CN111861993B - 一种激光视觉点云系统快速寻找及精准焊缝定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种激光视觉点云系统快速寻找及精准焊缝定位方法。以离线编程作为机器人运动的基本程序，通过激光视觉点云系统对待焊焊缝坡口特征点准确提取，精确修正离线编程程序中空间位置点，在起始位置按照离线编程运动指令沿焊接方向进行搜索，激光视觉点云系统发现特征形状和特征点，末端继续运行50mm，停止运动；然后反向运动，直到激光点云线驶出起始位置；对由激光视觉点云系统提取出的实际的起始位置、辅助焊接位置和结束位置的点，存储在机器人相应的存储单元中；通过机器人语言编程，将存储单元中的点分别赋予其对应的焊接程序中的起始点、辅助焊接点和结束焊接点后，开始焊接。适宜作为焊缝定位的应用。

Description

一种激光视觉点云系统快速寻找及精准焊缝定位方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域焊缝定位，特别是涉及一种激光视觉点云系统快速寻找及精准焊缝定位方法。
背景技术
机器人焊接以其优质、高效的特点，越来越受到钢结构、船舶制造、压力容器等行业的青睐。其焊接主要以人工示教为主，人工示教对操作人员的要求较高，尤其对于大厚板长焊缝而言，需要很多的示教点来完成一段焊缝的焊接，稍有疏忽就会造成机器人轨迹偏离焊缝待焊区域。造成焊接缺陷。上述问题已经严重制约了机器人在焊接领域的应用，成为我国机器人焊接智能化、数字化发展的瓶颈问题。
发明内容
为了应用机器人焊接时快速寻找及精准焊缝定位，本发明提供了一种激光视觉点云系统快速寻找及精准焊缝定位方法。该方法通过离线编程作为机器人运动的基本程序，通过激光视觉点云系统对待焊焊缝坡口特征点准确提取，精确修正离线编程程序中的有数模建立的空间位置点，实现待焊焊缝快速寻找和精准定位，解决机器人焊接偏离焊缝待焊区域的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的方案是：
一种激光视觉点云系统快速寻找及精准焊缝定位方法，以离线编程作为机器人运动的基本程序，通过激光视觉点云系统对待焊焊缝坡口特征点准确提取，精确修正离线编程程序中的有数模建立的空间位置点，实现待焊焊缝快速寻找和精准定位，由下述工艺步骤组成：
(1)通过数模采用离线编程软件对待焊区域焊缝进行离线编程，将程序下载到机器人；
(2)对机器人与待焊工件的实际位置与数模位置进行比较，确保激光视觉点云系统能够在一定范围内发现待焊工件；
(3)以离线编程作为机器人运动的基本程序，将带有激光视觉点云系统的机器人末端运动到待焊工件起始位置附近，激光视觉点云系统开通：
(4)开始对起始位置进行搜索，由于机器人与待焊工件的实际位置与数模位相对位置虽然具有一定偏差，但偏差不大，激光视觉点云系统会按照离线编程程序运动，在一定空间范围内发现特征形状和特征点，并由机器人对发现的特征点的位置以笛卡尔坐标的方式进行记录，机器人末端继续运行10mm～50mm，停止运动；向相反方向运动，直到特征形状和特征点消失，并由机器人对该位置特征点的以笛卡尔坐标的方式进行记录，对记录的点进行做差比较，≤0.01mm认为准确发现了起始位置；若>0.01，进行报警提醒，由操作者进行判断；并将上述点放置在相应的存储单元中；
(5)起始位置寻找完成后，对后续的辅助焊接点和结束位置进行准确定位，开通的激光视觉点云系统快速驶过待焊焊缝，并由机器人对到达相应辅助点和结束点的激光视觉点云系统获驭的特征点空间位置以笛卡尔坐标的方式进行记录，并将上述点放置在相应的存储单元中；
(6)运行焊接程序，通过编程，将存储单元中的点分别赋予其对应的起始点、辅助焊接点和结束焊接点，开始焊接。
积极效果：本发明通过离线编程作为机器人运动的基本程序，通过激光视觉点云系统对待焊焊缝坡口特征点准确提取，精确修正离线编程程序中的有数模建立的空间位置点，实现待焊焊缝快速寻找和精准定位，实现了通过激光视觉点云系统对待焊焊缝的快速寻找及精准定位，解决了人工示教误差偏大，不能按照实际焊缝位置进行焊接的实际问题，降低了操作难度，提高了焊接效率，保证了焊接质量。适宜作为机器人焊接快速寻找及精准焊缝定位的应用。
附图说明
图1为激光视觉点云系统快速寻找及精准焊缝定位现场示意图；
图2为激光视觉点云系统快速寻找焊缝坡口起始位置示意图；
图3为激光视觉点云系统快速寻找焊缝坡口起始位置示意图；
