[发明专利]实现焊接机器人工具中心点自动偏移的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动化焊接技术，尤其涉及一种基于新型库卡机器人的自动焊接技术中机器人工具中心点自动偏移的方法及系统。

背景技术

目前， 随着当前工业生产中焊接技术的快速发展，工件焊接工艺也日趋复杂，进而对于焊接质量的要求也越来越高，人工焊接技术也已无法满足当前生产工艺的要求，取而代之的是机器人离线编程自动化焊接技术，从而使得我国的工业焊接技术向着高质量、高效率、自动化的态势前进。

在机器人离线编程的实践中，经常要调整机器人工具中心点到工件的距离，以确保两者的距离的合理性，进而保证自动化焊接的质量。现有技术中，主要采用校好一系列杆长参数的工具备用的方法来实现调整：参对应不同的杆伸长设定不同的工具标号以及相应的工具名称，然后机器人分别从四个不同（P1、P2、P3和P4）的方向接近固定点（参图1）。在机器人焊接的过程中，操作者根据当前机器人工具中心点离工件的距离情况，在离线编程中判断并选择合适杆伸长的工具（确定其工具标号即可），机器人便自动安装上被选择的工具进行焊接动作。

然而，此方法在保证调整工具中心点的精确性的同时，事先需要校正一系列工具，并且没调用一个新的工具，离线程序就要改动工具的标号，且库卡机器人最多只允许16个内部工具，对应16中不同的杆伸长，这势必给工具中心点与工件之间距离的调整带来局限性，并影响机器人焊接的工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现焊接机器人工具中心点自动偏移的方法，其通过观察当前机器人工具中心点与焊缝之间的实际距离，确定工具中心点所需调整的偏移距离，并通过一定的机器人程序进行工具中心点的自动偏移以达到理想距离，从而实现了最优化焊接，机器人焊接的工作效率和焊接质量得以提升。

相应于所述方法，本发明还提供一种实现焊接机器人工具中心点自动偏移的系统。

为实现上述发明目的之一，本发明提供的一种实现焊接机器人工具中心点自动偏移的方法，包括如下步骤：

S1、预运行可供焊接机器人运行的机器人程序；

S2、判断工具中心点是否需要偏移，若是，进入步骤S3；若否，进行步骤S4；

S3、确定工具中心点所需偏移的偏移距离和偏移方式，并根据所述偏移距离计算工具中心点的偏移参数，将所述偏移参数输入到机器人运行程序中以实现机器人工具中心点的自动偏移；

S4、运行机器人程序以完成焊接动作。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2具体包括如下步骤：

设定工具中心点与焊缝之间的一理想距离；

观察并测量当前工具中心点与焊缝之间的实际距离；

比较所述实际距离与理想距离的大小，若两者相等，则判断结果为不需要偏移；若两者不相等，则判断结果为需要偏移。 

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中“确定偏移距离和偏移方式”的步骤具体为：

判断所述工具中心点与焊缝之间的实际距离是否大于所述理想距离，若是，则所述偏移方式为缩短；若否，则所述偏移方式为延长；

计算所述实际距离与理想距离的差值以获知所述工具中心点的偏移距离。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3还具体包括：

建立机器人工具坐标系及机器人末端法兰坐标系；

分析机器人程序，并根据所述偏移参数进行自动偏移推导，得出所述工具坐标系的旋转矩阵、齐次矩阵；

根据所述齐次矩阵计算出工具中心点的偏移参数并输入到参数对话框中，实现机器人工具中心点的自动偏移。

作为本发明的进一步改进，所述工具坐标系的X轴沿着工具手杆伸长的方向，工具坐标系记为矩阵T：                                               ，

其中， X、Y、Z表示点的坐标，表示工具坐标系在末端法兰坐标系下的方向向量。

作为本发明的进一步改进，所述工具坐标系相对于末端法兰的方向向量的旋转矩阵R为：

，

其中，A、B、C分别是指工具坐标系绕末端法兰坐标系的Z轴、Y轴和X轴旋转的角度。

作为本发明的进一步改进，所述齐次矩阵Ｑ为:

 ，其中，s表示sin、c表示cos，ΔL表示工具中心点沿杆长方向的偏移距离。

相应地，本发明还提供了一种实现焊接机器人工具中心点自动偏移的系统，该系统包括如下模块：

机器人程序预运行模块、用于预运行可供焊接机器人运行的机器人程序；