CN117400261A - 一种大型结构件焊缝打磨机器人编程方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种大型结构件焊缝打磨机器人编程方法、设备及系统，其属于机器人编程的领域，其中方法包括：建立待打磨工件的三维模型以及焊缝打磨机器人系统的三维模型；完成焊缝打磨机器人系统工作环境的布局，得到三维布局模型；建立对应的打磨工艺库；建立每一打磨区域的离线区域工件坐标系，得到机器人打磨加工轨迹；生成机器人离线程序；获取转换关系和工件定位数据；建立实际区域工件坐标系；将离线区域工件坐标系与实际区域工件坐标系对齐以对机器人离线程序进行更新。本申请结合了离线编程和三维测量系统，仅通过更新工件坐标系就能有效改善焊缝打磨机器人对大型结构件的焊缝进行打磨工作的效率较低的问题。

Description

一种大型结构件焊缝打磨机器人编程方法、设备及系统

技术领域

本申请涉及机器人编程的领域，尤其是涉及一种大型结构件焊缝打磨机器人编程方法、设备及系统。

背景技术

日常生活中的很多金属工件，如水龙头、门把手等大多数都是通过金属焊接来加工生产的，而焊接过程中会产生焊缝；为了提高成品品质、成品强度和耐用性，通常采用打磨机器人对大型结构件上的焊缝进行打磨。目前，一些打磨焊缝的加工生产线采用的是人工示教编程的方法，即针对每一个装夹好的待打磨工件均需要人工手动控制打磨机器人沿所需打磨轨迹运动，打磨机器人会全程记录该打磨轨迹并生成携带有该打磨轨迹的机器人离线程序。还有一些打磨焊缝的加工生产线采用的是预先设置好携带有打磨轨迹的机器人离线程序并通过视觉检测装置来更新该机器人离线程序的方法，即通过视觉检测装置得到待打磨工件在装夹状态下的误差矩阵，并根据该误差矩阵重新计算打磨轨迹上的轨迹点，从而生成新的携带有更新后的打磨轨迹的机器人离线程序。

然而，将上述两种方式的打磨机器人应用到大型结构件，例如用于轨道交通列车转向的架构件时会存在以下问题。大型结构件通常都是通过焊接工艺生产的，其结构体积较大且形状相对复杂，在焊接完成后其表面会存在产生许多不同方向的焊缝，且这些焊缝在焊接过程中会产生不同程度的焊接变形。通过人工示教编程的方法对其进行打磨不仅依赖于操作者经验，极易导致人为误差，而且存在一定的安全问题，一旦操作不当，便可能对打磨机器人或者操作者造成损害；而通过预先设置好打磨轨迹并通过视觉检测装置来更新打磨轨迹的方法则需要计算待打磨工件上每条焊缝在装夹状态下的误差矩阵，并根据这些误差矩阵重新计算每条焊缝对应的打磨轨迹上的轨迹点以重新编程得到新的机器人离线程序，而这样的方式由于焊缝的数量较多，在计算这些更新的轨迹点时会造成巨大的数据处理量，且该方法只考虑了待打磨工件在装夹定位时的误差，未考虑到焊缝在焊接过程中产生的不同形变，这使得打磨的精度较低，导致对焊缝的打磨工作还需要进一步的修整完善，甚至在焊缝形变较大的时候还需要返工，从而延长了打磨的工作时间；以上这些均导致打磨机器人在打磨大型结构件的焊缝时的打磨工作效率较低。

发明内容

为了改善打磨机器人对大型结构件的焊缝进行打磨工作的效率较低的问题，本申请提供一种应用于大型结构件的机器人编程方法、机器人编程设备及系统。

第一方面，本申请提供一种大型结构件焊缝打磨机器人编程方法、设备及系统，采用如下的技术方案：

一种大型结构件焊缝打磨机器人编程方法，所述大型结构件焊缝打磨机器人编程方法基于一个焊缝打磨机器人系统，所述焊缝打磨机器人系统包括三维测量系统以及机器人；所述大型结构件焊缝打磨机器人编程方法包括：

