(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221095454 4.6 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 中科时永 （苏州） 科技有限公司 地址 215000 江苏省苏州市吴中区经济开 发区越溪街道吴中大道1368号1幢2楼 216室 (72)发明人 林远长　刘东　张振军　罗胜　 (74)专利代理 机构 重庆金橙专利代理事务所 (普通合伙) 50273 专利代理师 于洁莹 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B23K 37/02(2006.01) (54)发明名称 一种三维可视化焊接机器人离线编程系统 及其方法 (57)摘要 本发明公开了一种三维可视化焊接机器人 离线编程系统及其方法， 包括以下所述工作在步 骤： 一、 三维可视化焊接机器人离线编程技术； 二、 机器人与变位机离线编程环境的搭建； 三、 机 器人路径规划及离线编程技术研究； 四、 机器人 与双旋转变位机的焊接 路径规划及优化。 本发明 通过多种传感器和人工神经网络模 型的辅助， 焊 接机器人能自动提取和记忆焊缝信息和焊接参 数， 建立焊接特征数据库， 从而在接收焊接指令 后， 仅需人工简单输入工件模型， 就可根据数据 库和离线编程系统中的专家系统， 自动制定相应 的工艺流程， 并编写焊接机器人程序， 进而实现 焊接机器人的全自动、 自主焊 接。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115194772 A 2022.10.18 CN 115194772 A 1.一种三维可视化焊接 机器人离线编程系统及其方法， 包括以下 所述工作在步骤： 一、 三维可视化焊接 机器人离线编程 技术； 二、 机器人与变位机 离线编程环境的搭建； 三、 机器人路径规划及离线编程 技术研究； 四、 机器人与双旋转变位机的焊接路径规划及优化。 2.根据权利要求1所述的一种三维可视化焊接机器人离线编程系统及其方法， 其特征 在于： 所述步骤一中三 维可视化焊接机器人离线编程技术包括： 采用虚拟示 教的方式， 通过 机器人离线编程系统在三维 图形环境下运行， 获取焊缝轨迹的空间坐标位置， 完成焊接参 数建模及路径规划， 实现机器人焊接过程的虚拟仿真。 3.根据权利要求1所述的一种三维可视化焊接机器人离线编程系统及其方法， 其特征 在于： 所述步骤二中机器人与变位机离线编程环境的搭建包括： 机器人与变位机在离线编 程中环境的搭建主要 是利用离线编程中对工件以及环境的标定技术,根据在实际场景中变 位机和机器人 的相对位姿确定在离线编程软件中的相对位姿以及根据工件和机器人的相 对位姿确定工件在离线编程软件中的相对位姿， 以保证经过路径规划生成的点位与实际中 的点位相对应。 4.根据权利要求1所述的一种三维可视化焊接机器人离线编程系统及其方法， 其特征 在于： 所述步骤三中机器人路径规划及离线编程技术研究包括： 根据待焊接件设计尺寸， 计 算出相贯线的空间曲线方程， 由空间曲线 上每一点的一阶导数以及二阶导数确定焊接轨迹 上每一个路径点的姿态信息， 建立空间模型， 由此确 定路径点， 再通过InteRobot离线编程 软件将路径信息进行实时显示， 再植入焊接工程中的路径点位姿调整算法， 得到待焊接工 件的切线、 法线矢量参数方程， 重复单机器人求解逆解过程， 分别得到机器人及变位机系统 协作焊接时的动态数据。 5.根据权利要求1所述的一种三维可视化焊接机器人离线编程系统及其方法， 其特征 在于： 所述步骤四中机器人与双旋转变位机的焊接路径规划及优化包括： 通过调整焊枪的 工作角， 行走角以及自转角的形式， 建立综合考虑焊接相对位姿， 机器人位姿， 机器人运动 平稳性的综合多性能函数， 并且 采用粒子群算法对焊接路径进行寻 解。 6.