CN107378324B - 一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统及方法 - Google Patents

一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107378324B
CN107378324B CN201710714088.7A CN201710714088A CN107378324B CN 107378324 B CN107378324 B CN 107378324B CN 201710714088 A CN201710714088 A CN 201710714088A CN 107378324 B CN107378324 B CN 107378324B
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
industrial robot
laser sensor
positioner
special
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710714088.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107378324A (zh
Inventor
张铁
周仁义
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201710714088.7A priority Critical patent/CN107378324B/zh
Publication of CN107378324A publication Critical patent/CN107378324A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107378324B publication Critical patent/CN107378324B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/005—Manipulators for mechanical processing tasks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/04—Viewing devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

本发明供公开了一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统，包括：工业机器人、激光传感器、运动控制器、两轴变位机、设置在所述工业机器人末端的焊枪、设置在所述两轴变位机上的工件夹具，所述的激光传感器用于连续扫描焊缝；所述的运动控制器用于同步协调控制工业机器人和变位机的运动。本发明还公开了一种基于视觉提取的异型工件的焊接方法。本发明解决了现有异型工件通过示教编程进行焊接作业时工作量大、效率低等问题。

Description

一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统及方法
技术领域
发明涉及工业机器人应用领域，尤其涉及一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统及方法。
背景技术
在异型工件的机器人自动化焊接应用领域，通常采用示教很多点采用离线编程的方法进行工业机器人焊接作业，这样焊接的轨迹精度较差，且通常因为机器人焊枪不处于最佳焊接姿态影响焊接的质量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统及方法，旨在解决现有自动化焊缝识别方法效率低下，准确性低的问题，实现精确的异型工件焊接。
上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统，包括：工业机器人、激光传感器、运动控制器、两轴变位机、设置在所述工业机器人末端的焊枪、设置在所述两轴变位机上的工件夹具，所述的激光传感器用于连续扫描焊缝；所述的运动控制器用于同步协调控制工业机器人和变位机的运动。
进一步地，所述的工业机器人为六轴工业机器人。
进一步地，所述的两轴变位机包括旋转轴和倾斜轴。
进一步地，还包括相机支架，所述激光传感器固定于相机支架上，所述相机支架固定于两轴变位机上随两轴变位机的倾斜轴同步运动。这样可以保持相机坐标系与机器人基坐标系相对位置保持不变，简化了坐标转换的计算。
一种基于所述的基于视觉提取的异型工件的焊接系统的焊接方法，包括以下步骤：
S1、采用变位机五点标定法，标定出两轴变位机的基坐标系相对于工业机器人基坐标系的转换矩阵和两轴变位机两个轴之间的相对位姿转换矩阵关系；
S2、在工件表面上取若干个点，通过最小二乘法，标定出激光传感器坐标系相对于工业机器人基坐标系的转换矩阵；
S3、调整工业机器人的位置和姿态，使激光传感器处于扫描焊缝的预设最佳位置；
S4、使激光传感器扫描异型工件，从激光传感器扫描结果中提取焊缝的特征点，并计算激光传感器坐标系下的异型工件轮廓坐标点；
S5、通过坐标转换，计算出异型工件轮廓点在机器人基坐标系下的位置和姿态；
S6、使用NURBS曲线，拟合异型工件轮廓点得到异型工件轮廓曲线的参数方程表达式；
S7、按照焊接工艺要求的焊接速度、加速度及加加速度要求，使用梯形加减速曲线规划方法进行整个焊接过程的加减速运动规划和插补，得到离散的插补点；
S8、根据离散的插补点的位姿、标定出的两轴变位机5的基坐标系相对于工业机器人基坐标系的转换矩阵和两轴变位机5两个轴之间的相对位姿转换矩阵关系，实时计算两轴变位机的倾斜轴和旋转轴的转角；
S9、进行工业机器人和两轴变位机的同步协同运动，完成异型工件焊接的全过程。
进一步地，所述步骤S2中，在工件表面上取至少8个点。
进一步地，所述的预设最佳位置为：既让焊缝处于激光传感器的有效工作范围内，又保证在连续扫描焊缝的过程中，异型工件不会与激光传感器发生干涉的位置。
相比现有技术，本发明通过两轴变位机作为六轴工业机器人的外部轴，以通过外部轴和机器人的联动达到最佳焊接焊位和焊接姿态，解决了现有异型工件通过示教编程进行焊接作业时工作量大、效率低等问题，简化了坐标转换的计算，提高了焊接的轨迹精度和质量。
