[发明专利]一种修正激光焊接轨迹的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，尤其是一种修正激光焊接轨迹的方法及系统。

背景技术

在对工件批量激光焊接时，目前的数控激光焊接机床通常使用同一NC(Number Control)程序预设激光焊接头的焊接轨迹，以提高焊接的效率。但是实际生产中，同一类工件的尺寸难以达到精准一致，使得工件上目标焊缝的相对位置发生偏移。安放待焊接工件时，夹具的精准度也会影响到工件上目标焊缝的相对位置。此外，激光焊接过程中，工件本身会有热变形。这些因素都会导致激光焊接的轨迹与目标焊缝不一致，最终影响到焊接的质量。

已公开的中国专利申请“基于离线规划的弧焊机器人激光视觉焊缝跟踪控制方法”(申请号：201110249074.5)公开了一种“通过结合焊缝跟踪离线规划所给出的待测目标先验模型以及焊缝跟踪运动规划轨迹等信息，综合采用传感器检测预测机制以及在线6维焊接轨迹合成机制来完成在线的机器人焊缝跟踪任务”的方法。具体按以下步骤进行：(1)、离线规划：通过预先以获取规划焊缝跟踪轨迹、待测焊缝接头轮廓模型；(2)、采用当前焊缝图像，并与所述的待测焊缝接头轮廓模型进行轮廓匹配，以获取当前焊缝接头轮廓；(3)、对所述的当前焊缝接头轮廓进行连续检测，提取二维的焊缝路径点；(4)、补偿所述的当前焊缝图像的采样时间点及与之所对应的视觉控制器获取的焊枪位姿点时间点 之间的通信延迟，并通过传感头测量模型获取三维的焊缝路径点；(5)、从连续提取的所述的三维的焊缝路径点经过滤波后获得平滑的实际焊缝跟踪轨迹；(6)、结合所述的预先规划焊缝跟踪轨迹与实际焊缝跟踪轨迹生成机器人焊缝跟踪在线运动轨迹以驱动机器人焊接。

这种方法在一定程度上也能修正激光焊接的轨迹，但是对于一般的只需完成直线轨迹焊接的数控激光焊接机床则应用成本偏高。

发明内容

本发明提供了一种修正激光焊接轨迹的系统及方法，旨在解决现有技术在激光焊接时焊接轨迹偏移的技术问题。

一种修正激光焊接轨迹的方法，包括以下内容，在激光焊接系统中预先设定标准的焊接路线；焊接过程中使用传感器对目标焊接焦点进行预采样；计算出实际焊接焦点相对于目标焊接焦点的修正补偿值；偏位修正机构根据修正补偿值对焊接轨迹进行修正。

进一步，可以在激光焊接系统中设定焊接路线；

可以在激光焊接头上装设位移检测传感器，用于对目标焊接焦点进行预采样；

在焊接过程中，通过位移检测传感器不断采集目标焊缝相对于光线检测中心的偏移量，并将相关数据上传到数据处理和控制单元。

进一步，数据处理和控制单元根据获得的偏移数据计算出目标焊接焦点坐标；并计算实际焊接焦点相对于目标焊接焦点的修正补偿值。

进一步，以ΔY表示目标焊接焦点偏移数据；以P表示目标焊接焦点坐标；以mPos表示焊接头焦点坐标；以mPos'表示与目标焊接焦点坐标P相对应的焊接 头实际焦点坐标；以ΔY'表示实际焊接焦点偏移数据，也即修正补偿值；以D表示位移检测传感器的检测中心与激光焊接头的焊接焦点之间的距离；

ΔY'的计算过程如下：

定义，焊接头坐标mPos为(X_m、Y_m)；

则，目标焊缝焦点坐标P为(X_m+D、Y_m+ΔY)；

则，焊接头实际坐标mPos'为(X_m+D、Y'_m)；

则，实际焊接焦点偏移数据ΔY'＝Y'_m-(Y_m+ΔY)，也即修正补偿值为ΔY'＝Y'_m-(Y_m+ΔY)。

进一步，所述的方法可用于修正直线形焊缝、曲线形焊缝、直线曲线结合形焊缝的偏移。

进一步，所述系统包括用于进行激光焊接的激光焊接装置，用于对目标焊接焦点进行预采样的传感器装置，用于进行数据处理和发出控制指令的中央处理器，以及用于驱动激光焊接装置的Y向驱动轴和X向驱动轴；

X向驱动轴是主运动轴，Y向驱动轴是偏位修正轴；Y向驱动轴垂直的装设在X向驱动轴上；Y向驱动轴驱动Y向驱动轴沿Y向驱动轴运动；激光焊接装置和传感器装置组合安装在Y向驱动轴上。

进一步，所述激光焊接装置、传感器装置、Y向驱动轴和X向驱动轴分别能与中央处理器进行数据传输。

进一步，所述传感器装置可以装设在激光焊接装置上，且位于激光焊接装置焊接时行进方向的前方；Y向驱动轴驱动激光焊接装置和传感器装置沿Y向驱动轴运动。