CN111872920A - 一种离线免示教激光定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离线免示教激光定位方法，包括设置焊接电流电压；添加工艺指令；根据离线软件捕捉的轨迹点位信息和工艺指令生成离线程序导入机器人控制器；机器人控制器执行离线程序：机器人按照寻位指令进行移动，检测到工件焊缝位置，激光传感器将数据传给控制器，机器人控制器根据激光传感器反馈的数据实时调节机器人的运行轨迹。还公开了一种离线免示教激光定位系统，包括离线软件、机器人控制器、激光传感器以及焊接专家动态库，离线软件包括接口模块、工艺模块和处理模块。实现离线免示教，不需要人工修正轨迹，解决由于机器人精度、工件一致性、标定机器人与工件位置关系带来的偏差需要试运行修改点位的问题，实现高效、快速的工作。

Description

一种离线免示教激光定位方法及系统

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体的说，是一种离线免示教激光定位方法及系统。

背景技术

目前工业机器人在各种应用场景工作时，大多需要进行示教，例如在焊接的工艺对接中，面临着示教麻烦；以及由于工件的一致性问题，对工装夹具的要求较高，并且焊接的角度也不容易精确控制；并且机器人的电流电压匹配也需要人工不断的调试和适配，最终导致机器人场景适应性、易用性差以及焊接效果不好的问题。使用离线软件离线程序面临机器人精度、变位机精度、离线环境位置关系与现实场景中位置关系标定误差，造成将程序直接导入控制器后，实际运行轨迹有偏差，需要人去修改点位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离线免示教激光定位方法及系统，用于解决现有技术中工业机器人在焊接领域需要示教比较麻烦以及焊接角度控制精确度低的问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种离线免示教激光定位方法，包括：

步骤S100：设置参数信息，所述参数信息包括焊缝类型、焊接角度、焊丝直径、保护气体、工件材质和工件厚度，根据参数信息设置焊接电流电压；

步骤S200：添加工艺指令，所述工艺指令包括焊接指令、激光传感器指令和寻位指令；

步骤S300：根据离线软件捕捉的轨迹点位信息和所述工艺指令生成机器人能够识别并执行的离线程序，将离线程序导入机器人控制器；激光传感器与机器人控制器建立通信连接，机器人控制器中的激光标定模块，标定激光传感器与机器人之间的位姿关系以及激光传感器相对于焊枪工具末端位姿

步骤S400：机器人控制器执行离线程序：

机器人按照机器人控制器发出的寻位指令进行移动，激光传感器实时检测工件焊缝位置，当激光传感器检测到焊缝时，激光传感器传递信息至机器人控制器，记录此时的焊缝开始点a、焊缝开始点a相对于激光传感器的位置

机器人当前位置

以及工具相对机器人基坐标系的齐次变换矩阵

机器人得到焊缝位置即焊缝开始点a点相对焊枪位置

机器人控制器控制机器人运动，使焊枪焊丝运行到焊缝开始点a，按照设定的角度起弧焊接；

机器人控制器继续按照离线程序制定路径运行，激光传感器在每个插补周期内传递数据和焊枪位置给机器人控制器，机器人控制器的内部算法模块结合机器人运动学、机器人动力学以及激光跟踪算法、电弧跟踪算法以及协同算法实时调节机器人的焊枪位置，在原来的路径上根据激光传感器数据做调整，从而达到精确定位。

本方案克服了现有技术中离线程序导入控制器中需要试运行修改点位的缺点，可以免示教编辑程序，首先机器人运行到程序第一行指定位置，然后执行寻位指令，机器人按照程序指令慢慢移动，激光传感器不断检测，每个插补周期通过激光传感器传给机器人的数据结合前置距离，机器人控制器经过内部算法模块，主要处理机器人运动学、动力学以及其他功能算法(激光跟踪功能、电弧跟踪功能、协同功能等)的处理，实时调节机器人的末端位置，在原来的路径上根据激光传感器数据做调整，从而达到精确定位，避免标定误差导入机器人控制器还需要手动修改点位。

