CN110154034A - 一种基于激光三维建模的机器人管板焊接方法 - Google Patents

一种基于激光三维建模的机器人管板焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110154034A
CN110154034A CN201910546389.2A CN201910546389A CN110154034A CN 110154034 A CN110154034 A CN 110154034A CN 201910546389 A CN201910546389 A CN 201910546389A CN 110154034 A CN110154034 A CN 110154034A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
coordinate
robot
line
line segment
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.)
Pending
Application number
CN201910546389.2A
Other languages
English (en)
Inventor
张成军
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.)
CHENGDU CRP AUTOMATION CONTROL TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Original Assignee
Chengdu Junnover Visual Intelligent Technology Co Ltd
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 Chengdu Junnover Visual Intelligent Technology Co Ltd filed Critical Chengdu Junnover Visual Intelligent Technology Co Ltd
Priority to CN201910546389.2A priority Critical patent/CN110154034A/zh
Publication of CN110154034A publication Critical patent/CN110154034A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
    • B25J9/1605—Simulation of manipulator lay-out, design, modelling of manipulator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于激光三维建模的的机器人管板焊接方法，其特征在于包括以下步骤：步骤A.对需要焊接的管板进行三维成像；步骤B.通过将三维成像数据化，识别计算出管板焊缝的三维轮廓。步骤C.将焊缝的三维轮廓通过控制指令输入到焊接机器人进行焊接。具有上述步骤的焊接方法，克服散热管板散热管变形，散热管安装角度及高度不一致，散热管板摆放偏差等实际生产中的难点。同时解决采用模板方式焊接时，散热管与模板存在差异导至的焊接缺陷。

