一种用于焊接机器人快速寻位的装置及寻位方法与流程

本发明涉及一种用于焊接机器人快速寻位的装置及寻位方法，属于焊接机器人技术领域。

背景技术：

接触传感（Touch Sensing）功能是一种机器人用于检测待加工工件实际位置的软件功能。焊接前，机器人通过预先设置的程序，对工件进行接触（如焊丝、导电嘴）或者不接触（如激光）的触碰，从而找出工件的实际位置或者实际位置与示教位置的偏移量，在后续的实际焊接中补偿这一偏移量。其中，机器人与工件发生接触（如焊丝、导电嘴）的情况称为接触式接触传感；不发生接触（如激光）的情况称为非接触式接触传感。

接触式接触传感需要焊丝或导电嘴反复碰撞工件，当工件较大，且三维都有误差时，会导致寻位时间明显延长，降低焊接节拍；在目前的焊接机器人应用中，一般都采用焊丝去触碰工件的寻位方法，但是由于焊丝较软，触碰弯曲后会造成触碰数据和实际数据不同，往往会导致寻位精度较差；在表面导电性差（严重生锈）的工件及不导电（表面上漆或者塑料材质）的工件上无法使用。

非接触式接触传感（激光）需要增加点光源激光器，增加应用成本；由于点光源激光器需要安装在焊枪前端，在复杂工件表面容易造成干涉；在焊枪前端安装点光源激光器，还会降低机器人手臂的有效负载。

焊接机器人接触传感功能是在接触被焊工件表面的基础上实现的，当焊接机器人置于比较大的平直钢板上并且在钢板上堆焊字体时，由于没有垂直构件作为寻位参照物，焊接机器人难以通过触碰来确定焊接起始点的位置。当需要在指定位置实现标记字或符号堆焊的时候，需要人工调整焊枪的位置，并人工进行坐标变换，以确定焊接起始点的位置，作业效率低，且焊接起始点的位置精度无法有效保证。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种避免接触式传感触碰弯曲、工件表面影响，非接触式传感成本高、表面干涉、增加负载等缺点，能够快速提高焊接机器人起始点寻位的用于焊接机器人快速寻位的装置。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种用于焊接机器人快速寻位的装置，包括环形定位装置和按钮式定位装置；其中，环形定位装置包括环形定位底座、吸附磁铁、刻度标识和限位插槽；按钮式定位装置包括工作状态指示灯、电源模块、定位分析模块、无线通信模块、弹簧、外壳和按钮本体；其中，

环形定位底座，用于实现针对整个焊接机器人快速寻位装置的固定；

吸附磁铁，用于实现将环形定位底座吸附至钢材表面；

刻度标识，用于实现与钢材表面定位线的匹配；

限位插槽，用于实现针对按钮式定位装置的外壳的定位；

工作状态指示灯，用于实现针对焊接机器人快速寻位装置工作状态的指示；

电源模块，用于实现针对工作状态指示灯、定位分析模块和无线通信模块的供电；

定位分析模块，用于实现针对所测得定位数据的分析换算，获得实测的定位原点坐标，并将该坐标传递至无线通信模块；

无线通信模块，用于将经分析换算后的定位原点坐标无线传送至焊接机器人；

弹簧，用于实现每次定位数据测量后按钮本体的归位；

外壳，用于实现对弹簧和按钮本体的装配集成；

按钮本体，用于实现对电源模块、定位分析模块和无线通信模块的装配集成。

本发明所述一种用于焊接机器人快速寻位的装置采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明设计的用于焊接机器人快速寻位的装置，克服了现有焊接机器人接触传感寻位的缺点及局限性，尤其是在较大平直钢板上对焊字体时人工调整焊枪至起始点效率低、焊接位置不精确等缺点。而且避免了接触式传感触碰弯曲、工件表面影响，非接触式传感成本高、表面干涉、增加负载等缺点，有效提高了焊接机器人起始点寻位的快速性。

与此相应，本发明所要解决的技术问题是基于所设计用于焊接机器人快速寻位的装置，提供一种避免接触式传感触碰弯曲、工件表面影响，非接触式传感成本高、表面干涉、增加负载等缺点，能够快速提高焊接机器人起始点寻位的用于焊接机器人快速寻位的装置的寻位方法。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种用于焊接机器人快速寻位的装置的寻位方法，包括如下步骤：

步骤1. 根据装配焊接设计图纸，在钢材表面指定位置测量、划线，用“十字线”的方式来辅助快速寻位装置的寻位；

步骤2. 将环形定位装置吸附在钢材表面，环形定位底座上刻度标识（X/U、Y/V）与钢材表面“十字线”的对应轴线对齐；

步骤3. 将按钮式定位装置插入环形定位底座，随即自动接通电源模块，工作状态指示灯显示为红色，即系统处于待机状态；

步骤4. 在机器人焊接作业开始之前，将机器人移至待焊工件的附近，并确保在无线通信模块信号覆盖范围以内，此时按钮式定位装置上工作状态指示灯显示为橙色，即快速寻位装置与机器人本体上的定位系统建立通信，将快速寻位装置纳入到机器人坐标系统；

步骤5. 按下按钮式定位装置，使按钮本体下端顶部触及钢材表面，定位分析模块依据按钮式定位装置的下移距离、模块中预设的刻度标识的坐标值，计算得出实际的定位原点坐标，并通过无线传输模块将原点坐标传送给机器人，此时按钮式定位装置上工作状态指示灯显示为绿色，即快速寻位装置已将实际测得的定位原点坐标成功传送给机器人；