所述步骤S100中根据参数信息设置焊接电流电压包括手动设置焊接电流电压或将参数信息输入焊接专家动态库自动匹配焊接电流电压。

所述离线软件为ROBOGUIDE、Robotmaster、Delcam、Sprutcam中的任意一种。

一种离线免示教激光定位系统，包括离线软件、通信连接的机器人控制器和激光传感器以及焊接专家动态库，所述离线软件包括：

接口模块，用于调用所述焊接专家动态库；焊接专家动态库，是通过长时间实验焊接工艺实验以及实际场景使用，针对不同焊接工件材质、板厚、焊接方式、焊丝直径、焊接保护气体总结出来的相对最优的参数整理合集库；

工艺模块，用于手动输入焊接参数或者根据输入的焊接信息调用所述焊接专家动态库自动匹配得到焊接参数；还用于设置工艺指令，所述工艺指令包括焊接指令、寻位指令、摆弧指令；焊接信息包括焊缝类型、焊接材质、焊接板厚、焊接保护气体类型、焊丝直径、焊接角度等；

处理模块，用于根据捕捉模型轨迹点位信息、设置的焊接参数和增加的工艺指令，自动生成离线程序，并导入所述机器人控制器；

所述机器人控制器包括激光标定模块，用于标定激光传感器与机器人的位姿关系，并将捕捉的轨迹点位信息传递给机器人控制系统的处理模块。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明实现真正意义上的离线免示教，不需要人工修正轨迹，解决离线程序导入机器人控制器因为标定误差、机器人误差以及工件一致性等问题带来的偏差需要试运行修改点位的问题，实现高效、快速的工作。

(2)本发明通过传感器实时调整机器人位置，保证运行轨迹与工件吻合，实时纠偏、精确定位。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1所示，一种离线免示教激光定位方法，包括：

步骤S100：设置参数信息，所述参数信息包括焊缝类型、焊接角度、焊丝直径、保护气体、工件材质和工件厚度，根据参数信息设置焊接电流电压；

步骤S200：添加工艺指令，所述工艺指令包括焊接指令、激光传感器指令和寻位指令；

步骤S300：根据离线软件捕捉的轨迹点位信息和所述工艺指令生成机器人能够识别并执行的离线程序，将离线程序导入机器人控制器；激光传感器与机器人控制器建立通信连接，机器人控制器中的激光标定模块，标定激光传感器与机器人之间的位姿关系以及激光传感器相对于焊枪工具末端位姿

步骤S400：机器人控制器执行离线程序：

机器人按照机器人控制器发出的寻位指令进行移动，激光传感器实时检测工件焊缝位置，当激光传感器检测到焊缝时，激光传感器传递信息至机器人控制器，记录此时的焊缝开始点a、焊缝开始点a相对于激光传感器的位置

机器人当前位置

以及工具相对机器人基坐标系的齐次变换矩阵

机器人得到焊缝位置即焊缝开始点a点相对焊枪位置

机器人控制器控制机器人运动，使焊枪焊丝运行到焊缝开始点a，按照设定的角度起弧焊接；

机器人控制器继续按照离线程序制定路径运行，激光传感器在每个插补周期内传递数据和焊枪位置给机器人控制器，机器人控制器的内部算法模块结合机器人运动学、机器人动力学以及激光跟踪算法、电弧跟踪算法以及协同算法实时调节机器人的焊枪位置，在原来的路径上根据激光传感器数据做调整，从而达到精确定位。

本方案克服了现有技术中离线程序导入控制器中需要试运行修改点位的缺点，可以免示教编辑程序，首先机器人运行到程序第一行指定位置，然后执行寻位指令，机器人按照程序指令慢慢移动，激光传感器不断检测，每个插补周期通过激光传感器传给机器人的数据结合前置距离，机器人控制器经过内部算法模块，主要处理机器人运动学、动力学以及其他功能算法(激光跟踪功能、电弧跟踪功能、协同功能等)的处理，实时调节机器人的末端位置，在原来的路径上根据激光传感器数据做调整，从而达到精确定位，避免标定误差导入机器人控制器还需要手动修改点位。