通过三维软件建立焊缝打磨后的标准工件的三维模型、待打磨工件的三维模型以及焊缝打磨机器人系统的三维模型，所述待打磨工件具有若干打磨区域；

基于所述待打磨工件的三维模型和所述焊缝打磨机器人系统的三维模型在三维软件上完成所述焊缝打磨机器人系统工作环境的布局，得到三维布局模型；

根据所述待打磨工件的每一所述打磨区域中需要打磨的特征建立对应的打磨工艺库，所述打磨工艺库包括打磨工具、打磨角度、打磨方向、打磨速度以及打磨进给量；

将所述三维布局模型和所述标准工件的三维模型导入一离线编程软件，在该离线编程软件中建立每一所述打磨区域的离线区域工件坐标系，并基于所述离线区域工件坐标系得到机器人打磨加工轨迹；

根据所述机器人打磨加工轨迹和所述打磨工艺库生成机器人离线程序，所述机器人离线程序携带有所述离线区域工件坐标系；

获取所述三维测量系统中的安装好的所述机器人的末端工具坐标系以及所述三维测量系统的测量系统坐标系之间的转换关系；

获取所述三维测量系统通过扫描测量得到的安装好的所述待打磨工件的工件定位数据，所述工件定位数据包括区域定位数据；

根据所述区域定位数据和所述转换关系建立安装好的所述待打磨工件的每一所述打磨区域的实际区域工件坐标系；

将所述离线区域工件坐标系与所述实际区域工件坐标系对齐以对所述机器人离线程序所携带的所述离线区域工件坐标系进行更新。

通过采用上述技术方案，仅需要通过将机器人离线程序中的离线区域工件坐标系替换为实际区域工件坐标系便可以在一定程度上使得打磨机器人的打磨加工轨迹与安装好的待打磨工件上的焊缝的长度方向相匹配；相较于通过人工示教编程的方法，该编程方法可以不再依赖操作者的经验，能够避免人为误差，同时也避免了人工示教的安全性问题，即避免了在示教过程中由于失误对操作者和打磨机器人造成损害；相较于预先设置好打磨轨迹并通过视觉检测装置来更新打磨轨迹的方法，该编程方法不需要通过重新计算打磨加工轨迹上各个轨迹点的坐标数据来更新打磨加工轨迹，也就是不需要再重新编程，这避免了大量繁琐的计算，减小了数据处理的压力，大大降低了打磨机器人对装夹固定待打磨工件时的要求，有效改善了焊缝打磨机器人对大型结构件的焊缝进行打磨工作的效率较低的问题。

在一个具体的可实施方案中，所述并基于所述离线区域工件坐标系得到机器人打磨加工轨迹之前还包括：

通过所述离线编程软件在所述焊缝打磨机器人系统的所述三维测量系统的三维模型上建立一全局工件坐标系，所述全局工件坐标系为所述三维测量系统引导所述机器人根据所述机器人打磨加工轨迹从起点位置移动到所述待打磨工件的基准。

通过采用上述技术方案，在三维测量软件的三维模型上建立了一个全局工件坐标系，该全局工件坐标系为机器人视觉引导定位的粗基准；通过该全局工件坐标系，三维测量系统可以引导机器人快速到达待打磨工件处以便后续对每一打磨区域开始打磨工作。

在一个具体的可实施方案中，所述并基于所述离线区域工件坐标系得到机器人打磨加工轨迹之前还包括：

将每一所述打磨区域划分为若干打磨子区域；

通过所述离线编程软件在所述焊缝打磨机器人系统的所述三维测量系统的三维模型上建立对应每一所述打磨子区域的离线子区域工件坐标系，所述离线子区域工件坐标系为所述三维测量系统引导所述机器人根据所述机器人打磨加工轨迹在每一所述打磨子区域中根据形变后的焊缝的长度方向进行打磨工作的基准；