Description

一种基于激光三维建模的机器人管板焊接方法
技术领域
本发明涉及一种利用焊接机器人进行管板焊接的方法。
背景技术
散热管板是一种散热设备，其结构是一块平板上竖直固定若干散热管。为了提高生产效率降低工人劳动强度，现在大多采用焊接机器人来进行散热管和平板的焊接工作。传统的基于视觉的管板焊接方法主要只基于一个模板管板，然后机器人作示教作固定的偏移，当散热管位置不规则，散热管板板子焊接时发生热变形，散热管一致性较差时，很容易产生焊接缺陷。不能满足用户的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于激光三维建模的的机器人管板焊接方法，通过建模的方式将焊点数据化后输入至焊接机器人，使得焊接更加精确。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种基于激光三维建模的的机器人管板焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A.对需要焊接的管板进行三维成像；
步骤B.通过将三维成像数据化，识别计算出管板焊缝的三维轮廓。
步骤C.将焊缝的三维轮廓通过控制指令输入到焊接机器人进行焊接。
作为一种改进，步骤A中，利用激光探头对管板上的设定区域逐行或者逐列扫描并将扫描到的图像进行采样，获得管板三维成像。
作为一种改进，步骤A中，激光探头发射的激光线束与管板的基板垂直。使得扫描出来的图像更加的精确，同时简化后期的计算工作。
作为一种优选，步骤A中，沿激光线束宽度方向进行扫描。激光线束的宽度最好大于散热管的直径，使得一次扫描可以覆盖整个散热管。
作为一种改进，激光探头起始采集点为基板上无散热管的位置。
作为一种改进，步骤B对采集到的图像逐帧进行数据化；首先找出代表基板的线段所在的直线，然后求出代表散热管顶管的线段的垂线与该直线的交点，该交点的坐标即为焊点坐标；然后将采集到的所有图像中焊点的坐标拟合成焊缝的三维轮廓坐标。
作为一种改进，步骤B中获取代表基板的线段所在直线的方法为：取得代表基板的线段端点的坐标(x1，y1)，(x2，y2)；将利用两点确定一条直线的原理y1＝kx1+b；y2＝kx2+b；求出该线段所在直线的方程y＝kx+b；其中k为该直线的斜率，b为常数。
作为一种改进，步骤B中获取交点坐标的方法为：由于代表基板的线段所在直线的斜率为k，该直线的垂线的斜率就为1/k；将代表散热管顶端的线段的端点的坐标(x3，y3)带入垂线方程y＝(1/k)x+(y3-1/kx3) 可求出交点的x坐标；再将x坐标带入代表基板的线段所在直线的方程可得交点y坐标。
作为一种改进，步骤B中，将代表基板的线段设定为基准线，将位置等于或者低于该基准线的线段全部删除。用于消除杂讯，避免对散热管信息造成干扰。
作为一种改进，步骤C中，将步骤B中获得的焊缝轮廓数据输入焊接机器人中生成姿态信息进行焊接。
本发明的有益之处在于：具有上述步骤的焊接方法，克服散热管板散热管变形，散热管安装角度及高度不一致，散热管板摆放偏差等实际生产中的难点。同时解决采用模板方式焊接时，散热管与模板存在差异导致的焊接缺陷。
附图说明
图1为激光线束扫描到基板的示意图及获取到的图像。
图2为激光线束扫描到散热管边缘的示意图及获取到的图像。
图3为激光线束扫描到散热管中部的示意图及获取到的图像。
图4为将图形数据化的实施例。
图中标记：1基板、2散热管、3激光线束、4代表基板的线段、5代表散热管顶端的线段、6直线、7垂线、8交点。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明包括中待焊接的管板包括基板1和散热管2，所述基板上开有通孔，所述散热管2插于通孔中。焊接的时候需要将基板1上表面通孔边缘与散热管2焊接。
本发明包括以下步骤：
步骤A.对需要焊接的管板进行三维成像。
先将管板固定在工作台上，然后利用固定在焊接机器人上的激光探头对管板上的设定区域逐行或者逐列扫描并将扫描到的图像进行采样，并结合焊接机器人当前坐标位置获得管板三维成像。由于管板上的散热管是纵横排列的，因此扫描时也最好逐行或者逐列扫描。实际生产过程中，为了避免焊接过程中的形变造成对焊点位置的影响，一般扫描5个左右的散热管后就开始焊接，如此循环。利用焊接机器人带动激光探头进行扫描首先可以减少设备的重复，焊接机器人在焊接时其运动轨迹本身就要覆盖到整个管板；其次焊接机器人本身的运动轨迹坐标也非常方便获取，因为机器人控制器就是通过坐标对焊接机器人的运动进行控制，无需再记录一次；另外焊机机器人即是扫描的主体，也是焊接执行的主体，可以减小偏差。
焊接机器人末端置于管板的上方，设置焊缝类型为管板。激光探头起始采集点为基板1上无散热管的位置。激光探头发射的激光线束与管板的基板1垂直。扫描的时候最好沿激光线束宽度方向进行，这样可以减小误差，同时一次扫描也能覆盖一个散热管避免重复扫描造成偏差。
如图1-3所示，扫描可采集到若干张图像。图1为激光线束3扫描到基板1时所采集到的图像。由于基板1为平板，因此采集到的图像也为一条线段。图2是激光线束3扫描到散热管2边缘时的示意图以及采集到的图像，下方两条线段代表基板1而上方的线段代表散热管顶端。图3是激光线束3扫描到散热管2中间时的示意图以及采集到的图像，下方两条线段代表基板1而上方的两条短线段代表散热管2顶端。通过扫描采集的图像几乎都是以上三个类型，将若干个上述图像拼合起来就能得到管板的三维图像。
步骤B.通过将三维成像数据化，识别计算出管板焊缝的三维轮廓。
对采集到的图像逐帧进行数据化；数据化可以边采集边进行，也可以采集完毕后再进行。其方法是首先找出代表基板的线段4所在的直线6，然后求出代表散热管顶管的线段5的端点的垂线7与该直线6的交点8，该交点8的坐标即为焊点坐标；然后将采集到的所有图像中焊点的坐标拟合成焊缝的三维轮廓坐标。焊点其实就是散热管2与基板1的交界处，数据化后，也就是代表散热管顶端的线段5端点的垂线7与代表基板的线段 4所在直线6的交点8。当然，如图3中有两条短线段的图像，焊点为外侧两个端点垂线与直线的交点。
