CN111958115B - 一种用于激光焊缝跟踪的快速手眼标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于激光焊缝跟踪的快速手眼标定方法,其具体使用方法为:先将机器人、传感器、焊接设备都通过同一块滑块固定在导轨上,形成快速手眼标定装置,机器人和传感器相对于导轨的滑动块位置不变,标定块位于焊接的常规高度,而且标定块相对于导轨基座是位置不变的;本发明将传感器和机器人同时固定在滑轨上,同时存在于工架上,标定时,标定块上有传感器可以准确识别的标志点,而且有这些标志点的相对精确位置,即知道其中的某几个点就可以推算出其他的点位;当需要再次标定时,如果只是机器人发生了变化,则只需标定步骤里面的第二步既可以,如果只是传感器发生了变化,则只需进行标定步骤里面的第一步即可以简单方便,避免误差产生。

Description

一种用于激光焊缝跟踪的快速手眼标定方法
技术领域
本发明涉及一种焊接领域,尤其涉及一种用于激光焊缝跟踪的快速手眼标定方法。
背景技术
在焊接领域,有越来越多的自动化焊接需求。但在焊接时难以保证来料的一致性,尤其是对大幅面的产品进行焊接时,因此焊接设备需要视觉引导才能消除来料不一致造成的影响。传感器经常用于焊接轨迹的扫描识别,然后将识别路径转换成机器人的焊接轨迹,在这个转换的过程中用到的转换关系就来自于手眼标定的结果。为了在焊接过程中提高焊接效率,一般都是采用边扫边焊的扫描焊接模式,而且也很多轨迹并不是直线,是复杂多变的,这就需要在焊接的过程中不断改变机器人的焊接轨迹。在这种情况下就需要用眼手分离模式,即传感器不能安装在机器人的末端工件上。在进行手眼分离的手眼标定时,需要采集多组数据,每组数据包括机器人的姿态信息和传感器的读值信息,利用这些信息就可以执行手眼标定算法。但获取这些信息一般需要很长的时间,一旦机器人发生碰撞或传感器进行了更换就需要重新进行标定操作,这些工作费事费力,而且容易产生人为的误差。
发明内容
根据以上技术问题,本发明提供一种用于激光焊缝跟踪的快速手眼标定方法,其具体使用方法为:
先将机器人、焊接设备都通过同一块滑块固定在导轨上,所述传感器设置在导轨一端,形成快速手眼标定装置,机器人和传感器相对于导轨的滑动块位置不变,标定块位于焊接的常规高度,而且标定块相对于导轨基座是位置不变的;
标定块上有传感器可以准确识别的标志点,而且有这些标志点的相对精确位置,即知道其中的某几个点就可以推算出其他的点位;
标定步骤分为两步,第一步:导轨带动滑块上的装置组合以较低的速度匀速通过标定块,传感器会扫描到标定块的三维点云数据,并识别标志点在激光轮廓下的数值;第二步,导轨会带动滑块上的装置到合适的位置,使得机器人能够示教出几个标志点,然后推算出其他标志点的机器人位置,或者直接示教出所有标志点的机器人位置,这样就具有了全部的标定数据;
需要再次标定时,如果只是机器人发生了变化,则只需标定步骤里面的第二步既可以,如果只是传感器发生了变化,则只需进行标定步骤里面的第一步即可以。
本发明的有益效果为:本发明将传感器和机器人同时固定在滑轨上,同时存在于工架上,标定时,标定块上有传感器可以准确识别的标志点,而且有这些标志点的相对精确位置,即知道其中的某几个点就可以推算出其他的点位;当需要再次标定时,如果只是机器人发生了变化,则只需标定步骤里面的第二步既可以,如果只是传感器发生了变化,则只需进行标定步骤里面的第一步即可以简单方便,避免误差产生。
附图说明
图1为本发明工作流程图;
图2为本发明装置结构图。
如图,导轨1、机器人2、焊接设备3、传感器4、标定块5。
具体实施方式
实施例1
本发明提供一种用于激光焊缝跟踪的快速手眼标定方法,其具体使用方法为:
先将机器人、焊接设备都通过同一块滑块固定在导轨上,所述传感器设置在导轨一端,形成快速手眼标定装置,机器人和传感器相对于导轨的滑动块位置不变,标定块位于焊接的常规高度,而且标定块相对于导轨基座是位置不变的;
标定块上有传感器可以准确识别的标志点,而且有这些标志点的相对精确位置,即知道其中的某几个点就可以推算出其他的点位;
标定步骤分为两步,第一步:导轨带动滑块上的装置组合以较低的速度匀速通过标定块,传感器会扫描到标定块的三维点云数据,并识别标志点在激光轮廓下的数值;第二步,导轨会带动滑块上的装置到合适的位置,使得机器人能够示教出几个标志点,然后推算出其他标志点的机器人位置,或者直接示教出所有标志点的机器人位置,这样就具有了全部的标定数据;
需要再次标定时,如果只是机器人发生了变化,则只需标定步骤里面的第二步既可以,如果只是传感器发生了变化,则只需进行标定步骤里面的第一步即可以。
实施例2
手眼标定需要的数据:
至少6组数据,每组数据为(Pr,Pl)
Pr表示物理空间中的某个点在机器人工具坐标系下的坐标
Pl表示线激光坐标系下的坐标
Pr,Pl分别获取,他们之间相对独立,其中一个失效后可以单独更新其内容,Pr手动获取(或部分手动获取),Pl自动获取。
步骤1:激光器移动或更换后的Pl自动获取流程
假设条件:
1.激光标块和导轨相对位置固定。
2.激光器Z方向和标定的平面大概成45度角。
流程如下:
1.导轨带动激光器匀速扫描标定块,扫描区域大与标定块区域,确保整个标定块被完全扫描,假设导轨的方向是Y方向,传感器的读值是X,Z坐标轴的数值。
2.利用标志点检测算法,检测出每个标志点,标志点对应的激光器的数值即为Pl。
3.如果机器人没有发送碰撞和移动,则之前的Pr还是有效的,则直接调用手眼标定算法即可完成手眼标定。
步骤2:机器人发生移动或更换后的Pr更新流程
流程如下:
1.自动走到第一点的安全区域,通过TPU手动微调,示教出几个标志点的机器人位置或所有标志的机器人位置。
2.如果上一步只是示教出几个标志点定位机器人位置,则根据标定块本身的数据,推算出其余标志点的机器人位置。
3.得到所有Pr后,联合有效的Pl进行手眼标定。
如果传感器和机器人都发生了移动,则步骤1和步骤2都需要执行。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明提到的各个部件为现有领域常见技术,本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种用于激光焊缝跟踪的快速手眼标定方法,其具体使用方法为:
先将机器人、焊接设备都通过同一块滑块固定在导轨上,传感器设置在导轨一端,形成快速手眼标定装置,机器人和传感器相对于导轨的滑动块位置不变,标定块位于焊接的常规高度,而且标定块相对于导轨基座是位置不变的;
标定块上有传感器可以准确识别的标志点,而且有这些标志点的相对精确位置,即知道其中的某几个点就可以推算出其他的点位;
标定步骤分为两步,第一步:导轨带动滑块上的装置组合以较低的速度匀速通过标定块,传感器会扫描到标定块的三维点云数据,并识别标志点在激光轮廓下的数值Pl;
第二步,导轨会带动滑块上的装置到合适的位置,使得机器人能够示教出几个标志点,然后推算出其他标志点的机器人位置,或者直接示教出所有标志点的机器人位置Pr,这样就具有了全部的标定数据,得到所有Pr后,联合有效的Pl进行手眼标定;
需要再次标定时,如果只是机器人发生了变化,则只需标定步骤里面的第二步即可以,如果只是传感器发生了变化,则只需进行标定步骤里面的第一步即可以。
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