所述并基于所述离线区域工件坐标系得到机器人打磨加工轨迹具体包括：

基于所述离线区域工件坐标系、所述全局工件坐标系以及所述离线子区域工件坐标系得到机器人打磨加工轨迹。

通过采用上述技术方案，由于对待打磨工件在焊接过程会产生一定程度的形变，这使得待打磨工件表面的焊缝和建立的待打磨工件的三维模型上的焊缝之间会存在少许区别，因此将每一打磨区域均划分为若干打磨子区域，并建立每一打磨子区域的离线子区域工件坐标系，有助于三维测量系统引导机器人在每一打磨子区域中根据形变后的焊缝的长度方向进行打磨工作，通过每一打磨区域的实际子区域工件坐标系使得机器人打磨加工轨迹与实际上的焊缝的长度方向贴合匹配；考虑了焊缝在焊接过程中会产生形变的问题，大大提高了通过大型结构件焊缝打磨机器人编程方法进行打磨的精确性。

在一个具体的可实施方案中，所述将所述离线区域工件坐标系与所述实际区域工件坐标系对齐以对所述机器人离线程序所携带的所述离线区域工件坐标系进行更新的步骤具体包括：

判断所述离线区域工件坐标系与所述实际区域工件坐标系是否一致；

若判断结果为一致，则保持所述机器人离线程序携带的所述离线区域工件坐标系不变；

若判断结果为不一致，则将所述机器人离线程序携带的所述离线区域工件坐标系更新为所述实际区域工件坐标系。

在一个具体的可实施方案中，所述机器人离线程序还携带有所述离线子区域工件坐标系和所述全局工件坐标系；所述工件定位数据还包括子区域定位数据；所述将所述离线区域工件坐标系与所述实际区域工件坐标系对齐以对所述机器人离线程序所携带的所述离线区域工件坐标系进行更新的步骤还包括：

根据所述子区域定位数据和所述转换关系建立安装好的所述待打磨工件的每一所述打磨子区域的实际子区域工件坐标系；

将所述机器人离线程序携带的所述离线子区域工件坐标系更新为安装好的所述待打磨工件的所述实际子区域工件坐标系。

通过采用上述技术方案，在安装好的焊缝打磨机器人系统以及待打磨工件与设计的三维布局模型存在偏移误差，或者更换待打磨工件并将其装夹固定后使得机器人的末端工具与其之间的相对位置发生改变的情况下，将机器人离线程序携带的离线区域工件坐标系替换为实际区域工件坐标系，并将机器人离线程序携带的离线子区域工件坐标系替换为实际子区域工件坐标系以完成对机器人离线程序的更新，不再需要重新编程而只需要对机器人离线程序携带的工件坐标系进行替换，便可以使得打磨加工轨迹与实际的待打磨工件上每一打磨子区域的焊缝的长度方向保持一致，大大缩短了编程时间，大大提高了焊缝打磨机器人对大型结构件的焊缝进行打磨工作的效率。

在一个具体的可实施方案中，所述根据所述区域定位数据和所述转换关系建立安装好的所述待打磨工件的每一所述打磨区域的实际区域工件坐标系的步骤具体包括：

用所述标准工件的三维模型对所述三维布局模型中所述待打磨工件的每一所述打磨区域进行三维模板匹配，得到每一所述打磨区域中的若干典型特征点；

根据所述典型特征点、所述区域定位数据和所述转换关系建立安装好的所述待打磨工件的每一所述打磨区域的实际区域工件坐标系。

第二方面，本申请提供一种应用于大型结构件的机器人编程系统，采用如下的技术方案：

一种机器人编程设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并进行以实现上述的方法。

第三方面，本申请提供一种应用于大型结构件的机器人编程设备，采用如下的技术方案：

一种焊缝打磨机器人系统，包括机器人、三维测量系统、以及上述的机器人编程设备；

所述机器人用于对待打磨工件进行打磨工作；

所述三维测量系统用于在所述机器人进行打磨工作时，实时采集当前的待打磨工件的焊缝的测量数据；

所述机器人编程设备与所述机器人以及所述三维测量系统均通信连接，所述机器人编程设备用于获取所述三维测量系统采集的所述测量数据并根据所述测量数据控制所述机器人进行或停止打磨工作。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请仅需要通过将机器人离线程序中的离线区域工件坐标系替换为实际区域工件坐标系在一定程度上可以使打磨机器人的打磨加工轨迹与安装好的待打磨工件上的焊缝的长度方向相匹配；不再依赖操作者的经验，能够避免人为误差和人工示教的安全性问题。

