專利名稱：一種針對圓柱體相貫線焊縫的通用弧焊機(jī)器人示教方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通用弧焊機(jī)器人示教方法，特別是針對圓柱體相貫線焊縫的通用 弧焊機(jī)器人的示教方法。
背景技術(shù)：
在容器封頭、容器插管以及管道插接等焊接任務(wù)中大量涉及圓柱體相貫線焊縫， 該類焊縫是典型的復(fù)雜空間焊縫。對于目前的通用弧焊機(jī)器人系統(tǒng)而言，要完成圓柱體相 貫線焊縫的焊接，一般方法是通過示教相貫線上的若干離散點(diǎn)進(jìn)行直線插補(bǔ)或圓弧插補(bǔ)， 但示教點(diǎn)個(gè)數(shù)和軌跡插補(bǔ)精度兩者之間存在矛盾。若示教點(diǎn)個(gè)數(shù)多，則示教效率低，軌跡插 補(bǔ)精度高；若示教點(diǎn)個(gè)數(shù)少，則示教效率高，軌跡插補(bǔ)精度低。為了克服上述矛盾，迫切需要 一種針對圓柱體相貫線焊縫的通用弧焊機(jī)器人示教方法，通過減少示教點(diǎn)個(gè)數(shù)提高示教效 率，同時(shí)需要保證圓柱體相貫線焊縫軌跡插補(bǔ)精度和焊接質(zhì)量，以滿足相關(guān)的產(chǎn)業(yè)需求和 市場競爭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種針對圓柱體相貫線焊縫的通用弧焊機(jī)器人示教方法， 可適用于對心垂直相交、對心斜相交、偏心垂直相交和偏心斜相交四類圓柱體相貫線。該方 法采用在線示教四個(gè)特征點(diǎn)的方法完成圓柱體相貫線焊縫工件坐標(biāo)系標(biāo)定，通過圓柱體相貫 線焊縫軌跡插補(bǔ)算法，提高弧焊機(jī)器人用于圓柱體相貫線焊接任務(wù)的工作效率和焊接質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的解決方案是在線示教圓柱體相貫線焊縫工件上 的四個(gè)特征點(diǎn)，建立工件坐標(biāo)系相對于機(jī)器人基坐標(biāo)系的位姿變換矩陣，實(shí)現(xiàn)圓柱體相貫 線焊縫工件坐標(biāo)系標(biāo)定，通過相應(yīng)的插補(bǔ)算法生成機(jī)器人基坐標(biāo)系下的圓柱體相貫線離散 點(diǎn)坐標(biāo)及相應(yīng)的焊槍姿態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)圓柱體相貫線焊縫軌跡生成及焊槍姿態(tài)擬合，使得弧 焊機(jī)器人能夠以更高的工作效率和焊接質(zhì)量完成圓柱體相貫線焊縫的焊接任務(wù)。采用本發(fā)明的優(yōu)勢在于弧焊機(jī)器人示教點(diǎn)個(gè)數(shù)少，示教效率高，圓柱體相貫線焊 縫軌跡插補(bǔ)精度高，可適應(yīng)四種不同類型圓柱體相貫線焊縫的焊接需求，適應(yīng)性強(qiáng)。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述圖1是本發(fā)明涉及的復(fù)雜程度最高的偏心斜相交圓柱體相貫線焊縫工件的通用 弧焊機(jī)器人示教方法原理示意圖。在圖1中1.特征點(diǎn)1 ；2.特征點(diǎn)2 ；3.特征點(diǎn)3 ；4.特征點(diǎn)4 ；5.工件坐標(biāo)系原 點(diǎn)。X.工件坐標(biāo)系X軸；· Y.工件坐標(biāo)系X軸；Z.工件坐標(biāo)系Z軸。
具體實(shí)施例方式下面針對圖1所示的偏心斜相交圓柱體相貫線焊縫工件，闡述本發(fā)明的具體方法。參見圖1，首先標(biāo)識圓柱體相貫線焊縫工件上的四個(gè)特征點(diǎn)1、2、3和4，操作弧焊 機(jī)器人依次到達(dá)上述特征點(diǎn)位置并示教各特征點(diǎn)在基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。根據(jù)特征點(diǎn)1、2 和3確定工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)5和Y軸，根據(jù)特征點(diǎn)3和4確定X和Z軸，從而建立工件坐標(biāo) 系相對于基坐標(biāo)系的位姿變換矩陣，實(shí)現(xiàn)圓柱體相貫線焊縫工件坐標(biāo)系標(biāo)定。