一种位姿自适应机器人的焊接系统及位姿调整方法与流程

技术特征：

1.一种位姿自适应机器人的焊接系统，包括焊接机器人以及与所述焊接机器人通讯连接的主控机，所述焊接机器人包括机器人本体、固定于所述机器人本体上的用以焊接焊缝的焊枪、与所述机器人本体通讯连接的机器人控制器、给所述机器人控制器以及焊枪供电的焊接电源，所述主控机与所述机器人控制器通讯连接，其特征在于：所述位姿自适应机器人焊接系统还包括与所述主控机通讯连接的检测跟踪系统，所述检测跟踪系统包括设于所述焊枪上的用以检测焊缝的轮廓的线激光传感器以及设于所述焊枪上且位于所述焊枪的相对两侧的两个点激光传感器，每一所述点激光传感器用以感测该点激光传感器距与该点激光传感器相对应的一侧的母材的距离；所述主控机根据两个点激光传感器以及线激光传感器测得的数据得到所述焊接机器人的标准位姿并根据该标准位姿调整所述焊接机器人的位姿。

2.根据权利要求1所述的焊接系统，其特征在于：所述检测跟踪系统还包括固定于所述焊枪上的安装支架，所述安装支架的长度方向垂直于所述焊枪的延伸方向，两个所述点激光传感器分别固定于所述安装支架的长度方向的两端。

3.根据权利要求2所述的焊接系统，其特征在于：两个所述点激光传感器距所述焊枪的距离相等。

4.根据权利要求2所述的焊接系统，其特征在于：两个所述点激光传感器均向下且朝向所述焊枪倾斜；两个所述点激光传感器的倾斜角度相同。

5.一种位姿自适应机器人的位姿调整方法，其特征在于：所述位姿调整方法包括如下步骤：

S1：主控机驱动所述焊接机器人运动至所述焊缝的检测位置，使两个所述点激光传感器分别位于所述焊缝的两侧；

S2：每一所述点激光传感器感测该点激光传感器距与该点激光传感器相对应的一侧的母材之间的距离，主控机得出焊缝两侧的母材的偏移角度；

S3：线激光传感器感测所述焊缝的轮廓，主控机得出所述焊缝的偏移量；

S4：主控机根据所得出的母材的偏移角度以及焊缝的偏移量得出焊枪的标准位姿，主控机驱动所述机器人本体带动所述焊枪自当前位姿调整至标准位姿。

S5：开始焊接。

6.根据权利要求5所述的位姿调整方法，其特征在于：两个所述点激光传感器分别为第一点激光传感器、第二点激光传感器，以所述第一点激光传感器与所述第二点激光传感器的连线为基线，所述基线垂直于所述焊枪的延伸方向，步骤S2具体包括如下步骤：

S21：对设于焊枪上相对两侧的第一点激光传感器以及第二点激光传感器进行参数标定，获得所述第一点激光传感器距焊枪的距离L₁、第二点激光传感器距焊枪的距离L₂、第一点激光传感器发出的激光线与所述基线之间的第一夹角α、第二点激光传感器发出的激光线与所述基线之间的第二夹角β；

S22：通过第一点激光传感器向与所述第一点激光传感器相对应的母材的表面发射激光线，并得到该激光线位于母材上的第一特征点P₁以及第一点激光传感器距第一特征点P₁的距离H₁；通过第二点激光传感器向与所述第二点激光传感器相对应的母材的表面发射激光线，并得到该激光线位于母材上的第二特征点P₂以及第二点激光传感器距第二特征点P₂的距离H₂；

S23：以所述基线与所述焊枪的交点为原点O、第二点激光器与原点O的连线为Y轴、焊枪的延伸方向为Z轴建立焊接坐标系，通过坐标变换获得第一特征点P₁、第二特征点P₂在该焊接坐标系下的坐标；

S24：根据第一特征点P₁的坐标以及第二特征点P₂的坐标得出焊缝两侧的母材相对于所述基线的偏移角度。

7.根据权利要求6所述的位姿调整方法，其特征在于：所述第一特征点P₁的坐标为(y_p1，z_p1)；所述第二特征点P₂的坐标为(y_p2，z_p2)，所述偏移角度为γ，所述γ的计算公式如下：

$\mathrm{\γ}=arctan\frac{z_{p2}-z_{p1}}{y_{p2}-y_{p1}}.$

8.根据权利要求6所述的位姿调整方法，其特征在于：步骤S21中的所述第一夹角α与所述第二夹角β相等且均为锐角。

9.根据权利要求6所述的位姿调整方法，其特征在于：所述焊接机器人还包括设于所述焊枪远离所述机器人本体的一端的焊丝，所述焊接坐标系还包括位于基线所在平面上且与Y轴相垂直的X轴，步骤S3具体包括如下步骤：

S31：线激光传感器感测所述焊缝的轮廓；

S32：根据所述焊缝的轮廓得出所述焊缝在宽度方向的中点在焊接坐标系下的坐标，并计算该坐标相对于焊丝在母材所在平面上的投影点在焊接坐标系下的当前坐标的偏移量。

10.根据权利要求5所述的位姿调整方法，其特征在于：步骤S5后还包括如下步骤：判断是否到达焊缝的结束点，若否，则运行上述步骤S1～S5；若是，则焊接结束。