2.本申请不需要因为装夹固定待打磨工件产生的位置误差而重新编程，从而避免了大量繁琐的计算，减小了数据处理的压力，大大降低了打磨机器人对装夹固定待打磨工件时的要求；

3.本申请考虑了焊缝在焊接过程中会产生形变的问题，通过每一打磨区域的实际区域工件坐标系和实际子区域工件坐标系使得机器人打磨加工轨迹与实际上的焊缝的长度方向贴合匹配，从而大大提高了焊缝打磨机器人对大型结构件的焊缝进行打磨工作的效率。

附图说明

图1是本申请一实施例的一种焊缝打磨机器人系统的结构示意图。

图2是本申请另一实施例的一种大型结构件焊缝打磨机器人编程方法的流程示意图。

图3是本申请另一实施例的用于体现实际区域工件坐标系与离线区域工件坐标系的关系的示意图。

图4时本申请另一实施例的用于体现实际子区域工件坐标系与离线子区域工件坐标系的关系的示意图。

附图标记说明：100、机器人；200、三维测量系统；300、机器人编程设备；310、存储器；320、处理器。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细说明。

本申请一实施例公开一种焊缝打磨机器人系统。参照图1，该焊缝打磨机器人系统包括机器人100、三维测量系统200以及机器人编程设备300，该机器人编程设备300包括存储器310和处理器320。机器人100用于利用其末端工具对待打磨工件进行打磨工作；三维测量系统200用于在机器人100进行打磨工作时，实时采集当前的待打磨工件的焊缝的测量数据；机器人编程设备300与机器人100以及三维测量系统200均通信连接；机器人编程设备300用于获取三维测量系统200中的测量数据并根据该测量数据控制机器人100进行或停止打磨工作。存储器310用于存储至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集；处理器320在运行至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集时进行以下大型结构件焊缝打磨机器人编程方法的步骤。

下面结合焊缝打磨机器人系统对一种大型结构件焊缝打磨机器人编程方法的实施进行详细说明：

参照图2，本申请另一实施例公开一种大型结构件焊缝打磨机器人编程方法，包括：

S10，通过三维软件建立焊缝打磨后的标准工件的三维模型、待打磨工件的三维模型以及焊缝打磨机器人系统的三维模型；

其中，待打磨工件具有若干打磨区域，且每一条焊缝对应一个打磨区域；标准工件为待打磨工件在其每一焊缝均完成打磨后的标准形状；

S20，基于待打磨工件的三维模型和焊缝打磨机器人系统的三维模型在三维软件上完成焊缝打磨机器人系统工作环境的布局，得到三维布局模型；

其中，三维布局模型为设计布局好的焊缝打磨机器人系统的三维实体模型，该焊缝打磨机器人系统包括机器人100、三维测量系统200、机器人编程设备300、快换机构、打磨工具、工件转台以及地轨等。其中，快换机构用于更换机器人100的末端工具；工件转台用于装夹定位待打磨工件，并且调整待打磨工件的位置和姿态；地轨用于扩展机器人100的运动空间范围。且S20中设计布局好的三维实体模型中的各个部件之间的相对位置均已固定。

需要特别说明的是，S10及S20中的所有三维模型均以step、igs、stl或x_t的格式进行保存。具体的，机器人编程设备300通过例如Solidworks、UG或ProE的三维设计软件对标准工件和打磨机器人100系统中的各个部件进行精确建模，并根据焊缝打磨机器人系统中各个部件的实际尺寸、形状、功能和运动逻辑等完成布局。

S30，根据待打磨工件的每一打磨区域中需要打磨的特征建立对应的打磨工艺库；

具体的，S30包括：

S31，根据待打磨工件的每一打磨区域建立三维模型库；

S32，根据三维模型库中的每一打磨区域中需要打磨的特征建立对应的打磨工艺库；

其中，三维模型库包括待打磨工件的所有打磨区域，需要打磨的特征指焊缝的余高、尺寸、形状等，打磨工艺库包括打磨工具、打磨角度、打磨方向、打磨速度以及打磨进给量等。例如，某一打磨区域中需要打磨的焊缝余高为10毫米，长度为1米，整体呈一条直线，则该打磨区域对应的打磨工艺库为角磨机、角磨机与焊缝所在面平行、方向与焊缝立筋方向一致、每分钟500转以及打磨进给量为每转0.6毫米。