获取代表基板的线段4所在直线6的方法为：取得代表基板的线段4 端点的坐标(x1，y1)，(x2，y2)；将利用两点确定一条直线的原理y1＝kx1 +b；y2＝kx2+b；求出该线段所在直线的方程y＝kx+b；其中k为该直线的斜率，b为常数。
获取交点坐标的方法为：由于代表基板的线段4所在直线6的斜率为 k，该直线6的垂线7的斜率就为1/k；将代表散热管顶端的线段5的端点的坐标(x3，y3)带入垂线7方程y＝(1/k)x+(y3-1/kx3)可求出交点8 的x坐标；再将x坐标带入代表基板的线段4所在直线6的方程可得交点 y坐标。
为了消除杂讯，将代表基板的线段4设定为基准线，将其线宽设置一个阈值。将位置等于或者低于该基准线的线段全部删除，仅留下代表散热管顶端的线段5。
图4以图2中获得的图像为例求焊点的坐标。
设代表基板所在线段的两个端点的坐标分别为(x1，y1)，(x2，y2)带入直线公式y1＝kx1+b；y2＝kx2+b。求得斜率k和常数b，因此代表基板所在线段所在的直线方程为y＝kx+b。
由于代表基板的线段所在直线的斜率为k，该直线的垂线的斜率就为 1/k；将代表散热管顶端的线段的左侧端点的坐标(x3，y3)带入垂线方程 y＝(1/k)x+(y3-1/kx3)；设1/k为k2，(y1-1/kx1)为b2 计算该垂线与板子直线的交点：有kx+b＝k2x+b2，可求出交点的x坐标，将x坐标代入板子直线方程，可求出交点的y坐标。其右侧端点垂线与直线的交点坐标的算法一致。
把每张采集到的图像数据化，就能得到所有焊点的坐标，从而拟合成焊缝的数据化三维轮廓。
步骤C.将焊缝的三维轮廓通过控制指令输入到焊接机器人进行焊接。
激光传感器扫描完一个散热管后，代表散热管顶部的线段将消失。发送结束标记给焊接机器人，并将焊缝的三维轮廓数据生成机器人姿态开始焊接。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于激光三维建模的的机器人管板焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A.对需要焊接的管板进行三维成像；
步骤B.通过将三维成像数据化，识别计算出管板焊缝的三维轮廓；
步骤C.将焊缝的三维轮廓通过控制指令输入到焊接机器人进行焊接。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光三维建模的的机器人管板焊接方法，其特征在于：步骤A中，利用激光探头对管板上的设定区域逐行或者逐列扫描并将扫描到的图像进行采样，获得管板三维成像。
3.根据权利要求2所述的一种基于激光三维建模的的机器人管板焊接方法，其特征在于：步骤A中，激光探头发射的激光线束与管板的基板垂直。
4.根据权利要求2所述的一种基于激光三维建模的的机器人管板焊接方法，其特征在于：步骤A中，沿激光线束宽度方向进行扫描。
5.根据权利要求2所述的一种基于激光三维建模的的机器人管板焊接方法，其特征在于：步骤A中，激光探头起始采集点为基板上无散热管的位置。
6.根据权利要求1所述的一种基于激光三维建模的的机器人管板焊接方法，其特征在于：步骤B对采集到的图像逐帧进行数据化；首先找出代表基板的线段所在的直线，然后求出代表散热管顶管的线段的垂线的端点与该直线的交点，该交点的坐标即为焊点坐标；然后将采集到的所有图像中焊点的坐标拟合成焊缝的三维轮廓坐标。
7.根据权利要求6所述的一种基于激光三维建模的的机器人管板焊接方法，其特征在于步骤B中获取代表基板的线段所在直线的方法为：取得代表基板的线段端点的坐标(x1，y1)，(x2，y2)；将利用两点确定一条直线的原理y1＝kx1+b；y2＝kx2+b；求出该线段所在直线的方程y＝kx+b；其中k为该直线的斜率，b为常数。
8.根据权利要求7所述的一种基于激光三维建模的的机器人管板焊接方法，其特征在于步骤B中获取交点坐标的方法为：由于代表基板的线段所在直线的斜率为k，该直线的垂线的斜率就为1/k；将代表散热管顶端的线段的端点的坐标(x3，y3)带入垂线方程y＝(1/k)x+(y3-1/kx3)可求出交点的x坐标；再将x坐标带入代表基板的线段所在直线的方程可得交点y坐标。
9.根据权利要求6所述的一种基于激光三维建模的的机器人管板焊接方法，其特征在于步骤B中，将代表基板的线段设定为基准线，将位置等于或者低于该基准线的线段全部删除。
10.根据权利要求1所述的一种基于激光三维建模的的机器人管板焊接方法，其特征在于步骤C中，将步骤B中获得的焊缝轮廓数据输入焊接机器人中生成姿态信息进行焊接。
CN201910546389.2A 2019-06-21 2019-06-21 一种基于激光三维建模的机器人管板焊接方法 Pending CN110154034A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910546389.2A CN110154034A (zh) 2019-06-21 2019-06-21 一种基于激光三维建模的机器人管板焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910546389.2A CN110154034A (zh) 2019-06-21 2019-06-21 一种基于激光三维建模的机器人管板焊接方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110154034A true CN110154034A (zh) 2019-08-23

