[发明专利]一种用于“J”型坡口焊接机器人的在线示教方法

权利要求书

1.一种用于“J”型坡口焊接机器人的在线示教方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)选取N个J型坡口轨迹特征数据点，对所述特征数据点进行B样条插值，获取焊枪沿理论轨迹的行走路径并设定区间；

(2)将激光测距仪扭转至垂直圆管轴线方向，J型坡口焊接机器人沿所述理论轨迹运动，所述激光测距仪采集焊枪末端和圆管表面之间的距离并发送至微处理器；

(3)所述微处理器对所述焊枪末端和圆管表面之间的距离进行处理，在所述设定区间内根据实际焊缝形状与相贯线参数方程获取实际焊缝形状和理论焊缝形状之间周向偏差；

(4)所述微处理器判断所述周向偏差是否在第一预设范围内，如果是，执行步骤(6)；如果否，执行步骤(5)；

(5)所述微处理器对所述周向偏差进行纠偏，获取第一实际焊缝形状轨迹；

(6)所述J型坡口焊接机器人回到起点，将所述激光测距仪扭转至圆管轴线方向，所述J型坡口焊接机器人沿所述理论轨迹的行走路径或所述第一实际焊缝形状轨迹运动，所述激光测距仪采集焊枪末端和J型坡口之间的距离并进行处理，在所述设定区间内根据实际焊缝形状与相贯线参数方程获取实际焊缝形状和理论焊缝形状之间轴向偏差；

(7)所述微处理器判断所述轴向偏差是否在第二预设范围内，如果是，执行步骤(9)；如果否，执行步骤(8)；

(8)所述微处理器对所述轴向偏差进行纠偏，获取第二实际焊缝形状轨迹或第三实际焊缝形状轨迹；

(9)所述J型坡口焊接机器人再次回到起点，关闭所述激光测距仪，开始焊接，流程结束。

2.根据权利要求1所述的一种用于“J”型坡口焊接机器人的在线示教方法，其特征在于，所述选取N个J型坡口轨迹特征数据点，对所述特征数据点进行B样条插值，获取焊枪沿理论轨迹的行走路径并设定区间具体为：

通过圆管半径r、球面曲率R和圆管与球面偏心距e建立相贯线参数方程；

通过所述相贯线参数方程，选取不同θ下的所述N个J型坡口轨迹特征数据点，其中θ表示相贯线上某点与原点o′连线在x′o′y′平面内的投影与x′轴的夹角，x′、y′和z′表示相贯线坐标；

对所述特征数据点进行B样条插值，获取理论轨迹所对应的B样条曲线的控制顶点，通过所述控制顶点计算出焊枪沿理论轨迹的行走路径并设定区间。

3.根据权利要求1所述的一种用于“J”型坡口焊接机器人的在线示教方法，其特征在于，所述所述微处理器对所述焊枪末端和圆管表面之间的距离进行处理具体为：

对所述焊枪末端和圆管表面之间的距离进行去除噪声及干扰数据，拟合及平滑数据点的处理。

4.根据权利要求1所述的一种用于“J”型坡口焊接机器人的在线示教方法，其特征在于，所述所述微处理器判断所述周向偏差是否在第一预设范围内具体为：

所述微处理器对所述周向偏差进行分析，查找每一设定区间内第一偏差最大数据点；

所述微处理器判断所述第一偏差最大数据点是否在所述第一预设范围内。

5.根据权利要求1所述的一种用于“J”型坡口焊接机器人的在线示教方法，其特征在于，所述所述微处理器对所述周向偏差进行纠偏，获取第一实际焊缝形状轨迹具体为：

采用粒子群搜索方法求取每一设定区间内第一偏差最大数据点的第一B样条函数的自变量参数，通过所述第一B样条函数自变量参数查找需要进行修改的第一若干个控制顶点；

在满足修改后轨迹与理论轨迹平均偏差最小，且所述修改后轨迹通过所述第一偏差最大数据点的条件下，利用拉格朗日乘数法计算出所述第一若干个控制顶点的变化量；

通过所述第一若干个控制顶点的变化量对所述周向偏差进行纠偏，获取所述第一实际焊缝形状的轨迹。

6.根据权利要求1所述的一种用于“J”型坡口焊接机器人的在线示教方法，其特征在于，所述所述微处理器判断所述轴向偏差是否在第二预设范围内具体为：

所述微处理器对所述轴向偏差进行分析，查找每一设定区间内所述第二偏差最大数据点；

所述微处理器判断所述第二偏差最大数据点是否在所述第二预设范围内。