S40，将三维布局模型和标准工件的三维模型导入一离线编程软件，在该离线编程软件中建立每一打磨区域的离线区域工件坐标系，并基于该离线区域工件坐标系得到机器人打磨加工轨迹；

具体的，S40中建立每一打磨区域的离线区域工件坐标系包括：

S41，将标准工件的三维模型和三维布局模型中待打磨工件的三维模型进行三维模板匹配，得到每一打磨区域中的若干典型特征点；

其中，三维模板匹配是通过输入一个标准工件的三维模型到当前的三维布局模型中以找到与该标准工件的三维模型相似的目标模型的方法，本实施例中的目标模型为三维布局模型中的待打磨工件的三维模型。三维模板匹配为现有技术，此处不再赘述。在得到待打磨工件的三维模型在三维布局模型中的位置后，再通过对S10中建立的待打磨工件的三维模型和三维布局模型中待打磨工件的三维模型进行点云化处理，得到此二者对应每一打磨区域的三维点云数据，之后通过比较得出此二者之间每一打磨区域中相同的三维点云并将其作为每一打磨区域的典型特征点。

S42，根据每一打磨区域中的典型特征点建立离线区域工件坐标系；

其中，离线区域工件坐标系为三维测量系统200引导机器人100在每一打磨区域中根据焊缝的长度方向进行打磨工作的基准。本实施例的典型特征点以三个不共线的三维点云为例，且该三个典型特征点在每一打磨区域中的位置均是确定的且在每一打磨区域中的相对位置一致。具体的，建立离线区域工件坐标系采用三点标定法，即将每一打磨区域中的这三个典型特征点均分别作为原点、x轴上的点和xOy平面上的点来建立离线区域工件坐标系X_离线区域O_离线区域Y_离线区域。

为使得机器人100能够更快地来到待打磨工件的位置以开始打磨工作，S40中的并基于离线区域工件坐标系得到机器人打磨加工轨迹之前还包括：

S43，通过离线编程软件在焊缝打磨机器人系统的三维测量系统200的三维模型上建立一全局工件坐标系；

其中，全局工件坐标系为三维测量系统200引导机器人100从起点位置移动到待打磨工件的基准；全局工件坐标系以三维测量系统200所在处为原点，三维测量系统200到待打磨工件的方向为x轴，水平面为xy面建立，本实施例以X_全局O_全局Y_全局为例。

S44，将每一打磨区域划分为若干打磨子区域；

S45，通过离线编程软件在焊缝打磨机器人系统的三维测量系统200的三维模型上建立对应每一打磨子区域的离线子区域工件坐标系；

其中，离线子区域工件坐标系为三维测量系统200引导机器人100在每一打磨子区域中根据形变后的焊缝的长度方向进行打磨工作的基准，有助于机器人100更精确地完成对发生形变的焊缝的打磨。具体的，离线子区域工件坐标系的建立方法如下：

S46，将S10中建立的待打磨工件的三维模型和三维布局模型中待打磨工件的三维模型进行三维模板匹配，得到每一打磨子区域中的若干关键特征点；

其中，在得到三维布局模型中待打磨工件的每一打磨子区域的位置后，再通过对S10中建立的待打磨工件的三维模型和三维布局模型中待打磨工件的三维模型进行点云化处理，得到此二者对应每一打磨子区域的三维点云数据，之后通过比较得出此二者之间每一打磨子区域中相同的三维点云并将其作为每一打磨子区域的关键特征点。

