;所述数据三维建模焊接子***9通过三维数据信号线8与所述焊枪13连接,通过信号控制线10与所述机器人控制器5连接,通过所述数据信号线12与焊接工件(1,2)连接;焊接工件(1,2)均放置在焊接台上(图3未示出);所述机器人3通过所述信号控制线11与所述机器人控制器5连接;焊接工件(1,2)包括第一工件1和第二工件2;所述机器人焊接焊缝跟踪***被配置用于:执行上述实施例中任意一项所述的机器人焊接焊缝跟踪方法。
在本发明实施例中的图3,所述数据三维建模焊接子***9通过三维数据信号线8与所述焊枪13连接是通过数据三维建模焊接子***通过三维数据信号线与送丝机6相连接,然后再通焊丝4与焊枪13连接。
在本发明实施例中,在确认被焊接的工件的属性信息之后,建立焊接工件模型,大致确定被焊接的位置,通过机器人的机器臂上的焊枪在工件上取点,生成被焊接部位和被焊接长度的三维焊缝;在焊接过程中不断的进行取点,从而可以实时生成被焊接部位和被焊接长度的三维焊缝,控制机器人对焊枪的实时调整,使得焊接的位置偏差小,焊接效果好。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质可以包括:只读存储器(ROM,Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
另外,以上对本发明实施例所提供的一种机器人焊接焊缝跟踪方法及***进行了详细介绍,本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。