【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接，尤其是一种免示教焊接轨迹规划方法及焊接系统。
技术介绍
1、随着工业生产的不断发展，对焊接质量、效率和自动化程度的要求越来越高，传统的焊接方法往往依赖技术人员现场操纵机器人进行人工示教来确定每条焊接位置，这种方式不仅效率低下，而且对技术人员的经验和技能要求较高，因此，开发无需人工示教的焊接方法成为了行业的迫切需求，以提升焊接自动化程度和焊接效率，当前的技术方案在一定程度上满足了焊接自动化的需求，通过设置焊接模板库，提升了方法的适用性，能够适应不同类型的工件，同时，利用数字模型确定工件的第一焊缝，提高了焊缝识别和提取的准确性、完整性，也使得焊缝与焊接模板的匹配更加便捷，然而，该技术方案在以下几个方面仍存在不足；
2、当前现有的焊接技术方案虽在一定程度上提升了焊接自动化程度，但仍存在诸多不足，在故障排除与处理方面，缺乏有效的故障检测和排除机制，焊接过程中出现的焊接设备故障、电气故障、机械故障等可能导致焊接中断，影响生产效率甚至损坏设备和工件，且对于焊接缺陷(气孔、裂纹、未熔合等)和焊接参数异常(电流、电压不稳定)等常见问题缺乏处理措施，无法及时调整参数保证焊接质量，残次品检测与剔除方面，没有完善的检测机制，无法及时发现不合格产品，增加生产成本和质量风险，同时缺乏自动剔除装置和方法，人工筛选剔除降低了生产效率和自动化程度，轨迹规划方面，对于复杂形状工件可能无法生成最优轨迹，导致焊接效率低下和质量不稳定，且缺乏动态规划能力，不能根据工件变形和位置变化调整轨迹，影响准确性和可靠性，免示教相关方面，实际应用中
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种免示教焊接轨迹规划方法及焊接系统，以解决上述
技术介绍
中提出故障排除与处理方面缺有效机制，难应对常见问题；残次品检测与剔除缺完善机制和自动装置；轨迹规划对复杂工件欠佳且无动态调整能力；免示教方面需人工干预，缺自主学习适应能力的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种免示教焊接轨迹规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
3、步骤一：视觉采集与处理，选择分辨率为3000万像素的工业相机，根据焊接工件尺寸和工作距离配置80mm-100mm的镜头焦距，设计光照强度为1500lux-2000lux的均匀照明系统，采用多角度led光源，角度设置在40°-50°之间，设置图像采集频率为80帧/秒-100帧/秒，对采集到的图像进行灰度化处理后采用4x4-5x5的中值滤波窗口去除噪声，再将图像对比度调整为1.5倍-2.0倍，突出焊接区域特征，运用canny边缘检测算法提取焊接区域边缘特征，设置低阈值为80-100，高阈值为180-220，同时采用角点检测算法提取关键角点；
4、步骤二：免示教模块数据准备，收集各种焊接场景下的图像、传感器数据及焊接工艺参数等信息，例如，集成力传感器测量精度为±1n，温度传感器测量精度为±2℃，记录焊接电流测量精度为±1a、电压测量精度为±1v等参数，从收集的数据中提取关键特征，特征提取算法计算时间控制在80毫秒-120毫秒，利用神经网络算法对特征进行训练，建立焊接模式识别模型，训练时间大约在2小时-4小时，模型准确率要求达到92％以上，根据训练好的模型和实时数据做出智能适应决策，当工件位置变化在±5mm-8mm之间时，计算调整的焊接路径和参数，决策时间在80毫秒-100毫秒之间，接收反馈信息对免示教系统进行调整和优化，调整时间在120毫秒-150毫秒之间，提供人机交互接口，界面响应时间在120毫秒-150毫秒之间；