S47，根据每一打磨子区域中的关键特征点建立离线子区域工件坐标系；

其中，本实施例的关键特征点以三个不共线的三维点云为例，且该三个关键特征点在每一打磨子区域中的位置均是确定的且在每一打磨子区域中的相对位置一致。具体的，建立离线子区域工件坐标系采用三点标定法，即将每一打磨子区域中的这三个关键特征点均分别作为原点O、x轴上的点和xy平面上的点来建立离线子区域工件坐标系X_{离线子区域}O_{离线子区域}Y_{离线子区域}。

为使得后续S90能够对基于机器人打磨加工轨迹得到的机器人离线程序携带的离线区域工件坐标系和离线子区域工件坐标系进行更新，且机器人100能够根据S43中建立的全局工件坐标系来到待打磨工件处，S40中的并基于离线区域工件坐标系得到机器人打磨加工轨迹具体包括：

基于离线区域工件坐标系、全局工件坐标系以及离线子区域工件坐标系得到机器人打磨加工轨迹。

其中，机器人打磨加工轨迹通过运动学模型得到，运动学模型为机器人学领域中用于规划轨迹的模型，为现有技术，在此不再赘述。在得到机器人打磨加工轨迹后，会对该机器人打磨加工轨迹进行仿真测试，即在离线编程软件中仿真机器人100根据该机器人打磨加工轨迹进行打磨工作的过程，并在此过程中判断该测试轨迹是否存在任一目标点不可到达或者任意两个部件之间相互碰撞的情况；若以上情况均不存在，则再判断是否存在干涉问题，本实施例的干涉问题指碰撞、奇异点等错误，其中奇异点指机器人100在某些位置失去了某些自由度，从而导致无法正常工作，碰撞指机器人100在打磨工作中撞到了任何本不该触碰到的东西，从而导致了或多或少的一些损伤；若以上问题均不存在，则视为通过仿真测试。

S50，根据机器人打磨加工轨迹和打磨工艺库生成机器人离线程序；

其中，机器人离线程序携带有离线区域工件坐标系、离线子区域工件坐标系以及全局工件坐标系。具体的，S50的步骤可以在例如ABB、KUKA、Fanuc、Yaskawa、Staubli等的离线编程软件中实现，根据打磨加工轨迹和打磨工艺库生成机器人离线程序为现有技术，在此不再赘述。

S60，获取三维测量系统200中的安装好的机器人100的末端工具坐标系以及三维测量系统200的测量系统坐标系之间的转换关系；

其中，本实施例的三维测量系统200可以安装在机器人100的末端工具的上方或者一预设的固定支架上，以此三维测量系统200的测量系统坐标系和机器人100的末端工具坐标系的位置是相对不变的；本实施例采用的标定方法为手眼标定，该标定方法实际上就是为了让机器人100的末端工具知道三维测量系统200扫描测量的当前的待打磨工件相对于末端工具来说位于什么位置，即建立三维测量系统200的测量系统坐标系与机器人100的末端工具坐标系之间的转换关系；通过手眼标定得到坐标系之间的转换关系为现有技术，在此不再赘述。

S70，获取三维测量系统200通过扫描测量得到的安装好的待打磨工件的工件定位数据；

其中，工件定位数据包括区域定位数据和子区域定位数据；区域定位数据指安装好的待打磨工件的每一打磨区域相对于三维测量系统200来说位于什么位置；子区域定位数据指安装好的待打磨工件的每一打磨子区域相对于三维测量系统200来说位于什么位置。

S80，根据区域定位数据和转换关系建立安装好的待打磨工件的每一打磨区域的实际区域工件坐标系；

其中，实际区域工件坐标系的建立方法同S40中离线区域工件坐标系的建立方法。本实施例的实际区域工件坐标系以坐标系X_实际区域O_实际区域Y_实际区域为例；具体的，S80还包括：

根据子区域定位数据和转换关系建立安装好的待打磨工件的每一打磨子区域的实际子区域工件坐标系；

其中，实际子区域工件坐标系的建立方法同S45中离线子区域工件坐标系的建立方法。本实施例的实际子区域工件坐标系以坐标系X_{实际子区域}O_{实际子区域}Y_{实际子区域}为例；通过S70中的子区域定位数据、区域定位数据以及转换关系能够得到安装好的待打磨工件的每一打磨区域和每一打磨子区域相对于机器人100的末端工具来说位于什么位置。