在工件坐標(biāo)系下，根據(jù)圓柱體相貫線焊縫軌跡的極坐標(biāo)解析方程和相應(yīng)的插補(bǔ)算 法生成機(jī)器人基坐標(biāo)系下的圓柱體相貫線離散點(diǎn)坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)圓柱體相貫線焊縫軌跡插補(bǔ)， 并基于相貫線上任意點(diǎn)的切線與過該點(diǎn)的兩個(gè)圓柱切平面的交線重合的特性，計(jì)算每個(gè)圓 柱體相貫線焊縫軌跡插補(bǔ)點(diǎn)對應(yīng)的焊槍姿態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)圓柱體相貫線焊縫軌跡的焊槍姿態(tài) 擬合，使得弧焊機(jī)器人能夠以更高的工作效率和焊接質(zhì)量完成圓柱體相貫線焊縫的焊接任 務(wù)。在上述方法中，弧焊機(jī)器人示教點(diǎn)個(gè)數(shù)僅為四個(gè)，示教效率高，圓柱體相貫線焊縫 軌跡插補(bǔ)精度高，可適應(yīng)四種不同類型圓柱體相貫線焊縫的焊接需求，適應(yīng)性強(qiáng)。圓柱體相 貫線焊縫工件坐標(biāo)系標(biāo)定結(jié)果可用于機(jī)器人離線編程。
權(quán)利要求
1.一種針對圓柱體相貫線焊縫的通用弧焊機(jī)器人示教方法，其特征在于僅需要通過 操作機(jī)器人在線示教圓柱體相貫線焊縫工件上最少四個(gè)特征點(diǎn)，即可建立工件坐標(biāo)系相對 于機(jī)器人基坐標(biāo)系的位姿變換矩陣，實(shí)現(xiàn)圓柱體相貫線焊縫工件坐標(biāo)系標(biāo)定；通過圓柱體 相貫線焊縫軌跡插補(bǔ)算法和焊槍姿態(tài)擬合算法，實(shí)現(xiàn)圓柱體相貫線焊縫軌跡生成及焊槍姿 態(tài)擬合，使得弧焊機(jī)器人能夠以更高的工作效率和焊接質(zhì)量完成圓柱體相貫線焊縫的焊接 任務(wù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱體相貫線焊縫軌跡插補(bǔ)算法和焊槍姿態(tài)擬合算法，其特 征在于根據(jù)圓柱體相貫線焊縫軌跡的極坐標(biāo)解析方程和相應(yīng)的插補(bǔ)算法生成機(jī)器人基坐 標(biāo)系下的圓柱體相貫線離散點(diǎn)坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)圓柱體相貫線焊縫軌跡插補(bǔ)，同時(shí)基于相貫線上 任意點(diǎn)的切線與過該點(diǎn)的兩個(gè)圓柱切平面的交線重合的特性，計(jì)算每個(gè)圓柱體相貫線焊縫 軌跡插補(bǔ)點(diǎn)對應(yīng)的焊槍姿態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)圓柱體相貫線焊縫軌跡的焊槍姿態(tài)擬合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱體相貫線焊縫的通用弧焊機(jī)器人示教方法，可用于對心 垂直相交、對心斜相交、偏心垂直相交和偏心斜相交這四類圓柱體相貫線焊縫工件的焊接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種針對圓柱體相貫線焊縫的弧焊機(jī)器人示教方法，可適用于對心垂直相交、對心斜相交、偏心垂直相交和偏心斜相交四類圓柱體相貫線焊縫。該方法通過操作機(jī)器人在線示教圓柱體相貫線焊縫工件上的四個(gè)特征點(diǎn)，建立工件坐標(biāo)系相對于機(jī)器人基坐標(biāo)系的位姿變換矩陣，實(shí)現(xiàn)圓柱體相貫線焊縫工件坐標(biāo)系標(biāo)定，通過相應(yīng)的插補(bǔ)算法生成機(jī)器人基坐標(biāo)系下的圓柱體相貫線離散點(diǎn)坐標(biāo)及相應(yīng)的焊槍姿態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)圓柱體相貫線焊縫軌跡生成及焊槍姿態(tài)擬合。本發(fā)明使得弧焊機(jī)器人在圓柱體相貫線焊縫焊接任務(wù)中僅需示教四個(gè)特征點(diǎn)，示教效率高，軌跡插補(bǔ)精度高，適應(yīng)性強(qiáng)，能夠大大提高弧焊機(jī)器人用于圓柱體相貫線焊接任務(wù)的工作效率和焊接質(zhì)量。
文檔編號B23K9/02GK102069267SQ20111002907
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者侯潤石, 王勝華, 艾文學(xué), 高喜飛, 魏秀權(quán) 申請人:杭州凱爾達(dá)電焊機(jī)有限公司