CN112692470A - 基于视觉传感的机器人离线自适应编程加工系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉传感的机器人离线自适应编程加工系统和方法，系统包括焊接用机器人、视觉传感器、PC机、焊接系统、以太网线、传感器控制盒、安置待加工的工件的焊接平台、机器人控制柜、和示教器；PC机生产离线编程并由机器人执行，方法控制通过视觉传感器对工件焊缝实时跟踪和焊缝实时纠偏，确定焊缝的精确位置。程序调整简单，保证焊接质量，并通过离线程序移动焊接机器人并通过焊缝跟踪装置自动纠偏，完成焊接任务。

Description

基于视觉传感的机器人离线自适应编程加工系统和方法

技术领域

本发明涉及机器人及机器视觉领域，具体涉及一种基于视觉传感的机器人离线自适应编程加工系统和方法。

背景技术

目前工业机器人的编程方式主要有两种：传统在线示教编程和离线编程技术。传统的在线示教编程技术是在机器人停止工作的情况下，对新的工件，或原工件位置发生变化时，在线进行新的程序编写，最后焊接机器人依照新的程序进行焊接作业。

其中，示教编程存在示教精度低、编程时间长和安全性不够等问题。而离线编程技术通过在虚拟的环境下操作和控制机器人，最终生成机器人程序。但离线编程技术对机器人校正精度高、经常需要调整离线程序，过程费时。

为了解决在上述两种方式的不足，国内学者有所研究，在专利名称为“一种无需编程结构件激光快速寻位焊接系统及焊接方法”中(专利号为201611164477.9，)，用到了额外的数控系统，增加额外的成本。在文献“基于机器视觉的激光再制造机器人离线自动编程研究”(董玲等，天津工业大学激光技术研究所)中，提出了一种基于机器视觉的激光再制造机器人离线自动编程技术，但自动化程度低。

上述系统成本高、自动化水平低，且离线程序调整繁琐，降低了生产效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于视觉传感的机器人离线自适应编程加工系统和方法，其能解决上述问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种基于视觉传感的机器人离线自适应编程加工系统，包括焊接用机器人、视觉传感器、PC机、焊接系统、以太网线、传感器控制盒、安置待加工的工件的焊接平台、机器人控制柜、和示教器；通过以太网线连接视觉传感器和机器人控制柜；通过PC机的离线编程软件生成离线程序，示教器按所述离线程序运行机器人，通过视觉传感器对工件进行扫描定位，运行机器人到焊接初始点时，通过传感器控制盒的算法对初始点进行修正并将数据通过机器人控制柜控制机器人运行到修正点，继续运行机器人至终点，通过传感器控制盒的算法对焊接终止点修正并将数据通过机器人控制柜控制机器人运行到修正点，在运行过程中对离线程序的各个点进行修正并保存；通过焊接系统进行焊接，通过视觉传感器对工件焊缝实时跟踪，修正焊缝位置变化，确定焊缝的精确位置。

优选的，所述机器人为四轴转塔式六自由度焊接机器人，所述视觉传感器固定安装在所述机器人的前端，并自调节的对正待加工处。

一种基于视觉传感的机器人离线自适应编程加工方法，包括以下步骤：

S1，通过PC机的离线编程软件生成离线程序，将离线程序传递到示教器中，打开视觉传感器；

S2，通过示教器运行机器人，通过视觉传感器对工件进行扫描定位，运行机器人到焊接初始点时；

S3，通过传感器控制盒的算法对初始点进行修正，并将数据通过控制柜控制机器人运行到修正点；

S4，继续运行机器人至终点；

S5，通过传感器控制盒的算法对焊接终止点修正，并将数据通过控制柜控制机器人运行到修正点；

S6，运行焊接系统对工件执行焊接，通过激光视觉传感器对工件焊缝实时跟踪，并在运行过程中对离线程序的各个点进行修偏并保存，通过自动修正焊接位置，实现机器人自适应编程和加工。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：系统可自适应离线编程并通过激光视觉传感器实时修正焊接位置，无需繁琐、反复的调整离线程序，就能实现满足焊接质量的要求，并通过离线程序移动焊接机器人并通过焊缝跟踪装置自动纠偏，完成焊接任务。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

图2为本发明的离线自适应编程加工方法的流程图。

图中：1、机器人；2、视觉传感器；3、PC机；4、焊接系统；5、以太网线；6、传感器控制盒；7、焊接平台；8、机器人控制柜；9、示教器；10、工件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

参见图1，一种基于视觉传感的机器人离线自适应编程加工系统，包括焊接用机器人1、视觉传感器2、PC机3、焊接系统4、以太网线5、传感器控制盒6、安置待加工的工件10的焊接平台7、机器人控制柜8、和示教器9。

连接关系：通过以太网线5连接视觉传感器2和机器人控制柜8；通过PC机3的离线编程软件生成离线程序，示教器9按所述离线程序运行机器人1，通过视觉传感器2对工件10进行扫描定位，运行机器人1到焊接初始点时，通过传感器控制盒6的算法对初始点进行修正并将数据通过机器人控制柜8控制机器人1运行到修正点，继续运行机器人1至终点，通过传感器控制盒6的算法对焊接终止点修正并将数据通过机器人控制柜8控制机器人1运行到修正点，在运行过程中对离线程序的各个点进行修正并保存；通过焊接系统4进行焊接，通过视觉传感器2对工件焊缝实时跟踪，修正焊缝位置变化，确定焊缝的精确位置。