S90，将离线区域工件坐标系与实际区域工件坐标系对齐以对机器人离线程序所携带的离线区域工件坐标系进行更新；

具体的，S90包括：

S91，判断离线区域工件坐标系与实际区域工件坐标系是否一致；

具体的，通过GSP软件判断离线区域工件坐标系与实际区域工件坐标系是否一致，其原理为如果两套坐标系相对关系一致，它们之间便仅存在平移旋转与缩放尺度的关系，此时将两套坐标系进行参数转换计算以得到各自的坐标并比较其残差大小，若残差比预设阈值小，则两套坐标系一致；若残差比预设阈值大，则两套坐标系不一致。通过GSP软件判断坐标系是否一致为现有技术，此处不再赘述。

S92，若判断结果为不一致，则将机器人离线程序携带的离线区域工件坐标系更新为实际区域工件坐标系；

其中，参照图3，更新的过程即是保持机器人打磨加工轨迹在离线区域工件坐标系中的位置不变，通过将离线区域工件坐标系替换为实际区域工件坐标系，从而使得机器人打磨加工轨迹与待打磨工件上的焊缝大致重合。

S93，若判断结果为一致，则保持机器人离线程序携带的离线区域工件坐标系不变。

此外，S90还包括：

S94，将机器人离线程序携带的离线子区域工件坐标系更新为安装好的待打磨工件的实际子区域工件坐标系。

其中，参照图4，更新的过程即是保持机器人打磨加工轨迹在离线子区域工件坐标系中的位置不变，通过将离线子工件坐标系替换为实际子工件坐标系，从而使得机器人打磨加工轨迹与待打磨工件上形变后的焊缝更精确地重合。

需要特别说明的是，在本实施例中，三维测量系统200与机器人100通信连接。当机器人100根据更新后的机器人离线程序对大型结构件进行打磨时，三维测量系统200会实时采集当前的打磨区域中焊缝的测量数据并在该测量数据满足停止条件时控制机器人100结束打磨工作。

其中，测量数据包括当前的待打磨工件的焊缝的余量数据和当前的打磨区域中焊缝的余高数据；当余量数据为0时视为满足停止条件，控制机器人100结束打磨工作；当余高数据处于一预设的精度阈值范围内时，控制机器人100去往下一个打磨区域继续对当前的待打磨工件的打磨工作。本实施例的精度阈值范围为0-3毫米。本实施例中的所有坐标系均为笛卡尔空间直角坐标系。

基于上述同一发明构思，本申请又一实施例公开一种应用于大型结构件的机器人编程设备，该机器人编程设备包括存储器和处理器，该存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集能够由处理器加载并执行以实现上述方法实施例提供的大型结构件焊缝打磨机器人编程方法。

应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大型结构件焊缝打磨机器人编程方法，其特征在于，所述大型结构件焊缝打磨机器人编程方法基于一个焊缝打磨机器人系统，所述焊缝打磨机器人系统包括三维测量系统(200)以及机器人(100)；所述大型结构件焊缝打磨机器人编程方法包括：

通过三维软件建立焊缝打磨后的标准工件的三维模型、待打磨工件的三维模型以及焊缝打磨机器人系统的三维模型，所述待打磨工件具有若干打磨区域；

基于所述待打磨工件的三维模型和所述焊缝打磨机器人系统的三维模型在三维软件上完成所述焊缝打磨机器人系统工作环境的布局，得到三维布局模型；

根据所述待打磨工件的每一所述打磨区域中需要打磨的特征建立对应的打磨工艺库，所述打磨工艺库包括打磨工具、打磨角度、打磨方向、打磨速度以及打磨进给量；

将所述三维布局模型和所述标准工件的三维模型导入一离线编程软件，在该离线编程软件中建立每一所述打磨区域的离线区域工件坐标系，并基于所述离线区域工件坐标系得到机器人打磨加工轨迹；

