CN114346485B - 一种焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法，所述方法包括如下步骤：将跟踪传感器通过连接工装与激光焊接头相连接；采用十点标定法建立跟踪传感器与激光焊接头之间的相对位置关系；进行激光焊接头的焦点距离的平面标定；采用两垂直一对准的方法调整激光焊接头的姿态；完成针对空间曲线的激光头焦点距离找正；调节跟踪传感器的跟踪视场；找出喷管焊缝的空间曲线轨迹的四个示教点，将四个示教点输入到机器人控制系统，机器人控制系统控制六轴工业机器人按照四个示教点进行空间曲线轨迹运动。本发明实现薄壁管束轨迹的准确快速规划，并在焊缝跟踪系统下完成薄壁管束的高质量激光焊接。

Description

一种焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法

技术领域

本发明属于管束式喷管延伸段的激光焊接技术领域，尤其涉及一种焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法。

背景技术

航天发动机的喷管延伸段是推力室的重要组件，采用了螺旋管束式结构，由数百根空间螺旋曲线方管焊接而成，整体外形为两头不等直径的钟罩形轮廓，称为管束焊接组件。方管壁薄，材料为镍基高温合金，管子内型面母线上各点满足十一阶高次方程，每条焊缝的轨迹为空间螺旋曲线，长度超过4m，焊缝总长度达到一千多米。以往焊接生产主要采用两种工艺方法，一种是纯手工的钨极惰性气体保护焊，另一种是采用机器人系统的自动氩弧焊接。

目前自动氩弧焊接采取焊枪与焊接胎联动的方式生成轨迹，操作者时刻观察焊枪运行轨迹以及熔池情况，当出现偏差时，操作者依据实际误差及时手工微调，如对焊缝对中、电弧高度微调，以保证焊接轨迹的相对准确性和可靠性。由于目前的轨迹调整无法离开操作人员的干预，受操作人员的精力、精神集中度影响，存在熔池观察误差甚至失误现象，导致焊偏、扎枪夹钨、未熔合等质量缺陷。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法，实现薄壁管束轨迹的准确快速规划，并在焊缝跟踪系统下完成薄壁管束的高质量激光焊接。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：将跟踪传感器通过连接工装与激光焊接头相连接；步骤二：采用十点标定法建立跟踪传感器与激光焊接头之间的相对位置关系；步骤三：进行激光焊接头的焦点距离的平面标定；步骤四：采用两垂直一对准的方法调整激光焊接头的姿态；步骤五：根据步骤三的激光焊接头的焦点距离的平面标定结果完成针对空间曲线的激光头焦点距离找正；步骤六：调节跟踪传感器的跟踪视场；步骤七：找出喷管焊缝的空间曲线轨迹的四个示教点，将四个示教点输入到机器人控制系统，机器人控制系统控制六轴工业机器人按照四个示教点进行空间曲线轨迹运动。

上述焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法中，在步骤一中，调整跟踪传感器的高度使得跟踪扫描线的位置处于跟踪传感器的最大分辨率位置；跟踪传感器的底部与喷管工件表面的距离为100～110mm；跟踪传感器与激光焊接头之间的角度为12～15°；跟踪传感器的前视距离为12～15mm。

上述焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法中，在步骤二中，用十点标定法建立跟踪传感器与激光焊接头之间的相对位置关系包括如下步骤：准备两块2mm厚度的上板和下板，将上板和下板搭接在一起，形成搭接接头，并将跟踪扫描线照射在搭接接头上，在搭接的接头上做两个标记点A和B，两个标记点之间的间距大于300mm；进行激光焊接头的一点、二点的标定：调整激光焊接头姿态，使跟踪扫描线垂直照射在搭接接头上，并保持该姿态，点动机器人，使激光焊接头的TCP点和A点对准得到激光焊接头的一点，使激光焊接头的TCP点和B点对准得到激光焊接头的二点；进行激光焊接头的三点、四点的标定：在机器人世界坐标系下移动X、Y、Z方向将跟踪扫描线中部分别对准参考点A、B得到激光焊接头的三点、四点；进行激光焊接头的五点、六点的标定：在机器人世界坐标系下沿Z方向转动15°，并移动X、Y、Z方向将跟踪扫描线中部对准参考点A得到激光焊接头的五点；保持沿Z方向转动15°不变，移动激光焊接头，将跟踪扫描线中部对准参考点B得到激光焊接头的六点；进行激光焊接头的七点、八点的标定：在机器人世界坐标系下沿Y方向正向转动15°，并移动X、Y、Z方向将跟踪扫描线中部对准参考点A得到激光焊接头的七点；保持沿Y方向正向转动15°不变，移动激光焊接头，将跟踪扫描线中部对准参考点B得到激光焊接头的八点；进行激光焊接头的九点、十点的标定：在机器人世界坐标系下沿Y方向反向转动15°，并移动X、Y、Z方向将跟踪扫描线中部对准参考点A得到激光焊接头的九点；保持沿Y方向反向转动15°不变，移动激光焊接头，将跟踪扫描线中部对准参考点B得到激光焊接头的十点。

