CN111376270A - 一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法，步骤一、坐标系的变更：将机器人的坐标系切换成世界坐标系；步骤二、初步坐标确认：在世界坐标系下试教激光视觉传感器在工件内圆上的三个扫描位置，任意确定三个点，找到A1、A2、A3点坐标；步骤三、圆心位置的测算：计算出圆心A点；本发明涉及等离子切割工业机器人技术领域。该机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法，在工件坐标系下执行切割轨迹进行切割，应用激光视觉寻位系统，建立工件坐标系，并在此工件坐标系的基础上试教切割(焊接)轨迹，更换工件时只需用激光视觉寻位系统重新定位此工件坐标系即可修正焊接轨迹，编程量小，易于理解。

Description

一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法
技术领域
本发明涉及等离子切割工业机器人技术领域，具体为一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法。
背景技术
为满足机车重工行业的生产需求，中厚板切割线体日渐增多，同时对切割的质量及切割效率要求也越来越大，随着全球工业自动化的快速发展，等离子切割工业机器人已得到广泛应用。
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器，它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动，能代替人类从事高危作业，已被国内外普遍接受，等离子切割配合不同的工作气体可以切割各种氧气切割难以切割的金属，尤其是对于有色金属(不锈钢、铝、铜、钛、镍)切割效果更佳；其主要优点在于切割厚度不大的金属的时候，等离子切割速度快，尤其在切割普通碳素钢薄板时，速度可达氧切割法的5～6倍、切割面光洁、热变形小、较少的热影响区，等离子切割机广泛运用于汽车、机车、压力容器、化工机械、核工业、通用机械、工程机械、钢结构、船舶等各行各业。
通过传统直接试教整个切割轨迹，机器人运行位置准确；但是当更换工件时，因为工件定位存在偏差，机器人切割轨迹却没有发生改变，因此工件将被切坏，产生不良品，通过激光视觉系统进行切割，但由于工件为不规则形状且形状较复杂，将会有以下问题：圆弧位置修正存在较大偏差、计算量较大，计算较为困难、若圆弧处为非标准圆或为任意曲线，轨迹将无法拟合和程序编程量太大的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法，解决了当更换工件时，因为工件定位存在偏差，机器人切割轨迹却没有发生改变，因此工件将被切坏，产生不良品的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法，包括以下步骤：
步骤一、坐标系的变更：将机器人的坐标系切换成世界坐标系；
步骤二、初步坐标确认：在世界坐标系下试教激光视觉传感器在工件内圆上的三个扫描位置，任意确定三个点，找到A1、A2、A3点坐标；
步骤三、圆心位置的测算：通过步骤二中确定的A1、A2、A3点坐标计算出圆心A点；
步骤四、直线坐标的确定：在世界坐标系下试教激光视觉传感器在工件下方的直线上任意确定两个扫描位置，找到B1、B2点坐标；
步骤五、坐标系中心点的确定：通过步骤三中的得到的A点，向步骤四中得到的B1、B2点所成直线做垂线，计算出垂足B点坐标；
步骤六、确认工件坐标系：通过A点、B点、B1三个点，建立以B点为原点、B1点方向为X向、A点方向为Y向的工件坐标系Use_Frame1；
步骤七、机器人坐标系的切换：将机器人坐标系切换成Use_Frame1，试教切割轨迹；
步骤八、开始切割：执行切割轨迹；
步骤九、工件切换：当工件一换成工件二，位置发生偏移；
步骤十、变化后的工件圆心位置确定：重复步骤二和步骤三通计算出圆心A；
步骤十一、工件坐标系的重新计算：重复步骤四至步骤六，计算出工件坐标系Use_Frame1；
步骤十二、再次切割：在工件坐标系下执行切割轨迹进行切割。
优选的，所述步骤二中A1、A2、A3点为随机确定的不重复的三点。
优选的，所述步骤四中B1、B2点为工件下方直线上随机确定的不重复的两点。
优选的，所述步骤一至步骤十一中的坐标均由激光视觉传感器确认。
优选的，所述步骤六中坐标系为平面坐标系。
优选的，所述步骤八中切割通过等离子切割枪切割。
优选的，所述步骤十二中切割通过等离子切割枪切割。
优选的，所述步骤八和步骤十二中切割轨迹为事先设定。
(三)有益效果
本发明提供了一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法。与现有技术相比，该机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法，通过在步骤一、坐标系的变更：将机器人的坐标系切换成世界坐标系；步骤二、初步坐标确认：在世界坐标系下试教激光视觉传感器在工件内圆上的三个扫描位置，任意确定三个点，找到A1、A2、A3点坐标；步骤三、圆心位置的测算：通过步骤二中确定的A1、A2、A3点坐标计算出圆心A点；步骤四、直线坐标的确定：在世界坐标系下试教激光视觉传感器在工件下方的直线上任意确定两个扫描位置，找到B1、B2点坐标；步骤五、坐标系中心点的确定：通过步骤三中的得到的A点，向步骤四中得到的B1、B2点所成直线做垂线，计算出垂足B点坐标；步骤六、确认工件坐标系：通过A点、B点、B1三个点，建立以B点为原点、B1点方向为X向、A点方向为Y向的工件坐标系Use_Frame1；步骤七、机器人坐标系的切换：将机器人坐标系切换成Use_Frame1，试教切割轨迹；步骤八、开始切割：执行切割轨迹；步骤九、工件切换：当工件一换成工件二，位置发生偏移；步骤十、变化后的工件圆心位置确定：重复步骤二和步骤三通计算出圆心A；步骤十一、工件坐标系的重新计算：重复步骤四至步骤六，计算出工件坐标系Use_Frame1；步骤十二、再次切割：在工件坐标系下执行切割轨迹进行切割，应用激光视觉寻位系统，建立工件坐标系，并在此工件坐标系的基础上试教切割(焊接)轨迹，更换工件时只需用激光视觉寻位系统重新定位此工件坐标系即可修正焊接轨迹，编程量小，易于理解。