根据所述机器人打磨加工轨迹和所述打磨工艺库生成机器人离线程序，所述机器人离线程序携带有所述离线区域工件坐标系；

获取所述三维测量系统(200)中的安装好的所述机器人(100)的末端工具坐标系以及所述三维测量系统(200)的测量系统坐标系之间的转换关系；

获取所述三维测量系统(200)通过扫描测量得到的安装好的所述待打磨工件的工件定位数据，所述工件定位数据包括区域定位数据；

根据所述区域定位数据和所述转换关系建立安装好的所述待打磨工件的每一所述打磨区域的实际区域工件坐标系；

将所述离线区域工件坐标系与所述实际区域工件坐标系对齐以对所述机器人离线程序所携带的所述离线区域工件坐标系进行更新。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述并基于所述离线区域工件坐标系得到机器人打磨加工轨迹之前还包括：

通过所述离线编程软件在所述焊缝打磨机器人系统的所述三维测量系统(200)的三维模型上建立一全局工件坐标系，所述全局工件坐标系为所述三维测量系统(200)引导所述机器人(100)根据所述机器人打磨加工轨迹从起点位置移动到所述待打磨工件的基准。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述并基于所述离线区域工件坐标系得到机器人打磨加工轨迹之前还包括：

将每一所述打磨区域划分为若干打磨子区域；

通过所述离线编程软件在所述焊缝打磨机器人系统的所述三维测量系统(200)的三维模型上建立对应每一所述打磨子区域的离线子区域工件坐标系，所述离线子区域工件坐标系为所述三维测量系统(200)引导所述机器人(100)根据所述机器人打磨加工轨迹在每一所述打磨子区域中根据形变后的焊缝的长度方向进行打磨工作的基准；

所述并基于所述离线区域工件坐标系得到机器人打磨加工轨迹具体包括：

基于所述离线区域工件坐标系、所述全局工件坐标系以及所述离线子区域工件坐标系得到机器人打磨加工轨迹。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述离线区域工件坐标系与所述实际区域工件坐标系对齐以对所述机器人离线程序所携带的所述离线区域工件坐标系进行更新的步骤具体包括：

判断所述离线区域工件坐标系与所述实际区域工件坐标系是否一致；

若判断结果为一致，则保持所述机器人离线程序携带的所述离线区域工件坐标系不变；

若判断结果为不一致，则将所述机器人离线程序携带的所述离线区域工件坐标系更新为所述实际区域工件坐标系。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述机器人离线程序还携带有所述离线子区域工件坐标系和所述全局工件坐标系；所述工件定位数据还包括子区域定位数据；所述将所述离线区域工件坐标系与所述实际区域工件坐标系对齐以对所述机器人离线程序所携带的所述离线区域工件坐标系进行更新的步骤还包括：

根据所述子区域定位数据和所述转换关系建立安装好的所述待打磨工件的每一所述打磨子区域的实际子区域工件坐标系；

将所述机器人离线程序携带的所述离线子区域工件坐标系更新为安装好的所述待打磨工件的所述实际子区域工件坐标系。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述区域定位数据和所述转换关系建立安装好的所述待打磨工件的每一所述打磨区域的实际区域工件坐标系的步骤具体包括：

用所述标准工件的三维模型对所述三维布局模型中所述待打磨工件的每一所述打磨区域进行三维模板匹配，得到每一所述打磨区域中的若干典型特征点；

根据所述典型特征点、所述区域定位数据和所述转换关系建立安装好的所述待打磨工件的每一所述打磨区域的实际区域工件坐标系。

7.一种机器人编程设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并进行以实现如权利要求1至7任一所述的方法。

8.一种焊缝打磨机器人系统，其特征在于，包括机器人(100)、三维测量系统(200)、以及如权利要求7所述的机器人编程设备(300)；

所述机器人(100)用于对待打磨工件进行打磨工作；

所述三维测量系统(200)用于在所述机器人(100)进行打磨工作时，实时采集当前的待打磨工件的焊缝的测量数据；

所述机器人编程设备(300)与所述机器人(100)以及所述三维测量系统(200)均通信连接，所述机器人编程设备(300)用于获取所述三维测量系统(200)采集的所述测量数据并根据所述测量数据控制所述机器人(100)进行或停止打磨工作。