Family

ID=67625475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910546389.2A Pending CN110154034A (zh) 2019-06-21 2019-06-21 一种基于激光三维建模的机器人管板焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110154034A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110919134A (zh) * 2019-10-09 2020-03-27 常州坤达焊接技术有限公司 一种管板定位焊接方法
CN113146622A (zh) * 2021-03-22 2021-07-23 哈尔滨工业大学 一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法
CN114227054A (zh) * 2022-01-05 2022-03-25 南昌大学 一种基于3d点云的管板焊缝自动检测方法
CN114346528A (zh) * 2021-12-09 2022-04-15 成都卡诺普机器人技术股份有限公司 一种基于激光扫描的板管焊缝高精度识别及焊接轨迹获取方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05228634A (ja) * 1992-02-21 1993-09-07 Amada Co Ltd 溶接線認識方法並びに溶接線認識装置および溶接方法
EP1681125A2 (en) * 2005-01-18 2006-07-19 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha A method, apparatus and system for measuring a welding-groove position
CN104985289A (zh) * 2015-07-31 2015-10-21 华南理工大学 基于激光传感器的焊缝自动跟踪测试装置及其测试方法
CN107949450A (zh) * 2015-07-23 2018-04-20 Abb瑞士股份有限公司 识别焊接对象的焊缝的方法和装置
CN105195868B (zh) * 2015-11-12 2018-05-15 上海电气核电设备有限公司 一种机器人焊接系统及其焊接方法
US20190184481A1 (en) * 2017-12-19 2019-06-20 Daihen Corporation Welding Position Detection Device, Welding Position Detection Method, and Welding Robot System

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05228634A (ja) * 1992-02-21 1993-09-07 Amada Co Ltd 溶接線認識方法並びに溶接線認識装置および溶接方法
EP1681125A2 (en) * 2005-01-18 2006-07-19 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha A method, apparatus and system for measuring a welding-groove position
CN107949450A (zh) * 2015-07-23 2018-04-20 Abb瑞士股份有限公司 识别焊接对象的焊缝的方法和装置
CN104985289A (zh) * 2015-07-31 2015-10-21 华南理工大学 基于激光传感器的焊缝自动跟踪测试装置及其测试方法
CN105195868B (zh) * 2015-11-12 2018-05-15 上海电气核电设备有限公司 一种机器人焊接系统及其焊接方法
US20190184481A1 (en) * 2017-12-19 2019-06-20 Daihen Corporation Welding Position Detection Device, Welding Position Detection Method, and Welding Robot System