5、步骤三：轨迹规划目标分析，分析焊接任务目标要求，直线焊缝长度在500mm-1000mm之间，生成直线轨迹误差控制在±0.5mm以内；曲线焊缝曲率半径在100mm-200mm之间，生成平滑曲线轨迹，曲率变化率控制在0.5度/mm-1度/mm之间，分析时间在1.5秒-2.5秒之间，根据目标分析结果和工件初始位置信息生成初始焊接路径，简单形状焊缝采用直线插补算法，生成时间在1.5秒-2秒之间；复杂曲线焊缝使用样条曲线拟合算法，生成时间在3秒-5秒之间，对初始路径进行优化，考虑焊接速度在8mm/s-12mm/s之间、机器人运动学约束和能耗等因素，采用遗传算法优化，优化时间在8秒-12秒之间，目标是减少路径长度10％-15％，在焊接过程中根据实时视觉反馈和传感器数据动态调整焊接路径，当检测到工件变形在±3mm-5mm之间或焊接缺陷时及时调整，调整响应时间在0.8秒-1.2秒之间，将优化后的路径存储起来以便下次调用，存储容量可存储数千条焊接路径，调用时间在100毫秒-150毫秒之间，采用三维图形界面可视化展示焊接路径，界面刷新频率在40帧/秒-60帧/秒之间；
6、步骤四：焊接执行，根据焊接工艺和工件材料提供合适的焊接电流在100a-150a之间和电压在25v-30v之间的焊接电源，电源具备稳定输出特性可调节参数，对于需要送丝的焊接工艺，焊枪精确控制送丝速度在5m/min-10m/min之间，通过机械装置调整焊枪角度和位置确保焊接电弧稳定作用在焊缝上，控制焊接设备运动，包括平移、旋转等动作，位置精度可达±0.1mm，角度精度可达±0.1°；
7、步骤五：故障排除与处理，集成多种传感器，如电流、电压、温度等传感器，电流传感器测量精度为±1a，电压传感器测量精度为±1v，温度传感器测量精度为±2℃，根据传感器数据和系统运行状态诊断可能出现的故障，采用故障树分析等算法，诊断时间在1秒-3秒之间，将诊断出的故障进行分类，针对不同类型故障制定处理策略，处理策略制定时间在1秒-2秒之间，执行处理策略，处理响应时间在0.5秒-1秒之间，记录故障发生的时间、类型、处理措施等信息进行分析；
8、步骤六：残次品检测与剔除，在焊接完成后，使用高分辨率相机采集焊接区域图像，采用图像处理算法分析图像中的焊接质量特征，根据图像分析结果和预设质量标准对焊接质量进行评估，评估的准确性要求达到90％以上，根据质量评估结果判断焊接产品是否为残次品，判定时间在500毫秒-1秒之间，当判定为残次品时生成剔除信号，信号生成时间在100毫秒-200毫秒之间，接收剔除信号执行剔除操作，剔除响应时间在500毫秒-1秒之间，记录残次品数量、类型、出现时间等信息进行统计分析。
9、进一步的，一种焊接系统，包括主控系统模块、供电模块、视觉采集处理模块、免示教模块、轨迹规划模块、焊接执行模块、故障排除处理模块和残次品检测剔除模块，所述供电模块和主控系统模块、视觉采集处理模块、免示教模块、轨迹规划模块、焊接执行模块、故障排除处理模块和残次品检测剔除模块电性连接；
10、所述主控系统模块包括主控单元、人机交互单元和通信单元，所述人机交互单元通过通信单元和主控单元信本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种免示教焊接轨迹规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.一种焊接系统，其特征在于，采用权利要求1所述的一种免示教焊接轨迹规划方法，其特征在于，包括主控系统模块、供电模块、视觉采集处理模块、免示教模块、轨迹规划模块、焊接执行模块、故障排除处理模块和残次品检测剔除模块，所述供电模块和主控系统模块、视觉采集处理模块、免示教模块、轨迹规划模块、焊接执行模块、故障排除处理模块和残次品检测剔除模块电性连接；
3.根据权利要求1所述的一种焊接系统，其特征在于，所述视觉采集处理模块包括相机配置单元、照明单元、图像采集单元、图像预处理单元和特征分析单元，所述配置单元、照明单元、图像采集单元、图像预处理单元和特征分析单元通过通信单元和主控单元信号连接。