上述焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法中，在步骤三中，进行激光焊接头的焦点距离的平面标定包括如下步骤：在激光焊接头的一侧安装旁轴光投射装置，将激光焊接头的聚集镜与喷管工件表面的高度调整为管束焊接所需的正离焦的焦点距离h，打开旁轴光投射装置的开关，使其投射出旁轴光线，调整旁轴光投射装置的投射角β，使落在工件上的旁轴光线和激光指示光红点重合即为激光焊接头的焦点距离的平面标定。

上述焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法中，在步骤四中，采用两垂直一对准的方法调整激光焊接头的姿态包括如下步骤：在机器人工具坐标系下，先进行激光焊接头绕X轴旋转，再进行激光焊接头绕Y轴旋转，使激光焊接头的中轴线与喷管产品当前焊接型面的法线垂直；激光焊接头绕Z轴旋转，使得跟踪传感器射出的跟踪扫描线与当前喷管的管束曲线呈垂直关系；调节机器人工具坐标系的X轴，激光焊接头的激光指示红点落在当前要焊接并跟踪的焊缝位置上，并且跟踪扫描线的一半位置处对准激光指示红点。

上述焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法中，在步骤五中，根据步骤三的激光焊接头的焦点距离的平面标定结果完成针对空间曲线的激光头焦点距离找正包括如下步骤：基于焦点距离的平面标定，保证旁轴光投射装置和激光焊接头的相对位置及投射角β不变的前提下，打开旁轴光投射装置的开关，使其投射出旁轴光线，通过调节机器人工具坐标系的Z轴，将落在喷管曲面上的旁轴光线调整至与激光指示红光重合得到准确的激光头焦点距离。

上述焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法中，在步骤六中，调节跟踪传感器的跟踪视场包括如下步骤：基于单根管束的宽度4mm，将跟踪传感器的横向有效跟踪视场范围调节为-2～4mm，跟踪传感器的高度方向的有效跟踪视场范围调节为15.5～21.5mm。

上述焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法中，在步骤七中，四个示教点分别为P1点、P2点、P3点和P4点；其中，P1点距离前道焊缝末端的距离为6～8mm，P2点在前道焊缝末端，P3点为激光开始收光点、P4点为激光功率衰减至零的点。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明实现跟踪传感器的传感头与激光焊接头多维调节下的连接，保证跟踪扫描线处于最大分辨率位置附近，和投射到工件上的激光指示光斑之间距离合适，并采用“十点标定法”建立了跟踪传感器与激光焊接头TCP之间的相对位置关系。准确设置焊缝跟踪视场，避免了焊接过程中将邻近焊缝当成目标焊缝进行跟踪而造成“窜道”焊接的风险；

(2)本发明针对空间曲线轨迹采用“四点编程法”，通过激光头姿态调整和激光头焦点距离找正，结合焊缝跟踪系统，实现激光头姿态过渡平稳、激光焦点位置恒定、轨迹可识别可跟踪的焊接过程；

(3)本发明采用设置前移偏置量的方法，方便迅捷地实现了当前分段焊缝和前面一圈焊缝有一定的搭接焊区域，激光出光点在搭接位置，当前跟踪扫描线落在未焊接的接头区域，可进行识别与跟踪，跟踪效果不受搭接焊区域的影响。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例提供的焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的跟踪传感器与激光焊接头的安装的示意图；

