實現焊接機器人工具中心點自動偏移的方法及系統的製作方法
2023-05-02 09:33:06
專利名稱：實現焊接機器人工具中心點自動偏移的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及自動化焊接技木，尤其涉及一種基於新型庫卡機器人的自動焊接技術中機器人工具中心點自動偏移的方法及系統。
背景技術：
目前，隨著當前エ業生產中焊接技術的快速發展，エ件焊接エ藝也日趨複雜，進而對於焊接質量的要求也越來越高，人工焊接技術也已無法滿足當前生產エ藝的要求，取而代之的是機器人離線編程自動化焊接技術，從而使得我國的エ業焊接技術向著高質量、高效率、自動化的態勢前進。
在機器人離線編程的實踐中，經常要調整機器人工具中心點到エ件的距離，以確保兩者的距離的合理性，進而保證自動化焊接的質量。現有技術中，主要採用校好一系列杆長參數的工具備用的方法來實現調整參對應不同的杆伸長設定不同的工具標號以及相應的工具名稱，然後機器人分別從四個不同(P1、P2、P3和P4)的方向接近固定點(參圖I)。在機器人焊接的過程中，操作者根據當前機器人工具中心點離エ件的距離情況，在離線編程中判斷並選擇合適杆伸長的工具(確定其工具標號即可)，機器人便自動安裝上被選擇的エ具進行焊接動作。然而，此方法在保證調整工具中心點的精確性的同時，事先需要校正一系列工具，並且沒調用ー個新的工具，離線程序就要改動工具的標號，且庫卡機器人最多只允許16個內部工具，對應16中不同的杆伸長，這勢必給工具中心點與エ件之間距離的調整帶來局限性，並影響機器人焊接的工作效率。
發明內容
本發明的目的在於提供一種實現焊接機器人工具中心點自動偏移的方法，其通過觀察當前機器人工具中心點與焊縫之間的實際距離，確定工具中心點所需調整的偏移距離，並通過一定的機器人程序進行工具中心點的自動偏移以達到理想距離，從而實現了最優化焊接，機器人焊接的工作效率和焊接質量得以提升。相應於所述方法，本發明還提供一種實現焊接機器人工具中心點自動偏移的系統。為實現上述發明目的之一，本發明提供的一種實現焊接機器人工具中心點自動偏移的方法，包括如下步驟
51、預運行可供焊接機器人運行的機器人程序；
52、判斷工具中心點是否需要偏移，若是，進入步驟S3;若否，進行步驟S4 ；
53、確定工具中心點所需偏移的偏移距離和偏移方式，井根據所述偏移距離計算工具中心點的偏移參數，將所述偏移參數輸入到機器人運行程序中以實現機器人工具中心點的自動偏移；
54、運行機器人程序以完成焊接動作。
作為本發明的進ー步改進，所述步驟S2具體包括如下步驟
設定工具中心點與焊縫之間的一理想距離；
觀察並測量當前工具中心點與焊縫之間的實際距離；
比較所述實際距離與理想距離的大小，若兩者相等，則判斷結果為不需要偏移；若兩者不相等，則判斷結果為需要偏移。作為本發明的進ー步改進，所述步驟S3中「確定偏移距離和偏移方式」的步驟具體為
判斷所述工具中心點與焊縫之間的實際距離是否大於所述理想距離，若是，則所述偏移方式為縮短；若否，則所述偏移方式為延長；
計算所述實際距離與理想距離的差值以獲知所述工具中心點的偏移距離。
作為本發明的進ー步改進，所述步驟S3還具體包括
建立機器人工具坐標系及機器人末端法蘭坐標系；
分析機器人程序，井根據所述偏移參數進行自動偏移推導，得出所述工具坐標系的旋轉矩陣、齊次矩陣；
根據所述齊次矩陣計算出工具中心點的偏移參數並輸入到參數對話框中，實現機器人工具中心點的自動偏移。作為本發明的進ー步改進，所述工具坐標系的X軸沿著工具手杆伸長的方向，工具坐標系記為矩陣T:
Χ
Hil O.. Ci.. I下 _ y y y
ち A aE Z
H O O I
ο.,
其中，X、Y、Z表示點的坐標，ny oy ay表示工具坐標系在末端法蘭坐標系下的方向向量。作為本發明的進ー步改進，所述工具坐標系相對於末端法蘭的方向向量的旋轉矩陣R為
cos⑷-sin (.4) O Cos(B) O sin (5) I OO
R= sin (』)Cos(J) 0 0 1 0 0 cos(C) -sin(c),
