[发明专利]机器人接触寻找焊缝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人接触寻找焊缝的方法，属于机械自动控制技术领域。

背景技术

当前工业焊接生产中机器人焊接正在占据越来越大的比例。现在机器人焊接已经向批量更大，精度更高，结构更复杂方向发展。机器人的轨迹规划目前主要通过示教或者三维模型导入等手段完成，但是在实际生产中由于工件个体和夹具公差以及安装误差导致机器人的规划轨迹与工件实际位置存在偏差。为了减小此类偏差，提高机器人焊接的质量和精度，机器人需要一种方法完成焊缝的定位和偏差纠正。目前机器人主要用机器视觉系统进行定位和偏差纠正，但是在大型结构件或者复杂空间区域内，机器视觉系统的安装比较困难，特征提取难度比较高，对机器人运动和系统布局也有很高的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种机器人接触寻找焊缝的方法，通过该方法可解决大批量工件焊接时焊缝偏移问题，并且无须安装其他设备。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种机器人接触寻找焊缝的方法，其中，待寻找的焊缝在各自工件上的位置相同，该寻找方法包括以下步骤：

步骤一、首先建立一个三维坐标系，选定一基准焊接工件，该基准焊接工件上的焊缝位置为基准焊缝位置，在该基准焊接工件上的任意平面F1内任意找至少3个不共线的特征点PP1、PP2和PP3，再在基准焊接工件上寻找与F1垂直的任意平面F2，在平面F2上任意找至少2个特征点PP4和PP5，在基准焊接工件寻找与平面F1、平面F2均垂直的平面F3，在其上任意找至少1个特征点PP6，记下这六个特征点的三维坐标，通过这六个特征点的三维坐标来标定所述的基准焊接工件在三维坐标系中的空间位置；

步骤二、在当前待焊接的工件上，按照与所述的步骤一中寻找特征点PP1、PP2、PP3、PP4、PP5和PP6相同的方法寻找六个实际特征点PP1’、PP2’、PP3’、PP4’、PP5’、PP6’以及对应的平面F1’、F2’、F3’，记下该六个实际特征点的实际三维坐标，将其与所述的步骤一中寻找到的六个特征点PP1、PP2、PP3、PP4、PP5和PP6的三维坐标进行比较，计算得出当前待焊接工件相对于所述的步骤一中的基准焊接工件在三维坐标系中的偏移距离以及旋转角度，该偏移距离和旋转角度也是当前待焊工件上的焊缝相对于所述的基准焊缝的偏移距离和旋转角度，根据所述的步骤一中的基准焊缝位置与所述的偏移距离和旋转角度即可得寻找到当前待焊接工件上的焊缝位置；

上述的所述的步骤一和步骤二中寻找所述的特征点PP1’、PP2’、PP3’、PP4’、PP5’、PP6’、PP1、PP2、PP3、PP4、PP5和PP6的方法按照如下步骤进行：

步骤a、准备工作：在焊丝与工件之间接入电压，确保当焊枪上的焊丝与工件接触时能形成电流回路，将焊丝与工件回路间的接触器K1触点接入机器人I/O端口，编写程序使当K1闭合时，机器人能停止运动并记录当前工件与焊丝相接触的点的坐标位置；

步骤b、实际寻找：首先设定机器人寻找特征点时的起始点的三维坐标，给机器人设定寻找特征点的寻找方向以及最大寻找距离，焊枪按照所述的寻找方向和最大寻找距离寻找特征点，如果机器人沿着所述的寻找方向上运行小于等于最大寻找距离时，K1触点闭合，即焊丝与工件接触，则焊丝与工件的接触点即为要寻找的特征点，机器人记录下当前特征点的三维坐标；如果机器人沿着所述的寻找方向上运行超过最大寻找距离，K1触点还未闭合，即焊丝未与工件接触，则寻找特征点失败，重新设定寻找方向和最大寻找距离按照上述方法继续寻找特征点。

优选地，在步骤b中，给机器人设定寻找特征点的寻找方向以及最大寻找距离之前，先在选定辅助点，从所述的起始点到所述的辅助点的连线即为所述的寻找方向，所述的最大寻找距离大于所述的起始点到所述的辅助点的直线距离。

优选地，所述的步骤a中，在焊丝与工件之间接入的电压为安全电压。

优选地，所述的安全电压选用12-30V的交流电。

优选地，在寻找所述的特征点过程中，所述的焊枪的枪管所在的中心线与平面F1、平面F2、平面F3、平面F1’、平面F2’、平面F3’之间均呈20-70度的夹角。

通过上述技术方案，本发明所达到的有益效果：本发明无需在机器人末端安装机械或者电子传感器，简化了机器人末端结构和体积，扩大了机器人的可达性和灵活性；该方法操作简单，不依靠外部设备；机器人使用该方法可以确定焊缝在三维空间内的位置，精度高，简单易用。

附图说明

附图1是本发明中接触回路的电气接线示意图；