其中，所述控制柜8与所述机器人1、焊接系统4、传感器控制盒6和示教器9电讯连接，将所述PC机3生成的离线程序通过UP盘或无线传输传递给示教器9。

其中，所述机器人1为四轴转塔式六自由度焊接机器人，上述焊接系统4的焊枪设置在第四轴前端，所述视觉传感器2固定安装在所述机器人1的前端，具体设置在第四轴上，并自调节的对正待加工处。

一个实施例中，所述视觉传感器2为激光视觉传感器，也可以采用其他形式的视觉传感器。

参见图2，一种基于视觉传感的机器人离线自适应编程加工方法，通过前述系统执行以下步骤。

S1，通过PC机3的离线编程软件生成离线程序，将离线程序传递到示教器9中，打开视觉传感器2。

S2，通过示教器9运行机器人1，通过视觉传感器2对工件进行扫描定位，运行机器人1到焊接初始点时。

S3，通过传感器控制盒6的算法对初始点进行修正，并将数据通过控制柜8控制机器人1运行到修正点。

S4，继续运行机器人1至终点。

S5，通过传感器控制盒6的算法对焊接终止点修正，并将数据通过控制柜8控制机器人1运行到修正点。

S6，运行焊接系统4对工件10执行焊接，通过激光视觉传感器2对工件焊缝实时跟踪，并在运行过程中对离线程序的各个点进行修偏并保存，通过自动修正焊接位置，实现机器人自适应编程和加工。

具体实例：通过离线编程软件生成离线程序；打开激光视觉传感器，运行机器人焊缝的起始点，通过传感器控制盒将修改的焊缝起始点发给机器人并运行至修改点；将机器人移动至直线焊缝的最后一个点，通过传感器控制盒将修改的直线焊缝的最后一个点发给机器人并运行至该点；移动机器人至圆弧焊缝的第二个点，通过传感器控制盒将修改的圆弧焊缝的第二个点发给机器人并运行至该点；移动机器人至原话的第三个点，通过传感器控制盒将修改的圆弧焊缝的第三个点发给机器人并运行至该点；移动机器人至焊缝终止点，通过传感器控制盒将修改的焊缝终止点发给机器人并运行至该点；打开激光视觉传感器，重新运行机器人修改的程序，在焊接过程中，激光视觉传感器能实时纠正焊枪的位置，保证焊接质量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修正，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修正或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于视觉传感的机器人离线自适应编程加工系统，包括焊接用机器人(1)、视觉传感器(2)、PC机(3)、焊接系统(4)、以太网线(5)、传感器控制盒(6)、安置待加工的工件(10)的焊接平台(7)、机器人控制柜(8)、和示教器(9)；其特征在于：通过以太网线(5)连接视觉传感器(2)和机器人控制柜(8)；通过PC机(3)的离线编程软件生成离线程序，示教器(9)按所述离线程序运行机器人(1)，通过视觉传感器(2)对工件(10)进行扫描定位，运行机器人(1)到焊接初始点时，通过传感器控制盒(6)的算法对初始点进行修正并将数据通过机器人控制柜(8)控制机器人(1)运行到修正点，继续运行机器人(1)至终点，通过传感器控制盒(6)的算法对焊接终止点修正并将数据通过机器人控制柜(8)控制机器人(1)运行到修正点，在运行过程中对离线程序的各个点进行修正并保存；通过焊接系统(4)进行焊接，通过视觉传感器(2)对工件焊缝实时跟踪，修正焊缝位置变化，确定焊缝的精确位置。

2.根据权利要求1所述的机器人离线自适应编程加工系统，其特征在于：所述机器人(1)为四轴转塔式六自由度焊接机器人，所述视觉传感器(2)固定安装在所述机器人(1)的前端，并自调节的对正待加工处。

3.根据权利要求1所述的机器人离线自适应编程加工系统，其特征在于：所述控制柜(8)与所述机器人(1)、焊接系统(4)、传感器控制盒(6)和示教器(9)电讯连接，将所述PC机(3)生成的离线程序通过UP盘或无线传输传递给示教器(9)。

4.根据权利要求1所述的机器人离线自适应编程加工系统，其特征在于：所述视觉传感器(2)为激光视觉传感器。

5.一种基于视觉传感的机器人离线自适应编程加工方法，包括以下步骤：

S1，通过PC机(3)的离线编程软件生成离线程序，将离线程序传递到示教器(9)中，打开视觉传感器(2)；

S2，通过示教器(9)运行机器人(1)，通过视觉传感器(2)对工件进行扫描定位，运行机器人(1)到焊接初始点时；

S3，通过传感器控制盒(6)的算法对初始点进行修正，并将数据通过控制柜(8)控制机器人(1)运行到修正点；

S4，继续运行机器人(1)至终点；

S5，通过传感器控制盒(6)的算法对焊接终止点修正，并将数据通过控制柜(8)控制机器人(1)运行到修正点；

S6，运行焊接系统(4)对工件(10)执行焊接，通过激光视觉传感器(2)对工件焊缝实时跟踪，并在运行过程中对离线程序的各个点进行修偏并保存，通过自动修正焊接位置，实现机器人自适应编程和加工。

6.根据权利要求5所述的机器人离线自适应编程加工方法，其特征在于：采用权利要求1-4任一项所述的加工系统执行所述自适应编程加工方法。

Images