所述步骤S100中根据参数信息设置焊接电流电压包括手动设置焊接电流电压或将参数信息输入焊接专家动态库自动匹配焊接电流电压。

实施例2：

一种离线免示教激光定位系统，包括离线软件、通信连接的机器人控制器和激光传感器以及焊接专家动态库，所述离线软件包括：

接口模块，用于调用所述焊接专家动态库；焊接专家动态库，是通过长时间实验焊接工艺实验以及实际场景使用，针对不同焊接工件材质、板厚、焊接方式、焊丝直径、焊接保护气体总结出来的相对最优的参数整理合集库；

工艺模块，用于手动输入焊接参数或者根据输入的焊接信息调用所述焊接专家动态库自动匹配得到焊接参数；还用于设置工艺指令，所述工艺指令包括焊接指令、寻位指令、摆弧指令；焊接信息包括焊缝类型、焊接材质、焊接板厚、焊接保护气体类型、焊丝直径、焊接角度等；

处理模块，用于根据捕捉模型轨迹点位信息、设置的焊接参数和增加的工艺指令，自动生成离线程序，并导入所述机器人控制器；

所述机器人控制器包括激光标定模块，用于标定激光传感器与机器人的位姿关系，并将捕捉的轨迹点位信息传递给机器人控制系统的处理模块。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (4)

1.一种离线免示教激光定位方法，其特征在于，包括：

步骤S100：设置参数信息，所述参数信息包括焊缝类型、焊接角度、焊丝直径、保护气体、工件材质和工件厚度，根据参数信息设置焊接电流电压；

步骤S200：添加工艺指令，所述工艺指令包括焊接指令、激光传感器指令和寻位指令；

步骤S300：根据离线软件捕捉的轨迹点位信息和所述工艺指令生成机器人能够识别并执行的离线程序，将离线程序导入机器人控制器；

步骤S400：机器人控制器执行离线程序：

机器人按照机器人控制器发出的寻位指令进行移动，激光传感器实时检测工件焊缝位置，当激光传感器检测到焊缝时，激光传感器传递信息至机器人控制器，记录此时的焊缝开始点a、焊缝开始点a相对于激光传感器的位置

机器人当前位置

以及工具相对机器人基坐标系的齐次变换矩阵

机器人得到焊缝位置即焊缝开始点a点相对焊枪位置

机器人控制器控制机器人运动，使焊枪焊丝运行到焊缝开始点a，按照设定的角度起弧焊接；

激光传感器在每个插补周期内传递数据和焊枪位置给机器人控制器，机器人控制器实时调节机器人的焊枪位置。

2.根据权利要求1所述的一种离线免示教激光定位方法，其特征在于，所述步骤S100中根据参数信息设置焊接电流电压包括手动设置焊接电流电压或将参数信息输入焊接专家动态库自动匹配焊接电流电压。

3.根据权利要求1所述的一种离线免示教激光定位方法，其特征在于，所述离线软件为ROBOGUIDE、Robotmaster、Delcam和Sprutcam中的任意一种。

4.一种离线免示教激光定位系统，其特征在于，包括离线软件、通信连接的机器人控制器和激光传感器以及焊接专家动态库，所述离线软件包括：

接口模块，用于调用所述焊接专家动态库；

工艺模块，用于手动输入焊接参数或者根据输入的焊接信息调用所述焊接专家动态库自动匹配得到焊接参数；还用于设置工艺指令，所述工艺指令包括焊接指令、寻位指令、摆弧指令；

处理模块，用于根据捕捉的机器人的轨迹点位信息、设置的焊接参数和增加的工艺指令，自动生成离线程序，并导入所述机器人控制器；

所述机器人控制器包括激光标定模块，用于标定激光传感器与机器人的位姿关系，并将捕捉的轨迹点位信息传递给机器人控制系统的处理模块。

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