图3(a)是本发明实施例提供的跟踪传感器的十点标定的一个示意图；

图3(b)是本发明实施例提供的跟踪传感器的十点标定的另一个示意图；

图3(c)是本发明实施例提供的跟踪传感器的十点标定的又一个示意图；

图3(d)是本发明实施例提供的跟踪传感器的十点标定的又一个示意图；

图3(e)是本发明实施例提供的跟踪传感器的十点标定的又一个示意图；

图4(a)是本发明实施例提供的焦点距离的平面标定的一个示意图；

图4(b)是本发明实施例提供的焦点距离的平面标定的另一个示意图；

图4(c)是本发明实施例提供的焦点距离的平面标定的又一个示意图；

图5是本发明实施例提供的激光头姿态调整的示意图；

图6是本发明实施例提供的喷管空间曲线的激光头焦点距离找正的示意图；

图7是本发明实施例提供的跟踪视场的调节示意图；

图8是本发明实施例提供的空间曲线轨迹的四点编程的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

随着激光焊接技术的发展，激光焊接应用越来越广泛，其特点和优点为：(1)激光的聚焦光斑小，加热速度快，作用时间短，热影响区和热变形小；(2)激光焊接的速度快，与目前TIG焊3～4mm/s的焊接速度相比，激光焊接速度在工艺上可以达到10～15mm/s；(3)激光焊接由激光光束直接轰击金属表面产生热效应的焊接方法，无氩弧焊的扎枪、断弧而引起的夹钨、气孔等焊接缺陷。

管束式喷管因焊接壁薄、焊缝总长达到千米级、对焊接变形控制要求高。激光聚焦光斑小，加热速度快，作用时间短，热影响区和热变形小，特别适合对焊接变形要求高的薄壁喷管结构件。提高产品制造精度的同时，可以减少焊接生产过程中因收缩变形增加的装配调整时间。激光焊接速度快，有助于提升焊接效率。

在激光焊接前，需要基于产品的特点，在带焊缝跟踪的模式下，实现管束式喷管空间曲线轨迹的激光机器人焊接编程规划。通过机器人示教管束轨迹，生成激光头与管束型面法线垂直的激光头姿态，结合焊缝跟踪系统，实现速度恒定、激光焦点位置恒定、轨迹偏移可识别可跟踪的焊接过程。每段焊接时，模胎静止不动，只靠机器人带动激光头运动进行焊接，焊接完一道焊缝，模胎按照预设角度进行分度旋转，机器人带动激光头来到下一道焊缝的起始点，实现连续焊接。

图1是本发明实施例提供的焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法的流程图。如图1所示，该焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法包括如下步骤：

步骤一：将跟踪传感器通过连接工装与激光焊接头相连接；

步骤二：采用十点标定法建立跟踪传感器与激光焊接头之间的相对位置关系；

步骤三：进行激光焊接头的焦点距离的平面标定；

步骤四：采用两垂直一对准的方法调整激光焊接头的姿态；

步骤五：根据步骤三的激光焊接头的焦点距离的平面标定结果完成针对空间曲线的激光头焦点距离找正；

步骤六：调节跟踪传感器的跟踪视场；

步骤七：找出喷管焊缝的空间曲线轨迹的四个示教点，将四个示教点输入到机器人控制系统，机器人控制系统控制六轴工业机器人按照四个示教点进行空间曲线轨迹运动。

1、跟踪传感器与激光焊接头安装

如图2所示，跟踪传感器通过连接工装安装在激光焊接头旁边，连接工装具有高度方向调整、前后方向调整、角度调整等功能。

跟踪扫描线为跟踪传感器投射在工件上的激光条纹，该扫描线的位置决定了对工件进行焊接轨迹识别及轨迹准确性检查的当前区域。

首先进行跟踪传感器的高度调整，通过调整传感器的安装高度使跟踪扫描线的位置处于跟踪传感器的最大分辨率位置附近。结合薄壁管束焊接时的激光焊接头的最佳聚焦位置，经安装，跟踪传感器的底部与工件表面的距离为100～110mm。

跟踪传感器的安装角度需要根据工件表面的反光情况进行调整，工件表面的反光情况越严重安装角度越大，若是不反光的工件，其跟踪传感器安装角度可为零度。管束材料表面为较亮的金属光泽，反光较严重，通过连接工装调整跟踪传感器与激光焊接头之间的角度，在12～15°范围内，使用效果最好。

跟踪传感器投射的跟踪扫描线与激光头投射的指示光红点之间有一个距离，为前视距离，该距离表征了跟踪扫描位置早于当前焊接位置的提前量。在满足安装无干涉的前提下，前视距离应尽量缩短。通过连接工装进行前后方向的调整，前视距离在12～15mm范围内能够满足跟踪及焊接要求。

2、跟踪传感器的十点标定

采用十点标定法建立跟踪传感器与激光焊接头之间的相对位置关系。

标定的步骤：

在采用十点法标定之前，准备两块2mm左右厚度的上板和下板平板工件，将上板和下板搭接在一起，形成搭接接头，并将跟踪扫描线照射在搭接接头上，能够有效识别。在搭接的接头上做两个标记点A和B，标记点之间的间距大于300mm即可。