步骤6. 焊接机器人将收到的定位原点坐标与离线编程中的参考原点进行坐标变换，自动计算得到原点偏移距离，并修正焊接路径，自动调节机器人机械臂使焊丝顶端到焊接起点，寻位结束，等待开始焊接作业。

本发明所述一种用于焊接机器人快速寻位的装置的寻位方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明设计的用于焊接机器人快速寻位的装置的寻位方法，克服了现有焊接机器人接触传感寻位的缺点及局限性，尤其是在较大平直钢板上对焊字体时人工调整焊枪至起始点效率低、焊接位置不精确等缺点。而且避免了接触式传感触碰弯曲、工件表面影响，非接触式传感成本高、表面干涉、增加负载等缺点，有效提高了焊接机器人起始点寻位的快速性。

附图说明

图1是本发明设计用于焊接机器人快速寻位的装置的示意图；

图2是本发明设计用于焊接机器人快速寻位的俯视图；

图3是本发明设计用于焊接机器人快速寻位的装置中环形定位装置示意图；

图4是本发明设计用于焊接机器人快速寻位的装置中按钮式定位装置示意图；

图5是本发明设计用于焊接机器人快速寻位的装置的寻位方法流程示意图。

其中，1. 环形定位底座，2. 吸附磁铁，3. 刻度标识，4. 限位插槽，5. 工作状态指示灯，6. 电源模块，7. 定位分析模块,8. 无线通信模块,9. 弹簧，10. 外壳，11. 按钮本体。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明设计了一种用于焊接机器人快速寻位的装置，包括环形定位装置和按钮式定位装置；其中，环形定位装置包括环形定位底座1、吸附磁铁2、刻度标识3和限位插槽4；按钮式定位装置包括工作状态指示灯5、电源模块6、定位分析模块7、无线通信模块8、弹簧9、外壳10和按钮本体11；其中，

环形定位底座1，为按钮式定位装置提供安装平台，用于实现针对整个焊接机器人快速寻位装置的固定。

吸附磁铁2，用于实现将环形定位底座吸附至钢材表面，实际应用中，按照每120°中心对称的方式均布在环形定位底座1上，实现将环形定位底座1吸附至钢板表面。

刻度标识3，用于实现与钢材表面定位线的匹配。

限位插槽4，用于实现针对按钮式定位装置的外壳的定位。

工作状态指示灯5，用于实现针对焊接机器人快速寻位装置工作状态的指示，实际应用中，通过红、橙、绿三个指示灯颜色，实现针对焊接机器人快速寻位装置工作状态的指示，其中：

红色代表：系统处于待机状态；

橙色代表：快速寻位装置与机器人本体上的定位系统建立通信，并将快速寻位装置纳入到机器人坐标系统；

绿色代表：快速寻位装置已将实际测得的定位原点坐标成功传送给机器人。

电源模块6，用于实现针对工作状态指示灯5、定位分析模块7和无线通信模块8的供电，确保系统的稳定运行。

定位分析模块7，用于实现针对所测得定位数据的分析换算，获得实测的定位原点坐标，并将该坐标传递至无线通信模块8。

无线通信模块8，用于将经分析换算后的定位原点坐标无线传送至焊接机器人。

弹簧9，用于实现每次定位数据测量后按钮本体11的归位。

外壳10，用于实现对弹簧和按钮本体的装配集成。

按钮本体11，用于实现对电源模块6、定位分析模块7和无线通信模块8的装配集成。

与上述所设计用于焊接机器人快速寻位的装置相对应，本发明还设计了一种用于焊接机器人快速寻位的装置的寻位方法，如图2和图5所示，实际应用中，具体包括如下步骤：

步骤1. 根据装配焊接设计图纸，在钢材表面指定位置测量、划线，用“十字线”的方式来辅助快速寻位装置的寻位，具体地，在钢材表面指定位置测量、划线，确定船体标记字在钢板上焊接的定位十字线，辅助快速寻位装置的寻位。

步骤2. 将环形定位装置吸附在钢材表面，环形定位底座1上刻度标识X/U、Y/V分别与钢材表面“十字线”的水平轴和垂直轴对齐。

步骤3. 将按钮式定位装置插入环形定位底座1，随即自动接通电源模块6，工作状态指示灯5显示为红色，即系统处于待机状态。

步骤4. 在机器人焊接作业开始之前，将机器人移至待焊工件的附近，并确保在无线通信模块8信号覆盖范围以内，此时按钮式定位装置上工作状态指示灯5显示为橙色，即快速寻位装置与机器人本体上的定位系统建立通信，将快速寻位装置纳入到机器人坐标系统。

步骤5. 按下按钮式定位装置，使按钮本体11下端顶部触及钢材表面，定位分析模块7依据按钮式定位装置的下移距离、模块中预设的刻度标识的坐标值，计算得出实际的定位原点坐标，并通过无线传输模块8将原点坐标传送给机器人，此时按钮式定位装置上工作状态指示灯显示为绿色，即快速寻位装置已将实际测得的定位原点坐标成功传送给机器人。

步骤6. 焊接机器人将收到的定位原点坐标与离线编程中的参考原点进行坐标变换，自动计算得到原点偏移距离，并修正焊接路径，自动调节机器人机械臂使焊丝顶端到焊接起点，寻位结束，等待开始焊接作业。

上述技术方案所设计用于焊接机器人快速寻位的装置及寻优方法，克服了现有焊接机器人接触传感寻位的缺点及局限性，尤其是在较大平直钢板上对焊字体时人工调整焊枪至起始点效率低、焊接位置不精确等缺点。而且避免了接触式传感触碰弯曲、工件表面影响，非接触式传感成本高、表面干涉、增加负载等缺点，有效提高了焊接机器人起始点寻位的快速性。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。