附图说明
图1是基于视觉提取的异型工件的焊接系统示意图。
图中所示：1-工业机器人；2-相机支架；3-激光传感器；4-工件夹具；5-两轴变位机；6-焊枪。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例一
如图1所述，一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统，包括：工业机器人1、相机支架2、激光传感器3、运动控制器、两轴变位机5、设置在所述工业机器人1末端的焊枪6、设置在所述两轴变位机5上的工件夹具4，所述的激光传感器3用于连续扫描焊缝；所述的运动控制器用于同步协调控制工业机器人1和变位机5的运动。所述的工业机器人1为六轴工业机器人。所述的两轴变位机5包括旋转轴和倾斜轴。所述激光传感器3固定于相机支架2上，所述相机支架2固定于两轴变位机5上随两轴变位机5的倾斜轴同步运动。这样可以保持相机坐标系与机器人基坐标系相对位置保持不变，简化了坐标转换的计算。异型工件通过工件夹具4固定于变位机旋转轴上，随两轴变位机旋转轴和倾斜轴的转动以达到最佳的焊接位置和姿态。
实施例二
一种基于所述的基于视觉提取的异型工件的焊接系统的焊接方法，包括以下步骤：
S1、采用变位机五点标定法，标定出两轴变位机5的基坐标系相对于工业机器人基坐标系的转换矩阵和两轴变位机5两个轴之间的相对位姿转换矩阵关系；
S2、在工件表面上取8个点，通过最小二乘法，标定出激光传感器坐标系相对于工业机器人基坐标系的转换矩阵；
S3、调整工业机器人1的位置和姿态，使激光传感器3处于扫描焊缝的预设最佳位置，既让焊缝处于激光传感器3的有效工作范围内，又保证在连续扫描焊缝的过程中，异型工件不会与激光传感器3发生干涉的位置；
S4、使激光传感器扫3描异型工件，从激光传感器3扫描结果中提取焊缝的特征点，并计算激光传感器坐标系下的异型工件轮廓坐标点；
S5、通过坐标转换，计算出异型工件轮廓点在机器人基坐标系下的位置和姿态；
S6、使用NURBS曲线，拟合异型工件轮廓点得到异型工件轮廓曲线的参数方程表达式；
S7、按照焊接工艺要求的焊接速度、加速度及加加速度要求，使用梯形加减速曲线规划方法进行整个焊接过程的加减速运动规划和插补，得到离散的插补点；
S8、根据离散的插补点的位姿、标定出的两轴变位机5的基坐标系相对于工业机器人基坐标系的转换矩阵和两轴变位机5两个轴之间的相对位姿转换矩阵关系，实时计算两轴变位机5的倾斜轴和旋转轴的转角；
S9、进行工业机器人1和两轴变位机5的同步协同运动，完成异型工件焊接的全过程。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于视觉提取的异型工件的焊接方法，其特征在于，所述方法基于一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统实现，所述焊接系统包括：工业机器人(1)、激光传感器(3)、运动控制器、两轴变位机(5)、设置在所述工业机器人(1)末端的焊枪(6)、设置在所述两轴变位机(5)上的工件夹具(4)，所述的激光传感器(3)用于连续扫描焊缝；所述的运动控制器用于同步协调控制工业机器人(1)和变位机(5)的运动，其中，所述激光传感器（3）固定于相机支架（2）上，所述相机支架（2）固定于两轴变位机（5）上随两轴变位机（5）的倾斜轴同步运动；
所述方法包括以下步骤：
S1、采用变位机五点标定法，标定出两轴变位机(5)的基坐标系相对于工业机器人基坐标系的转换矩阵和两轴变位机(5)两个轴之间的相对位姿转换矩阵关系；
S2、在工件表面上取若干个点，通过最小二乘法，标定出激光传感器坐标系相对于工业机器人基坐标系的转换矩阵；
S3、调整工业机器人(1)的位置和姿态，使激光传感器(3)处于扫描焊缝的预设最佳位置；
S4、使激光传感器(3)扫描异型工件，从激光传感器(3)扫描结果中提取焊缝的特征点，并计算激光传感器坐标系下的异型工件轮廓坐标点；
S5、通过坐标转换，计算出异型工件轮廓点在机器人基坐标系下的位置和姿态；
S6、使用NURBS曲线，拟合异型工件轮廓点得到异型工件轮廓曲线的参数方程表达式；
S7、按照焊接工艺要求的焊接速度、加速度及加加速度要求，使用梯形加减速曲线规划方法进行整个焊接过程的加减速运动规划和插补，得到离散的插补点；
S8、根据离散的插补点的位姿、标定出的两轴变位机(5)的基坐标系相对于工业机器人基坐标系的转换矩阵和两轴变位机(5)两个轴之间的相对位姿转换矩阵关系，实时计算两轴变位机(5)的倾斜轴和旋转轴的转角；
S9、进行工业机器人(1)和两轴变位机(5)的同步协同运动，完成异型工件焊接的全过程。
2.根据权利要求1所述的基于视觉提取的异型工件的焊接方法，其特征在于，所述的工业机器人(1)为六轴工业机器人。
3.根据权利要求1所述的基于视觉提取的异型工件的焊接方法，其特征在于，所述的两轴变位机(5)包括旋转轴和倾斜轴。
4.根据权利要求1所述的基于视觉提取的异型工件的焊接方法，其特征在于，所述步骤S2中，在工件表面上取至少8个点。
5.根据权利要求1所述的基于视觉提取的异型工件的焊接方法，其特征在于，所述的预设最佳位置为：既让焊缝处于激光传感器(3)的有效工作范围内，又保证在连续扫描焊缝的过程中，异型工件不会与激光传感器(3)发生干涉的位置。
CN201710714088.7A 2017-08-18 2017-08-18 一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统及方法 Active CN107378324B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710714088.7A CN107378324B (zh) 2017-08-18 2017-08-18 一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710714088.7A CN107378324B (zh) 2017-08-18 2017-08-18 一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107378324A CN107378324A (zh) 2017-11-24
CN107378324B true CN107378324B (zh) 2023-06-16