附图说明
图1为本发明激光视觉修正示意图；
图2为本发明工件位置发生变化时的激光视觉修正示意图；
图3为本发明激光视觉寻位装置及寻位示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法，包括以下步骤：
步骤一、坐标系的变更：将机器人的坐标系切换成世界坐标系；
步骤二、初步坐标确认：在世界坐标系下试教激光视觉传感器在工件内圆上的三个扫描位置，任意确定三个点，找到A1、A2、A3点坐标；
步骤三、圆心位置的测算：通过步骤二中确定的A1、A2、A3点坐标计算出圆心A点；
步骤四、直线坐标的确定：在世界坐标系下试教激光视觉传感器在工件下方的直线上任意确定两个扫描位置，找到B1、B2点坐标；
步骤五、坐标系中心点的确定：通过步骤三中的得到的A点，向步骤四中得到的B1、B2点所成直线做垂线，计算出垂足B点坐标；
步骤六、确认工件坐标系：通过A点、B点、B1三个点，建立以B点为原点、B1点方向为X向、A点方向为Y向的工件坐标系Use_Frame1；
步骤七、机器人坐标系的切换：将机器人坐标系切换成Use_Frame1，试教切割轨迹；
步骤八、开始切割：执行切割轨迹；
步骤九、工件切换：当工件一换成工件二，位置发生偏移；
步骤十、变化后的工件圆心位置确定：重复步骤二和步骤三通计算出圆心A；
步骤十一、工件坐标系的重新计算：重复步骤四至步骤六，计算出工件坐标系Use_Frame1；
步骤十二、再次切割：在工件坐标系下执行切割轨迹进行切割。
在工件坐标系下执行切割轨迹进行切割，应用激光视觉寻位系统，建立工件坐标系，并在此工件坐标系的基础上试教切割(焊接)轨迹，更换工件时只需用激光视觉寻位系统重新定位此工件坐标系即可修正焊接轨迹，编程量小，易于理解。
如是对此类型工件进行焊接，仍可用上述方案，将激光视觉寻位系统变更为机器人接触传感功能，也能实现，同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、坐标系的变更：将机器人的坐标系切换成世界坐标系；
步骤二、初步坐标确认：在世界坐标系下试教激光视觉传感器在工件内圆上的三个扫描位置，任意确定三个点，找到A1、A2、A3点坐标；
步骤三、圆心位置的测算：通过步骤二中确定的A1、A2、A3点坐标计算出圆心A点；
步骤四、直线坐标的确定：在世界坐标系下试教激光视觉传感器在工件下方的直线上任意确定两个扫描位置，找到B1、B2点坐标；
步骤五、坐标系中心点的确定：通过步骤三中的得到的A点，向步骤四中得到的B1、B2点所成直线做垂线，计算出垂足B点坐标；
步骤六、确认工件坐标系：通过A点、B点、B1三个点，建立以B点为原点、B1点方向为X向、A点方向为Y向的工件坐标系Use_Frame1；
步骤七、机器人坐标系的切换：将机器人坐标系切换成Use_Frame1，试教切割轨迹；
步骤八、开始切割：执行切割轨迹；
步骤九、工件切换：当工件一换成工件二，位置发生偏移；
步骤十、变化后的工件圆心位置确定：重复步骤二和步骤三通计算出圆心A；
步骤十一、工件坐标系的重新计算：重复步骤四至步骤六，计算出工件坐标系Use_Frame1；
步骤十二、再次切割：在工件坐标系下执行切割轨迹进行切割。
2.根据权利要求1所述的一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法，其特征在于：所述步骤二中A1、A2、A3点为随机确定的不重复的三点。
3.根据权利要求1所述的一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法，其特征在于：所述步骤四中B1、B2点为工件下方直线上随机确定的不重复的两点。
4.根据权利要求1所述的一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法，其特征在于：所述步骤一至步骤十一中的坐标均由激光视觉传感器确认。
5.根据权利要求1所述的一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法，其特征在于：所述步骤六中坐标系为平面坐标系。
6.根据权利要求1所述的一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法，其特征在于：所述步骤八中切割通过等离子切割枪切割。
7.根据权利要求1所述的一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法，其特征在于：所述步骤十二中切割通过等离子切割枪切割。
8.根据权利要求1所述的一种机器人切割复杂工件的激光视觉寻位修正方法，其特征在于：所述步骤八和步骤十二中切割轨迹为事先设定。
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