[发明专利]一种应用于机器人多层多道焊的摆动焊接数据分析方法

说明书

本发明公开了一种应用于机器人多层多道焊的摆动焊接数据分析方法，该方法通过以太网TCP/IP通信等方式连接机器人控制器，实时获取机器人的位姿数据；在基路径焊接完毕后，本发明根据基路径焊枪的位姿数据，依据多层多道焊的特点，计算出多层多道焊的用户坐标系；在其他焊道的焊接过程中，得出多层多道焊接中每道相对于基路径的偏移量和偏转角，供用户查阅和记录，形成工艺库。

技术领域

本发明涉及辅助焊接技术，特别是一种应用于机器人多层多道焊的摆动焊接数据分析方法。

背景技术

在机器人焊接工艺实验中，获取多层多道焊接作业的摆动焊接数据的传统方法为：焊接过程中人工手动记录焊接电源面板的焊接电流和焊接电压等参数、每道焊接完成后，人工使用钢尺测量焊枪末端空间偏移值，同时根据经验估测焊枪姿态偏转角度值。因此传统方法存在误差大，工艺实验效率低等问题。为了直观高效的监视机器人焊接工作路径、摆动方式、摆动特征、焊接电流、焊接电压等信息，方便实验人员动态调整焊枪位置及姿态来观察焊接效果，需要支持机器人末端位置和姿态、焊接电流、焊接电压等参数的实时监控功能的设备/方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于机器人多层多道焊的摆动焊接数据分析方法。

实现本发明目的的技术方案为：一种应用于机器人多层多道焊的摆动焊接数据分析方法，包括：

S1、选取多层多道焊的基路径焊道所在平面建立用户坐标系，在基路径焊道中，基于离散的焊枪位置数据，确定基路径的平面方程及平面法向量；基于起弧点位置数据与息弧点位置数据，确定焊接方向向量；

S2、基于平面的法向量、平面中的焊接方向向量、起弧点位置，建立用户坐标系，确定用户坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；

S3、在其他道焊接过程中，基于实时焊枪的位置和姿态，确定当前焊枪的用户坐标系中位置和姿态，即每道焊接路径相对于基路径的偏移量和偏转角。

进一步的，步骤S1中采用最小二乘法拟合基路径的焊接平面；其中，以起弧点Q₁作为用户坐标系的原点，起弧点与息弧点Q₂作为焊接方向向量最小二乘法拟合的平面法向量

进一步的，步骤S2中所述建立用户坐标系包括：

以起弧点Q₁作为原点、焊接方向向量作为X轴、平面法向量作为Z轴、单位向量和单位向量的外积作为Y轴建立用户坐标系，以单位向量向量和向量作为用户坐标系的基向量，其中：

平面方程为：z＝a₀x+a₁y+a₂

基于最小二乘法公式，得

解方程组，得a₀、a₁、a₂和平面法向量

式中，L为于的长度，Q_1x、Q_1y、Q_1z分别为点Q₁在世界坐标系的坐标值，Q_2x、Q_2y、Q_2z分别为点Q₂在世界坐标系的坐标值。

进一步的，步骤S2中所述的计算用户坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵，具体为：