Family

ID=60352860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710714088.7A Active CN107378324B (zh) 2017-08-18 2017-08-18 一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107378324B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108344693B (zh) * 2018-02-14 2020-05-05 东北大学 一种面向自动焊接的薄板焊缝错边量视觉测量方法
CN108907408A (zh) * 2018-08-04 2018-11-30 苏州佩恩机器人有限公司 一种基于焊缝工业机器人姿态的曲线焊缝跟踪方法
CN109648229B (zh) * 2018-12-29 2020-10-16 成都卡诺普自动化控制技术有限公司 基于六自由度机器人扩展双直线协同功能轴的摆焊方法
CN109648230B (zh) * 2018-12-29 2020-10-16 成都卡诺普自动化控制技术有限公司 基于六自由度机器人扩展双旋转协同功能轴的摆焊方法
CN110303217B (zh) * 2019-07-18 2021-03-26 湘潭大学 一种多机器人自动线缆焊锡装配单元
CN113333998B (zh) * 2021-05-25 2023-10-31 绍兴市上虞区武汉理工大学高等研究院 一种基于协作机器人的自动化焊接系统及方法
CN113427160A (zh) * 2021-06-29 2021-09-24 西安交通大学 一种焊接机械臂自适应焊接方法、系统、设备及存储介质
CN118023786B (zh) * 2024-04-09 2024-07-19 河南威猛振动设备股份有限公司 一种多工位智能体感焊接设备及焊接方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5457367A (en) * 1993-08-06 1995-10-10 Cycle Time Corporation Tool center point calibration apparatus and method
CN103063213B (zh) * 2013-01-04 2015-10-14 上海交通大学 一种焊接机器人与变位机位姿关系的标定方法
CN104908041B (zh) * 2015-06-19 2016-09-21 广州数控设备有限公司 一种串联六轴工业机器人控制装置及方法
CN106671079B (zh) * 2015-11-06 2019-06-18 中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司 一种实现变位机协同的焊接机器人运动控制方法
CN105562973B (zh) * 2016-02-29 2017-08-25 华南理工大学 一种激光识别焊缝8轴机器人空间曲线焊接系统及方法
CN105785921B (zh) * 2016-03-25 2018-06-22 华南理工大学 一种工业机器人nurbs曲线插补时的速度规划方法
CN106271281B (zh) * 2016-09-27 2018-04-13 华南理工大学 一种复杂异型工件自动焊接轨迹生成系统及方法
CN207205613U (zh) * 2017-08-18 2018-04-10 华南理工大学 一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN107378324A (zh) 2017-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107378324B (zh) 一种基于视觉提取的异型工件的焊接系统及方法
CN111230869B (zh) 一种复杂空间曲线焊缝运动轨迹和焊接工艺协同规划方法
CN107609228B (zh) 面向并联钻床的自动钻孔方法
KR102087609B1 (ko) 비전유닛
CN112453648B (zh) 一种基于3d视觉的离线编程激光焊缝跟踪系统
CN105290925B (zh) 基于工业机器人的调距桨型面砂带磨削装置及其加工方法
CN109605157B (zh) 一种基于3d激光扫描仪的机器人毛刺清理方法
US20050246062A1 (en) Method for controlling a machine, particularly an industrial robot
JP2005537939A (ja) 加工品に接続領域を作る方法及び装置
JP5219974B2 (ja) 加工制御装置、レーザ加工装置およびレーザ加工システム
CN110076569B (zh) 一种焊接与焊接前后处理一体化设备及处理方法
WO2020173111A1 (zh) 一种 3d 微涂覆机器人及其涂覆方法
WO2008110559A2 (en) A support arrangement for a treatment device
JP7000361B2 (ja) 追随ロボットおよび作業ロボットシステム
JP2019086823A (ja) 加工システム
KR101808295B1 (ko) 곡블록 협소구간 작업이 가능한 용접로봇 시스템의 제어방법
CN105983802A (zh) 一种焊接机器人控制系统和方法
CN113021017B (zh) 随形自适应3d检测与加工系统
KR102034541B1 (ko) 부품 조립용 로봇 시스템의 제어방법
WO2014123054A1 (ja) ロボット制御装置及びロボット制御方法
KR102034543B1 (ko) 부품 조립용 로봇 시스템의 제어방법
KR20190048163A (ko) 공구의 마모에 따라 가공부하를 조절하는 로봇 시스템 및 이를 이용한 가공부하 조절 방법
JP7307263B2 (ja) バリ取り装置、及び制御システム
CN114043151A (zh) 一种焊接轨迹自动快速生成系统、方法及焊接机器人
US20120232694A1 (en) Method For Creating A Robot Model And Industrial Robot

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant