一種機械臂運動軌跡調整系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種焊縫跟蹤技術領域，特別設及一種機械臂運動軌跡調整系統及方 法。
【背景技術】
[0002] 所謂焊縫跟蹤就是在焊接時實時檢測出焊縫的偏差，并調整焊接路徑和焊接參 數，保證焊接質量的可靠性。由于工件的加工誤差（工件間的尺寸差異、坡口的準備情況 等）、裝夾精度W及焊接時的熱變形等因素的存在，焊接機械臂在焊接時常常因為焊縫和示 教軌跡有偏差而導致焊接質量下降。所W焊縫跟蹤是保證機械臂焊接質量的一個重要的方 面。
[0003] 現有的焊縫跟蹤，一般是在焊縫焊接過程中，傳感器實時檢測焊縫的狀況，如工件 間的尺寸差異、坡口的準備情況等等。然后傳送給處理器，處理器繼而快速處理傳感器發過 來的信息，處理器再把處理過的信息發送給機械臂控制器，然后動作控制焊槍。但是，在實 際的操作過程中，有時候需要用到較多類型的機械臂，而運些機械臂因為類型的不同，機械 臂實時跟蹤過程中，編寫程序復雜，每類機械臂編寫代碼不同，會產生巨大工作量，給實際 的焊接造成很大的困難。
[0004] 鑒于上述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐終于獲得了本發明。
【發明內容】
陽〇化]本發明的目的在于，提供一種機械臂運動軌跡調整系統及方法，用W克服上述技 術缺陷。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案在于，首先提供一種機械臂運動軌跡調 整系統，其包括：處理器、傳感裝置、機械臂裝置、軌跡調整裝置和焊槍；
[0007] 所述傳感裝置對焊縫板上的焊縫和所述焊槍的焊接頭進行掃描，并將掃描到的視 頻圖像數據傳輸給所述處理器；
[0008] 所述處理器接收所述視頻圖像數據，進行處理，得到并發送加速度信號和軌跡調 整信號；
[0009] 所述機械臂裝置由使用者引導沿所述焊縫運動一遍作為示教軌跡，然后根據接收 的所述加速度信號重復該示教軌跡；
[0010] 所述軌跡調整裝置加裝在所述機械臂裝置和所述焊槍之間，接收所述軌跡調整信 號并對所述焊槍的位置進行微調；
[0011] 所述焊槍對所述焊縫進行焊接。
[0012] 較佳的，所述處理器包括：預處理模塊、帖處理模塊、存儲模塊、真實值計算模塊、 加速度計算模塊和調整生成模塊；所述預處理模塊接收所述視頻圖像數據，對每一帖圖像 進行銳化處理；所述帖處理模塊對銳化后的每一帖圖像進行處理，獲取各位置和所述焊接 頭的測量值并存儲在所述存儲模塊中；所述真實值計算模塊從所述存儲模塊中讀取同一位 置在不同帖圖像中的所述測量值，計算該位置的真實值并存儲在所述存儲模塊中；所述加 速度計算模塊從所述存儲模塊中讀取數據，計算所述機械臂裝置的加速度并發送所述加速 度信號；所述調整生成模塊從所述存儲模塊中讀取數據，生成所述軌跡調整信號并發送。
[0013]較佳的，所述真實值計算模塊對同一位置真實值的的計算公式為：
[001引其中，Bi由下述公式確定：
[0019] 式中，i、j分別為同一位置的測量值的序號，n為測量值的總數量，Z表示該位置的 真實值，Zi、Z,分別表示第i、j個測量值，A1表示第i個測量值到所有測量值的距離之和，A 表示距離之和最小值，m為距離之和最小值的合理倍數，Bi為第i個測量值的判斷值。
[0020] 較佳的，所述機械臂運動軌跡調整系統還包括顯示屏；所述傳感裝置為攝像頭，所 述顯示屏與所述攝像頭電連接。
[0021] 較佳的，所述軌跡調整裝置包括：Y軸支架、Y軸動力子裝置、Z軸支架、Z軸動力子 裝置、固定支架和微處理器；所述固定支架固定在所述機械臂裝置的端部；所述微處理器 固定在所述固定支架上，接收所述軌跡調整信號后生成控制指令；所述Y軸支架連接在所 述固定支架上，相對所述固定支架在Y軸方向上移動；所述Y軸動力子裝置夾在所述固定支 架和所述Y軸支架中間，一側固定在所述固定支架上，另一側與所述Y軸支架結合，接收所 述控制指令后驅動所述Y軸支架移動；所述Z軸支架連接在所述Y軸支架上，相對于所述Y 軸支架在Z軸方向上移動；所述Z軸動力子裝置夾在所述Y軸支架和所述Z軸支架之間，一 側固定在所述Y軸支架上，另一側與所述Z軸支架結合，接收所述控制指令后驅動所述Z軸 支架移動。
[0022] 較佳的，所述軌跡調整裝置包括：弧度支架、弧度架動力子裝置、伸縮支架、伸縮架 動力子裝置、固定架和微控制器；所述固定架固定在所述機械臂裝置的端部；所述微控制 器固定在所述固定架上，接收所述軌跡調整信號后生成控制指令；所述弧度支架連接在所 述固定架上，相對所述固定架W對應的圓屯、為中屯、沿弧度運動；所述弧度架動力子裝置夾 在所述固定架和所述弧度支架中間，一側固定在所述固定架上，另一側與所述弧度支架結 合，接收所述控制指令后驅動所述弧度支架運動；所述伸縮支架連接在所述弧度支架上，相 對于所述弧度支架沿經過所述弧度支架圓屯、的直線上運動；所述伸縮架動力子裝置夾在所 述弧度支架和所述伸縮支架之間，一側固定在所述弧度支架上，另一側與所述伸縮支架結 合，接收所述控制指令后驅動所述伸縮支架運動。
[0023] 較佳的，所述機械臂運動軌跡調整系統還包括人機界面，所述人機界面與所述處 理器連接，用于輸入控制指令或顯示所述處理器內處理完成的數據。
[0024] 其次，提供一種與所述的機械臂運動軌跡調整系統對應的機械臂運動軌跡調整方 法，其包括：
[00巧]步驟曰，鎖定軌跡調整裝置，引導焊槍沿焊縫板的焊縫運行一遍作為機械臂裝置的 示教軌跡；
[00%] 步驟b，用傳感裝置掃描所述焊縫和所述焊槍的焊接頭，得到視頻圖像數據；
[0027] 步驟C，用處理器對所述視頻圖像數據進行處理，得到所述機械臂裝置的X軸方向 加速度、所述焊接頭和所述焊縫在Y軸方向及Z軸方向的偏差距離；
[0028] 步驟d，用軌跡調整裝置將所述焊槍在Y軸方向、Z軸方向移動所述偏差距離；同時 根據所述X軸方向加速度調整所述機械臂裝置的實時速度；
[0029] 步驟e，重復所述步驟b-所述步驟d，直至所述焊縫焊接完畢。
[0030] 較佳的，所述步驟C中，對所述X軸方向加速度的計算公式為：
陽0巧其中，曰化由下述公式確定：
[0036] 式中，i、k為軌跡坐標的序號，j為與第i個軌跡坐標的序號差，m為進行擬合的 軌跡坐標的總數量，S為當前焊接頭的坐標對應的序號，Xi,為第i-j個軌跡坐標的橫坐標， Yi，為第i-j個軌跡坐標的縱坐標，X1、Xk分別為第i、k個軌跡坐標的橫坐標，d1為第個軌 跡坐標對應的擬合斜率，Vi、Vk分別為焊接頭經過第i、k個軌跡坐標時X軸方向的速度，V 為焊接頭在平面上的最大允許速度，a為焊接頭在X軸方向的最大允許加速度，aik為焊接 頭從第i個軌跡坐標到第k個軌跡坐標的X軸方向假設加速度，ai為焊接頭從當前的坐標 到第i個軌跡坐標的X軸方向實際加速度。
[0037] 較佳的，還包括：
[0038] 步驟f，利用超聲波經過所述焊縫反射的回波對已焊部位進行檢測，得到檢測數 據；
[0039] 步驟g，將所述檢測數據與預設的標準數據進行對比，找到不符合要求的焊接部 位；
[0040] 步驟h，用所述機械臂裝置對所述焊接部位進行補焊。
[0041] 與現有技術比較本發明的有益效果在于：本發明提供一種機械臂運動軌跡調整系 統及方法，運樣，可W應用于大規模的機械臂協作中，W減少不同種類的機械臂之間代碼差 異帶來的巨大工作量，提高不同種類的機械臂之間的協調作用；也可W用于單個機械臂中， 通過在機械臂運動調整的基礎上對焊槍進行再次微調，提高焊接的精度；機械臂裝置在其 中的作用主要是確定并重復示教軌跡，而運些功能是各種表不同的機械臂內封裝的基本作 用，不需要再針對各類機械臂進行開發，同時，機械臂裝置支撐軌跡調整裝置；通過軌跡調 整裝置對焊槍進行軌跡調整，最大限度減小焊槍和焊縫之間的錯位，提高焊接精度；運樣， 可W在不對不同種類機械臂的編寫代碼進行大規模改編的情況下，對焊槍的運動軌跡進行 調整，W順利完成對焊接板焊縫的焊接，且提高了焊接精度；將視頻圖像分解為帖并對每帖 圖像處理后對數據進行匯總得出真實值，提高了對焊縫位置及焊縫與焊接頭之間距離判斷 的準確性，繼而提高了機械臂運動軌跡調整系統的焊接精度；可W用所述顯示屏實時顯示 采集含有焊槍的焊接頭及不同焊縫位置的視頻圖像；激光焊接更加精確，焊接效率更高，提 高了機械臂軌跡調整系統的焊接精度和焊接效率；軌跡調整模塊可W將焊槍相對于機械臂 裝置進行微調，進而調整焊槍的實際運動軌跡，縮小甚至消除焊槍和焊縫的相對距離，提高 所述機械臂運動軌跡調整系統焊接的精度；通過對不符合要求的焊接部位進行補焊，提高 了機械臂運動軌跡調整系統的焊接質量。
【附圖說明】
[0042] 圖1為本發明機械臂運動軌跡調整系統的結構示意圖；
[0043] 圖2為本發明機械臂運動軌跡調整系統處理器的結構示意圖；
[0044] 圖3為本發明機械臂運動軌跡調整系統實施例四的結構示意圖；
[0045] 圖4為本發明機械臂運動軌跡調整系統軌跡調整裝置的結構示意圖一；
[0046] 圖5為本發明機械臂運動軌跡調整系統軌跡調整裝置的結構示意圖二；
[0047] 圖6為本發明機械臂運動軌跡調整系統機械臂裝置的結構示意圖；
[0048] 圖7為本發明機械臂運動軌跡調整系統實施例九的結構示意圖；
[0049] 圖8為本發明機械臂運動軌跡調整系統實施例十的結構示意圖；
[0050] 圖9為本發明