4.根据权利要求1所述的一种焊接系统，其特征在于，所述免示教模块包括数据采集单元、特征提取单元、模型训练单元和智能适应决策单元，所述数据采集单元、特征提取单元、模型训练单元和智能适应决策单元通过通信单元和主控单元信号连接。
5.根据权利要求4所述的一种焊接系统，其特征在于，所述免示教模块还包括反
6.根据权利要求1所述的一种焊接系统，其特征在于，所述轨迹规划模块包括目标分析单元、初始路径生成单元、路径优化单元和动态调整单元，所述目标分析单元、初始路径生成单元、路径优化单元和动态调整单元通过通信单元和主控单元信号连接。
7.根据权利要求6所述的一种焊接系统，其特征在于，所述轨迹规划模块还包括路径存储调用单元和可视化展示单元，所述路径存储调用单元和可视化展示单元通过通信单元和主控单元信号连接。
8.根据权利要求1所述的一种焊接系统，其特征在于，所述焊接执行模块包括焊接电源单元、焊枪及送丝单元和焊接运动单元，所述焊接电源单元、焊枪及送丝单元和焊接运动单元通过通信单元和主控单元信号连接。
9.根据权利要求1所述的一种焊接系统，其特征在于，所述故障排除处理模块包括传感器监测单元、故障诊断单元、故障分类单元、处理策略制定单元、故障处理执行单元和故障记录分析单元，所述传感器监测单元、故障诊断单元、故障分类单元、处理策略制定单元、故障处理执行单元和故障记录分析单元通过通信单元和主控单元信号连接。
10.根据权利要求1所述的一种焊接系统，其特征在于，所述残次品检测剔除模块包括图像采集分析单元、质量评估单元、监测反馈模块、焊接参数监测单元、质量监测单元、反馈控制单元、残次品判定单元、剔除信号生成单元、剔除执行单元和数据记录统计单元，所述图像采集分析单元、质量评估单元、监测反馈模块、焊接参数监测单元、质量监测单元、反馈控制单元、残次品判定单元、剔除信号生成单元、剔除执行单元和数据记录统计单元通过通信单元和主控单元信号连接。
...【技术特征摘要】
1.一种免示教焊接轨迹规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.一种焊接系统，其特征在于，采用权利要求1所述的一种免示教焊接轨迹规划方法，其特征在于，包括主控系统模块、供电模块、视觉采集处理模块、免示教模块、轨迹规划模块、焊接执行模块、故障排除处理模块和残次品检测剔除模块，所述供电模块和主控系统模块、视觉采集处理模块、免示教模块、轨迹规划模块、焊接执行模块、故障排除处理模块和残次品检测剔除模块电性连接；
3.根据权利要求1所述的一种焊接系统，其特征在于，所述视觉采集处理模块包括相机配置单元、照明单元、图像采集单元、图像预处理单元和特征分析单元，所述配置单元、照明单元、图像采集单元、图像预处理单元和特征分析单元通过通信单元和主控单元信号连接。
4.根据权利要求1所述的一种焊接系统，其特征在于，所述免示教模块包括数据采集单元、特征提取单元、模型训练单元和智能适应决策单元，所述数据采集单元、特征提取单元、模型训练单元和智能适应决策单元通过通信单元和主控单元信号连接。
5.根据权利要求4所述的一种焊接系统，其特征在于，所述免示教模块还包括反馈调整单元和人机交互接口单元，所述反馈调整单元和人机交互接口单元通过通信单元和主控单元信号连接。
6.根据权利要求1所述的一种焊接系统，其特征在于，所述轨迹规划模块包括目标分析单元、初始路径生成单元、路径优化单元和动态调整单元，所述目标...
【专利技术属性】
技术研发人员：石运伟，魏立凯，张允，曹宇，
申请(专利权)人：山东思创机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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