如图3(a)，进行激光焊接头的一、二点的标定。调整激光焊接头姿态，使跟踪扫描线垂直照射在搭接接头上，并保持该姿态，点动机器人，使激光焊接头的TCP点和A、B点对准得到激光焊接头的一、二点，将两点位置记录在机器人操控盒中。TCP点为工具坐标系下的机器人的坐标原点，一般在机器人第六轴的法兰盘平面中心。

如图3(b)，进行三、四点的标定。在机器人世界坐标系下移动X、Y、Z方向将跟踪扫描线中部分别对准参考点A、B得到激光焊接头的三、四点，将两点位置记录下来。

如图3(c)，进行五、六点的标定。在机器人“世界”坐标系下沿Z方向转动15°，并移动X、Y、Z方向将跟踪扫描线中部对准参考点A得到激光焊接头的五点，记录该位置。保持沿Z方向转动15°不变，移动激光焊接头，将跟踪扫描线中部对准参考点B得到激光焊接头的六点，记录该位置。

如图3(d)，进行七、八点的标定。在机器人“世界”坐标系下沿Y方向正向转动15°(使激光焊接头TCP指向上板)，并移动X、Y、Z方向将跟踪扫描线中部对准参考点A得到激光焊接头的七点，记录该位置。保持沿Y方向正向转动15°不变，移动激光焊接头，将跟踪扫描线中部对准参考点B得到激光焊接头的八点，记录该位置。

如图3(e)，进行九、十点的标定。在机器人“世界”坐标系下沿Y方向反向转动15°(使激光焊接头TCP指向下板)，并移动X、Y、Z方向将跟踪扫描线中部对准参考点A得到激光焊接头的九点，记录该位置。保持沿Y方向反向转动15°不变，移动激光焊接头，将跟踪扫描线中部对准参考点B得到激光焊接头的十点，记录该位置。

3、激光焊接头的焦点距离的平面标定

在激光焊接头的一侧安装旁轴光投射装置。如图4(a)所示，将激光焊接头的聚集镜与喷管工件表面的高度调整为管束焊接所需的正离焦的焦点距离h，在焦点距离准确的前提下，打开旁轴光投射装置的开关，使其投射出旁轴光线，调整旁轴光投射装置的投射角β，使落在工件上的旁轴光线和激光指示光红点重合。即为激光焊接头的焦点距离的平面标定。

保持投射角β不变，当h值变小(焦点距离偏小)，如图4(b)；或者变大(焦点距离偏大)，如图4(c)时，都会发现落在工件上的旁轴光线和激光指示光红点不能重合。通过观察重合性，验证焦点距离h是否准确。

4、针对空间曲线的激光焊接头姿态调整

采用“两垂直一对准”的方法进行激光头姿态的调整。如图5所示，在机器人“工具”坐标系下，先进行激光焊接头绕X轴旋转，再进行激光焊接头绕Y轴旋转，过程中用直角尺和角度测量工具进行检查，使激光焊接头的中轴线与喷管产品当前焊接型面的法线垂直，满足图6中的激光头角度α与喷管当前型面的切线角α一致。

激光焊接头绕Z轴旋转，使得跟踪传感器射出的跟踪扫描线与当前喷管的管束曲线呈垂直关系。

调节机器人“工具”坐标系的X轴，激光焊接头的激光指示红点落在当前要焊接并跟踪的焊缝位置上，并且跟踪扫描线的一半位置处(跟踪扫描线全长L，一半位置处为L/2)对准激光指示红点。

5、根据激光焊接头的焦点距离的平面标定结果完成针对空间曲线的激光头焦点距离找正

为了获得稳定可靠的焊接过程，需要保证激光焊接头焦点距离(即图6中所示的Z值)准确。因为喷管当前焊接表面为曲面，在曲面上通过直接量取图6中所示的Z值不方便且有误差，采用“恒定高度下的投影重合法”进行激光头焦点距离找正。

基于焦点距离的平面标定，保证旁轴光投射装置和激光焊接头的相对位置及投射角β不变的前提下，打开旁轴光投射装置的开关，使其投射出旁轴光线，通过调节机器人“工具”坐标系的Z轴，将落在喷管曲面上的旁轴光线调整至与激光指示红光重合得到准确的激光头焦点距离。此时的激光焊接头焦点距离即调整为与h值一致，即为准确的激光头焦点距离。

