基于深度傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接路徑規(guī)劃的系統(tǒng)

Thorsten Gecks et al. Robotics; Proceedings of ROBOTIK 2012; 7th German Conference.

編譯：李偉

提出一種人-機(jī)合作式焊接系統(tǒng)（圖1）。該焊接系統(tǒng)可使操作員快速向機(jī)器指定未知形狀工件的焊接任務(wù)而不必進(jìn)行繁瑣的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃。該系統(tǒng)包括KUKA KR16-2機(jī)器人、激光掃描儀、Kinect攝像頭、加工平臺(tái)、工件及用戶操作界面。

人-機(jī)合作式焊接系統(tǒng)工作時(shí)可以識(shí)別焊接工件粗略幾何形狀,交互式精確掃描焊縫區(qū)域,自動(dòng)優(yōu)化路徑規(guī)劃。首先旋轉(zhuǎn)、傾斜操作平臺(tái),在操作平臺(tái)坐標(biāo)系上定義一個(gè)虛擬半球,靜態(tài)Kinect攝像頭可獲得從球面任意法線方向拍攝的工件圖像,從近乎垂直的角度采樣工件所有表面,以避免傳感器發(fā)出的信號(hào)被工件表面反射后無(wú)法采集。坐標(biāo)系中定義邊長(zhǎng)800mm的正方體,在每個(gè)坐標(biāo)方向上細(xì)分128個(gè)子單元。將每個(gè)子單元的中心轉(zhuǎn)化至攝像頭坐標(biāo)系,通過(guò)與深度傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)比,確定代表工件形狀的有效網(wǎng)格,在虛擬空間中產(chǎn)生工件模型。然后,用戶可指定模型的精細(xì)掃描區(qū),采用精度為0.1mm的激光掃描儀精確掃描該區(qū)域以確定焊縫位置。通過(guò)具有路徑優(yōu)化功能的雙向RRT規(guī)劃器進(jìn)行焊接路徑規(guī)劃,確定焊接工序。

人-機(jī)合作式焊接系統(tǒng)主要用于小批量規(guī)模生產(chǎn)的半自動(dòng)交互式焊接過(guò)程。焊接試驗(yàn)表明,利用標(biāo)準(zhǔn)激光掃描儀可獲得高分辨率精細(xì)掃描結(jié)果,并實(shí)現(xiàn)焊接路徑的自動(dòng)規(guī)劃。