[发明专利]一种基于激光视觉系统的多层多道焊接路径规划方法

权利要求书

1.一种基于激光视觉系统的多层多道焊接路径规划方法，其特征在于：至少包括以下步骤：

步骤1、构建焊缝特征点投影模型，将基于激光视觉系统获取的特征点投影到焊缝横截面上并获取特征点在机器人基坐标系下的坐标信息，以此来建立V型厚板多层多道焊缝模型；

步骤2、在步骤1建立的V型厚板多层多道焊缝模型基础上，采用梯形及平行四边形焊道填充策略实现对不同角度坡口焊缝焊接路径的规划，采用第n焊层有n条焊道的方式进行填充，每层最后一条焊道采用梯形焊道，其余焊道均为平行四边形焊道；计算第i层第j条焊道焊缝横截面积S_ij；

步骤3、完成步骤2焊道路径规划后，建立焊枪坐标S_ij＝hw_ij引入焊接行走角γ对焊枪姿态进行规划，在平行四边形和梯形焊道中加入焊枪行走角γ可视为焊枪坐标系绕自身坐标系转过γ度，γ＝0°～45°，则加入焊枪行走角γ后得到焊枪姿态变化矩阵T_b，计算多层多道焊缝模型各焊道的机器人位姿值；

步骤4、根据输入的焊接参数和步骤2中计算的第i层第j条焊道焊缝横截面积S_ij，以此来对各焊道的焊接速度进行规划。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光视觉系统的多层多道焊接路径规划方法，其特征在于：所述步骤1中构建焊缝特征点投影模型具体步骤为：以起点A至终点D的向量为模型坐标系x轴向量，即X_t＝(n_xt,n_yt,n_zt)和焊缝横截平面S的法向量，点B'、C'、为相机获得的特征点，点B、C分别为焊缝特征点B'、C'投影在焊缝横截面的点，其中B、C为V型焊缝参考点；参考点B满足平面点法式方程(1)

n_xt·(x_B-x_A)+n_yt·(y_B-y_A)+n_zt·(z_B-z_A)＝0 (1)

根据则有：

联立公式(1)、(2)得到参考点B的坐标(x_B,y_B,z_B)；同理计算得到参考点C的坐标(x_C,y_C,z_C)。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光视觉系统的多层多道焊接路径规划方法，其特征在于：所述步骤2中第i层第j条焊道焊缝横截面积S_ij的计算，具体步骤为：对于平行四边形焊道策略，其单道焊缝横截面积S_ij为：S_ij＝hw_ij，其中w_ij为第i层第j条焊道宽度，h为每层焊道高度；对梯形焊道策略，其单道焊缝横截面积S_ii：S_ii＝h(Wd_i+1-(j-1)w_ij+w_ij)/2，其中，Wd_i为每层焊道宽度。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光视觉系统的多层多道焊接路径规划方法，其特征在于：所述步骤4中各焊道速度规划，具体步骤为：根据步骤2中的各焊道焊缝横截面积S_ij及S＝πVD²/4V₀，其中S为单道焊缝横截面积、D为焊丝直径、V为送丝速度、V₀为实际焊接进给速度；计算出直线焊接时对应焊道的实际焊接速度V_ij为：V_ij＝V₀＝πVD²/4S_ij；采用锯齿形摆动焊接第一层焊缝，根据摆弧焊接进给速度V₀和实际焊接速度V₁的关系，得出焊接速度V₁为：

式中，Steplen＝vel·T/1000，AMP振幅；Steplen为周期插补长度；V₀为实际焊接进给速度，V₁为实际焊接速度，vel为设定的非焊接焊枪移出速度，单位mm/s；T为插补周期。