6、跟踪传感器的跟踪视场的调节

通过轨迹示教将目标焊缝移到跟踪视场中心，依据喷管焊缝的特征点位置坐标确定出一个左右“边界”，合理规定“有效视场范围”，使激光器只对该范围内的特征点进行处理，这样，即便由于某种因素影响，邻近焊缝进入视野内，但不在有效视场范围内，也不进行处理，不仅排除了干扰，也提高了处理速度。如图7所示，基于单根管束的宽度4mm，将跟踪传感器的横向有效跟踪视场范围调节为-2～4mm，跟踪传感器的高度方向的有效跟踪视场范围调节为15.5～21.5mm。

7、空间曲线轨迹的四点编程

找出喷管焊缝的空间曲线轨迹的四个示教点，将四个示教点输入到机器人控制系统，机器人控制系统控制六轴工业机器人按照四个示教点进行空间曲线轨迹运动。

P1点距离前道焊缝末端的距离为6～8mm(近似为激光出光点位置)，P2点在前道焊缝末端，P3点为激光开始收光点、P4点为激光功率衰减至零的点。

针对管束的空间曲面分段焊缝，采用“四点编程规划方案”。借助焊缝跟踪系统，可以简化P1～P4点共4点位置的示教编程。如图8所示，P1点距离前道焊缝末端的距离约为6～8mm(近似为激光出光点位置)，P2点大致在前道焊缝末端，P3点为激光开始收光点、P4点为激光功率衰减至零的点。以P1为例，具体方法为调节机器人末端姿态并行进，使跟踪扫描线位于P1点附近并垂直于曲面轨迹，观察跟踪显示屏，进行高度和横向两个方向的调节，使识别的当前接头分别位于跟踪视场高度范围的中间位置、跟踪视场横向范围的中间位置，此即为编程获得的P1点。基于焊缝跟踪的轨迹规划相比严格目视对中接缝的示教编程，可以缩短轨迹编程工作量，充分利用跟踪功能。

8、搭接焊区域编程处理

跟踪下的管束曲线激光焊，先行进到P1、P2示教点之后，焊缝识别跟踪功能发挥作用，准确识别到当前跟踪点PR3，为保证当前分段焊缝和前面一圈焊缝末端有一定的搭接焊区域，给PR3点设置Y-方向(与焊缝前进方向相反)的偏移量约10mm，然后给出激光出光命令，保证激光出光焊接的起始位置在搭接区域。

本发明实现跟踪传感器的传感头与激光焊接头多维调节下的连接，保证跟踪扫描线处于最大分辨率位置附近，和投射到工件上的激光指示光斑之间距离合适，并采用“十点标定法”建立了跟踪传感器与激光焊接头TCP之间的相对位置关系。准确设置焊缝跟踪视场，避免了焊接过程中将邻近焊缝当成目标焊缝进行跟踪而造成“窜道”焊接的风险。

本发明针对空间曲线轨迹采用“四点编程法”，通过激光头姿态调整和激光头焦点距离找正，结合焊缝跟踪系统，实现激光头姿态过渡平稳、激光焦点位置恒定、轨迹可识别可跟踪的焊接过程。

本发明采用设置前移偏置量的方法，方便迅捷地实现了当前分段焊缝和前面一圈焊缝有一定的搭接焊区域，激光出光点在搭接位置，当前跟踪扫描线落在未焊接的接头区域，可进行识别与跟踪，跟踪效果不受搭接焊区域的影响。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：将跟踪传感器通过连接工装与激光焊接头相连接；

步骤二：采用十点标定法建立跟踪传感器与激光焊接头之间的相对位置关系；

步骤三：进行激光焊接头的焦点距离的平面标定；

步骤四：采用两垂直一对准的方法调整激光焊接头的姿态；

步骤五：根据步骤三的激光焊接头的焦点距离的平面标定结果完成针对空间曲线的激光焊接头焦点距离找正；

步骤六：调节跟踪传感器的跟踪视场；

步骤七：找出喷管焊缝的空间曲线轨迹的四个示教点，将四个示教点输入到机器人控制系统，机器人控制系统控制六轴工业机器人按照四个示教点进行空间曲线轨迹运动；

在步骤二中，用十点标定法建立跟踪传感器与激光焊接头之间的相对位置关系包括如下步骤：

准备两块2mm厚度的上板和下板，将上板和下板搭接在一起，形成搭接接头，并将跟踪扫描线照射在搭接接头上，在搭接的接头上做参考点A和参考点B两个参考点，两个参考点之间的间距大于300mm；