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
雷仕湛等: "《激光智能制造技术》", 30 June 2018 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110919134A (zh) * 2019-10-09 2020-03-27 常州坤达焊接技术有限公司 一种管板定位焊接方法
CN113146622A (zh) * 2021-03-22 2021-07-23 哈尔滨工业大学 一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法
CN113146622B (zh) * 2021-03-22 2022-07-05 哈尔滨工业大学 一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法
CN114346528A (zh) * 2021-12-09 2022-04-15 成都卡诺普机器人技术股份有限公司 一种基于激光扫描的板管焊缝高精度识别及焊接轨迹获取方法
CN114227054A (zh) * 2022-01-05 2022-03-25 南昌大学 一种基于3d点云的管板焊缝自动检测方法
CN114227054B (zh) * 2022-01-05 2023-01-31 南昌大学 一种基于3d点云的管板焊缝自动检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110154034A (zh) 一种基于激光三维建模的机器人管板焊接方法
EP3863791B1 (en) System and method for weld path generation
KR101051863B1 (ko) 용접용 로봇을 제어하기 위한 방법 및 장치
US8964001B2 (en) Method for displaying measurement effective area in three-dimensional visual sensor and three-dimensional visual sensor
JP4278979B2 (ja) ジェスチャーに基づいた入力及びターゲット指示のための単一カメラシステム
WO2015120734A1 (zh) 基于机器视觉的焊接轨迹校正专用测试装置及方法
TW201618913A (zh) 機器人及機器人系統
CN112238304B (zh) 一种基于图像视觉识别焊缝的机械臂自动焊接小批量定制异型桥梁钢模板方法
JP2012517053A (ja) ロボットツールの制御方法
CN207205619U (zh) 基于三维激光扫描的波纹焊缝跟踪系统
CN110449783B (zh) 一种机器人焊接装置及焊缝轨迹的获取方法
JP5001330B2 (ja) 曲面部材計測システム及び方法
US20200375561A1 (en) 3d perspective indicator and generation method therefor and application thereof
JP2012168186A (ja) 工具形状測定装置、及び工具形状測定方法
JPH06161533A (ja) ３次元測定装置の制御方式
CN201511216U (zh) 具有自动识别焊道功能的自动化焊接装置
JP5291482B2 (ja) ロボット教示プログラム修正装置
CN110039520B (zh) 一种基于图像对比的示教、加工系统
CN113485240B (zh) 基于带标志位分层搜索树的机器人在线焊接路径规划方法
CN114346528A (zh) 一种基于激光扫描的板管焊缝高精度识别及焊接轨迹获取方法
JPH09146633A (ja) ロボットの誘導方法および誘導システム
JP2602292B2 (ja) 溶接システムおよび溶接方法
CN115578465B (zh) 一种基于双目视觉的激光定位与标注方法及产品和应用
JP3894420B2 (ja) ３次元モデル生成方法および装置
KR102598858B1 (ko) 모발이식 영역의 좌표 데이터 생성 방법 및 장치

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
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20201016

Address after: 610052 No. 199 Huaguan Road, Longtan Industrial Park, Chenghua District, Chengdu City, Sichuan Province

Applicant after: CHENGDU CRP AUTOMATION CONTROL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 610404 Shengli North Street 217, Deyuan Town (Jingrong Town), Pidu District, Chengdu City, Sichuan Province

Applicant before: Chengdu Junnover Visual Intelligent Technology Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: No. 199, Huaguan Road, Longtan Industrial Park, Chenghua District, Chengdu, Sichuan 610052

Applicant after: Chengdu kanop Robot Technology Co.,Ltd.

Address before: No. 199, Huaguan Road, Longtan Industrial Park, Chenghua District, Chengdu, Sichuan 610052

Applicant before: CHENGDU CRP AUTOMATION CONTROL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: No. 42, Huatai Road, Chenghua District, Chengdu, Sichuan 610052

Applicant after: Chengdu kanop Robot Technology Co.,Ltd.

Address before: No. 199, Huaguan Road, Longtan Industrial Park, Chenghua District, Chengdu, Sichuan 610052

Applicant before: Chengdu kanop Robot Technology Co.,Ltd.

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190823