[发明专利]一种基于激光焊缝跟踪的机器人波纹板自动焊接方法

说明书

一种基于激光焊缝跟踪的机器人波纹板自动焊接方法，其具体操作为：实现一个激光焊缝跟踪器的标定算法，用于标定激光焊缝跟踪器坐标系，定义一个焊缝数据缓冲模块，实现一个视觉处理模块，定义一个先入先出的目标点队列，定义两个线程，程序开始运行时，激光焊缝跟踪器首先根据预设焊缝类型和参数搜索焊缝P点，当TCP到达P点时，焊枪自动开启焊接开关，起弧焊接，起弧成功后，运动线程继续向机器人控制器发送目标点位，使得机器人沿着焊缝进行焊接，如此循环往复。通过视觉算法提前识别拐点，对拐点区域进行轨迹规划，利用工业机器人高精度特性保证稳定一直的焊接线速度，根据拐点过渡特征和焊缝宽度动态调整焊接机的电流电压。

技术领域

本发明涉及机器人焊接方法，尤其涉及一种基于激光焊缝跟踪的机器人波纹板自动焊接方法。

背景技术

波纹板是一种具有三维或空间结构的板材。该结构增强了对水平和垂直载荷的抗性。因其结构特性，被广泛应用到集装箱行业。由于前道冲压工位的加工精度和稳定性的影响，导致波纹板与底梁焊接时，出现来料一致性问题，无法实现自动化焊接。目前在行业中普遍采用PLC加激光传感器的专机模式，初步实现了对浅波纹板的自动化焊接。但由于焊接过程中焊枪角度不可调或者调整后无法实现对焊接线速度的精确控制，对深波纹板的焊接无法实现自动化焊接。

发明内容

根据以上技术问题，本发明提供一种基于激光焊缝跟踪的机器人波纹板自动焊接方法，其具体操作方法为：

(1)实现一个激光焊缝跟踪器的标定算法，用于标定激光焊缝跟踪器坐标系。此后激光器测量的x,y,z偏移值，可以直接转换成机器人的目标点；

(2)定义一个焊缝数据缓冲模块，用于暂存激光器的反馈数据(包括焊缝的x/y/z偏移，对应的机器人TCP位置)，调用视觉处理模块对焊缝数据进行预处理。实际使用中，由于激光焊缝跟踪器前置，使激光线距离工具中心点(TCP，焊丝位置)20cm。保证缓冲区中至少可以缓存一个波纹板模块(即完整一个周期)；

(3)实现一个视觉处理模块，对缓冲模块提供的焊缝数据进行处理，识别焊缝拐点位置以及拐点的角度；

(4)定义一个先入先出的目标点队列，用于存放机器人轨迹的目标点；

(5)定义两个线程，运动线程和数据线程。运动线程通过读取目标点队列中的目标点，向工业机器人控制内核发送相应的运动指令(通常是直线运动MOVL)；数据线程用于记录焊缝和TCP数据；

(6)程序开始运行时，激光焊缝跟踪器首先根据预设焊缝类型和参数搜索焊缝P点，搜索到焊缝后，工具中心点通过直线运动开始向焊缝处P点运动，在机器人运动的同时，数据线程中数据缓存模块每隔1mm记录一组焊缝和TCP的数据，并实时调用视觉模块进行数据分析，在检测到第一个拐点A的时候，对拐点A左侧做轨迹规划，保证焊枪姿态均匀变化，焊接点之间线速度恒定，接着将已经规划好的点传递到目标点队列，运动线程读取目标队列发送给工业机器人控制使得机器人运动。在检测到第二个拐点B时，对拐点AB之间部分做轨迹规划，以此类推；

(7)当TCP到达P点时，焊枪自动开启焊接开关，起弧焊接，起弧成功后，运动线程继续向机器人控制器发送目标点位，使得机器人沿着焊缝进行焊接；

(8)如此循环往复，直到由于波纹板焊缝结束处，由于激光传感器检测不到焊缝时，数据线程停止工作，并发送一个附加停止标记的目标点到目标点队列中，以便运动线程检测到该目标点后停止运动并关闭焊枪开关。

所述数据线程处理流程为：

(1)数据线程开始；

(2)通过激光焊缝传感器检测焊缝，如检测不到焊缝则直接结束线程；

(3)检测到焊缝，发送焊缝点位到目标点队列；

(4)缓存焊缝数据，分析拐点和焊缝结束；