进行激光焊接头的一点、二点的标定：调整激光焊接头姿态，使跟踪扫描线垂直照射在搭接接头上，并保持该姿态，点动机器人，使激光焊接头的TCP点和参考点A对准得到激光焊接头的一点，使激光焊接头的TCP点和参考点B对准得到激光焊接头的二点；

进行激光焊接头的三点、四点的标定：在机器人世界坐标系下移动X、Y、Z方向将跟踪扫描线中部分别对准参考点A、参考点B得到激光焊接头的三点、四点；

进行激光焊接头的五点、六点的标定：在机器人世界坐标系下沿Z方向转动15°，并移动X、Y、Z方向将跟踪扫描线中部对准参考点A得到激光焊接头的五点；保持沿Z方向转动15°不变，移动激光焊接头，将跟踪扫描线中部对准参考点B得到激光焊接头的六点；

进行激光焊接头的七点、八点的标定：在机器人世界坐标系下沿Y方向正向转动15°，并移动X、Y、Z方向将跟踪扫描线中部对准参考点A得到激光焊接头的七点；保持沿Y方向正向转动15°不变，移动激光焊接头，将跟踪扫描线中部对准参考点B得到激光焊接头的八点；

进行激光焊接头的九点、十点的标定：在机器人世界坐标系下沿Y方向反向转动15°，并移动X、Y、Z方向将跟踪扫描线中部对准参考点A得到激光焊接头的九点；保持沿Y方向反向转动15°不变，移动激光焊接头，将跟踪扫描线中部对准参考点B得到激光焊接头的十点；

在步骤四中，采用两垂直一对准的方法调整激光焊接头的姿态包括如下步骤：

在机器人工具坐标系下，先进行激光焊接头绕X轴旋转，再进行激光焊接头绕Y轴旋转，使激光焊接头的中轴线与喷管工件当前焊接型面的法线垂直；

激光焊接头绕Z轴旋转，使得跟踪传感器射出的跟踪扫描线与当前喷管的管束曲线呈垂直关系；

调节机器人工具坐标系的X轴，激光焊接头的激光指示光红点落在当前要焊接并跟踪的焊缝位置上，并且跟踪扫描线的一半位置处对准激光指示光红点。

2.根据权利要求1所述的焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法，其特征在于：在步骤一中，调整跟踪传感器的高度使得跟踪扫描线的位置处于跟踪传感器的最大分辨率位置；

跟踪传感器的底部与喷管工件表面的距离为100～110mm；

跟踪传感器与激光焊接头之间的角度为12～15°；

跟踪传感器的前视距离为12～15mm。

3.根据权利要求1所述的焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法，其特征在于：在步骤三中，进行激光焊接头的焦点距离的平面标定包括如下步骤：

在激光焊接头的一侧安装旁轴光投射装置，将激光焊接头的聚集镜与喷管工件表面的高度调整为管束焊接所需的正离焦的焦点距离h，打开旁轴光投射装置的开关，使其投射出旁轴光线，调整旁轴光投射装置的投射角β，使落在工件上的旁轴光线和激光指示光红点重合即为激光焊接头的焦点距离的平面标定。

4.根据权利要求1所述的焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法，其特征在于：在步骤五中，根据步骤三的激光焊接头的焦点距离的平面标定结果完成针对空间曲线的激光头焦点距离找正包括如下步骤：

基于焦点距离的平面标定，保证旁轴光投射装置和激光焊接头的相对位置及投射角β不变的前提下，打开旁轴光投射装置的开关，使其投射出旁轴光线，通过调节机器人工具坐标系的Z轴，将落在喷管曲面上的旁轴光线调整至与激光指示红光点重合得到准确的激光头焦点距离。

5.根据权利要求1所述的焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法，其特征在于：在步骤六中，调节跟踪传感器的跟踪视场包括如下步骤：

基于单根管束的宽度4mm，将跟踪传感器的横向有效跟踪视场范围调节为-2～4mm，跟踪传感器的高度方向的有效跟踪视场范围调节为15.5～21.5mm。

6.根据权利要求1所述的焊缝跟踪下的密排管空间曲线激光焊接轨迹规划方法，其特征在于：在步骤七中，四个示教点分别为P1点、P2点、P3点和P4点；其中，P1点距离前道焊缝末端的距离为6～8mm，P2点在前道焊缝末端，P3点为激光开始收光点、P4点为激光功率衰减至零的点。