00 I — sin (5) 0 cos(5) 0 sin (C) cos(C)
其中，A、B、C分別是指工具坐標系繞末端法蘭坐標系的Z軸、Y軸和X軸旋轉的角度。作為本發明的進ー步改進，所述齊次矩陣Q為
權利要求
1.一種實現焊接機器人工具中心點自動偏移的方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟 51、預運行可供焊接機器人運行的機器人程序； 52、判斷工具中心點是否需要偏移，若是，進入步驟S3;若否，進行步驟S4 ; 53、確定工具中心點所需偏移的偏移距離和偏移方式，井根據所述偏移距離計算工具中心點的偏移參數，將所述偏移參數輸入到機器人運行程序中以實現機器人工具中心點的自動偏移； 54、運行機器人程序以完成焊接動作。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述步驟S2具體包括如下步驟 設定工具中心點與焊縫之間的一理想距離； 觀察並測量當前工具中心點與焊縫之間的實際距離； 比較所述實際距離與理想距離的大小，若兩者相等，則判斷結果為不需要偏移；若兩者不相等，則判斷結果為需要偏移。
3.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述步驟S3中「確定偏移距離和偏移方式」的步驟具體為 判斷所述工具中心點與焊縫之間的實際距離是否大於所述理想距離，若是，則所述偏移方式為縮短；若否，則所述偏移方式為延長； 計算所述實際距離與理想距離的差值以獲知所述工具中心點的偏移距離。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述步驟S3還具體包括 建立機器人工具坐標系及機器人末端法蘭坐標系； 分析機器人程序，井根據所述偏移參數進行自動偏移推導，得出所述工具坐標系的旋轉矩陣、齊次矩陣； 根據所述齊次矩陣計算出工具中心點的偏移參數並輸入到參數對話框中，實現機器人工具中心點的自動偏移。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述工具坐標系的X軸沿著工具手杆伸長的方向，工具坐標系記為矩陣T :
6.根據權利要求4所述的方法，其特徵在幹，所述工具坐標系相對於末端法蘭的方向向量的旋轉矩陣R為
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述齊次矩陣Q為
8.一種實現焊接機器人工具中心點自動偏移的系統，其特徵在幹，該系統包括如下模塊 機器人程序預運行模塊、用於預運行可供焊接機器人運行的機器人程序； 偏移判斷模塊、用於判斷工具中心點是否需要偏移，若是，進入偏移執行模塊；若否，進行焊接運行模塊； 偏移執行模塊、用於確定工具中心點所需偏移的偏移距離和偏移方式，井根據所述偏移距離計算工具中心點的偏移參數，將所述偏移參數輸入到機器人運行程序中以實現機器人工具中心點的自動偏移； 焊接運行模塊、用於運行機器人程序以完成焊接動作。
全文摘要
本發明揭示了一種實現焊接機器人工具中心點自動偏移的方法，其包括S1、預運行可供焊接機器人運行的機器人程序；S2、判斷工具中心點是否需要偏移，若是，進入步驟S3；若否，進行步驟S4；S3、確定工具中心點所需偏移的偏移距離和偏移方式，並根據所述偏移距離計算工具中心點的偏移參數，將所述偏移參數輸入到機器人運行程序中以實現機器人工具中心點的自動偏移；S4、運行機器人程序以完成焊接動作。通過觀察當前機器人工具中心點與焊縫之間的實際距離，確定出偏移距離，並通過一定的機器人程序進行工具中心點的自動偏移以達到理想距離，從而實現了最優化焊接，提高了機器人自動化焊接的工作效率和焊接質量。
文檔編號B25J9/16GK102689118SQ201210024059
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月3日 優先權日2012年2月3日
發明者嚴萬春, 劉少輝, 程學剛, 鬱春華 申請人:崑山工研院工業機器人研究所有限公司