图4为激光视觉点云系统确定焊缝坡口起始位置示意图；
图5为反向行走激光视觉点云系统快速寻找焊缝坡口起始位置示意图；
图6为激光视觉点云系统走出焊缝坡口起始位置示意图；
图7为激光视觉点云系统走出焊缝坡口起始位置示意图；
图8为激光视觉点云系统精准焊缝定位焊接辅助点位置示意图；
图9为激光视觉点云系统精准焊缝定位焊接辅助点位置示意图；
图10为激光视觉点云系统精准焊缝定位焊接结束点位置示意图；
图11为激光视觉点云系统精准焊缝定位驶出结束点位置示意图；
图12为激光视觉点云系统精准焊缝定位驶出结束点位置示意图。
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。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。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。
据图所示，以下结合技术方案，以对接焊坡口实现激光视觉点云系统对其快速寻找及精准定位方法具体实施方案进行描述，其实施步骤如下：
(1)通过数模采用Robotmaster离线编程软件对待焊区域焊缝进行离线编程，将程序下载到KUKA-KR16机器人：
(2)对机器人与待焊工件的实际位置与数模位置进行比较，确保激光视觉点云系统能够在一定范围内发现待焊工件；
(3)以离线编程作为机器人运动的基本程序，将赛融Power-CAM/G-230R带有激光视觉点云系统的机器人末端运动到待焊工件起始位置附近，激光视觉点云系统开通，据图1所示；
(4)开始对起始位置进行搜索，激光视觉点云系统发现特征形状和特征点，据图2、图3、图4所示，末端继续运行50mm，停止运动；向相反方向运动，直到激光点云线驶出起始位置，据图5、图6、图7所示，此时，对应的存储其中已经对真实的起始位置进行了记录和存储；
(5)起始位置寻找完成后，对后续的辅助焊接点和结束位置进行准确定位，开通的激光视觉点云系统以1m/min的速度快速驶过待焊焊缝，并由机器人对到达相应辅助点，据图8、图9、图10所示和结束点据图11、图12所示的特征点的位置，以笛卡尔坐标的方式进行记录，并将上述点放置在相应的存储单元中；
(6)运行焊接程序，通过KUKA专用KRL语言编程，将存储单元中的点分别赋予其对应的焊接程序中的起始点、辅助焊接点和结束焊接点，开始焊接；
(7)机器人能够在起始位置准确引弧、以待焊焊缝的实际位置进行运动焊接，并在实际的熄弧位置熄弧。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种激光视觉点云系统快速寻找及精准焊缝定位方法，其特征是：以离线编程作为机器人运动的基本程序，通过激光视觉点云系统对待焊焊缝坡口特征点准确提取，精确修正离线编程程序中的有数模建立的空间位置点，实现待焊焊缝快速寻找和精准定位，由下述工艺步骤组成：
(1)通过数模采用离线编程软件对待焊区域焊缝进行离线编程，将程序下载到机器人；
(2)对机器人与待焊工件的实际位置与数模位置进行比较，确保激光视觉点云系统能够在一定范围内发现待焊工件；
(3)以离线编程作为机器人运动的基本程序，将带有激光视觉点云系统的机器人末端运动到待焊工件起始位置附近，激光视觉点云系统开通：
(4)开始对起始位置进行搜索，由于机器人与待焊工件的实际位置与数模位相对位置虽然具有一定偏差，但偏差不大，激光视觉点云系统会按照离线编程程序运动，在一定空间范围内发现特征形状和特征点，并由机器人对发现的特征点的位置以笛卡尔坐标的方式进行记录，机器人末端继续运行10mm～50mm，停止运动；向相反方向运动，直到特征形状和特征点消失，并由机器人对该位置特征点的以笛卡尔坐标的方式进行记录，对记录的点进行做差比较，≤0.01mm认为准确发现了起始位置；若>0.01，进行报警提醒，由操作者进行判断；并将上述点放置在相应的存储单元中；
(5)起始位置寻找完成后，对后续的辅助焊接点和结束位置进行准确定位，开通的激光视觉点云系统快速驶过待焊焊缝，并由机器人对到达相应辅助点和结束点的激光视觉点云系统获驭的特征点空间位置以笛卡尔坐标的方式进行记录，并将上述点放置在相应的存储单元中；
(6)运行焊接程序，通过编程，将存储单元中的点分别赋予其对应的起始点、辅助焊接点和结束焊接点，开始焊接。
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