根据权利要求2所述的一种三维可视化焊接机器人离线编程系统及其方法， 其特征 在于： 所述焊接机器人离线编程技术的核心是焊接任务、 焊接参数、 焊接 路径和轨迹的规划 技术， 本项目通过离线编程技术的研 究和应用， 完成InteRobot离线编程软件开发， 实现全 自动编程， 即只需输入工件模型， 离线编程系统中的专家系统会自动制定相应的工艺过程， 并最终生成整个加工过程的机器人程序。 7.根据权利要求3所述的一种三维可视化焊接机器人离线编程系统及其方法， 其特征 在于： 所述通过三点标定的方式确定了在软件中可以将工件放置到与实际相同的位姿， 还 需要将变位机的位姿与实际环境中的位姿对应起来， 单旋转变位机的标定通过三点标定的 方式,但是变位机上一般 没有特征比较明显的点， 因此需要加入标定工具， 标定工具一般是 带尖点的模型， 实现机器人与变位机标定 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115194772 A 2一种三维可视化焊接 机器人离线编程系统及其方 法 技术领域 [0001]本发明涉及焊接机器人离线编程技术领域， 具体为一种三维可视化焊接机器人离 线编程系统及其方法。 背景技术 [0002]现有的加工技术以已实现的在电力行业输电塔高强钢中厚板焊接的智能化与 高 质量生产为切入点， 形成一套完善的基于激光寻位跟踪技术的大型钢结构智能焊接 关键技 术研究及应用方案， 逐步延伸到建筑钢构、 特种汽车、 核电装备、 高压容器等领域进行应用 推广。 [0003]现有技术中一种三维可视化焊接 机器人离线编程系统及其方法缺 点不足： [0004]1、 专利文件CN105786483B， 公开了一种基于平板电脑的焊接机器人离线编程系 统， 包括“包括系统建模模块、 运动学仿真模块、 轨迹规划模块、 自动编程模块、 状态检测模 块和通信模块。 本发明还公开了离线编程系统的离线编程方法。 本发明相较于传统的在线 示教编程系统， 采用基于Linux操作系统， 具有 人性化的操作界面； 可控性极强的编辑能力， 容易优化各个轴的运动； 模拟实际工作环境， 支持机器人弧焊、 点焊等焊接功能； 特有的离 线和仿真技术有利于优化程序， 编制好的程序能直接通过无线网络被机器人读取采用， 减 少现场验证等待时间， 减少出错及不必要的风险； 成本低廉， 容易被广大用户接受； 操作简 便、 示教效果 好”， 上述专利中， 装置的使用缺乏自主焊接的功能， 影响装置的实用性； [0005]2、 现有技术中一种三维可视化焊接机器人离线编程系统及其方法， 现有焊接机器 人装置在使用时， 装置编写工作的灵活性 不足， 继而难以满足于装置的使用需求； [0006]3、 现有技术中一种三维可视化焊接机器人离线编程系统及其方法， 现有的焊接机 器人的使用缺乏平稳性， 继而影响装置的加工效率。 发明内容 [0007]本发明的目的在于提供一种三维可视化焊接机器人离线编程系统及其方法， 以解 决上述背景技 术中提出的问题。 [0008]为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 一种三维可视化焊接机器人离线编 程系统及其方法， 包括以下 所述工作在步骤： [0009]一、 三维可视化焊接 机器人离线编程 技术； [0010]二、 机器人与变位机 离线编程环境的搭建； [0011]三、 机器人路径规划及离线编程 技术研究； [0012]四、 机器人与双旋转变位机的焊接路径规划及优化。 [0013]优选的， 所述步骤一中三维可视化焊接机器人离线编程技术包括： 采用虚拟示教 的方式， 通过机器人离线编程系统在三维图形环 境下运行， 获取焊缝轨迹的空间坐标位置， 完成焊接参数建模及路径规划， 实现机器人焊接过程的虚拟仿真。 [0014]优选的， 所述步骤二中机器人与变位机离线编程环境的搭建包括： 机器人与变位说　明　书 1/4 页 3 CN 115194772 A 3