(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 202210654756.2 (22)申请日 2022.06.10 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 杜付鑫　李安宁　许延杰　胡滨　 范卓轩　郑力睿　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 闫圣娟 (51)Int.Cl. B23K 37/02(2006.01) B23K 37/047(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于ROS系统的焊接机器人系统及工作 方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于ROS系统的焊接机器人 系统及工作方法， 包括： 位于焊台一侧的焊接机 械臂， 末端连接单目视觉系统； 双目视觉系统位 于焊接机械臂上方空间； 上位机根据双目视觉系 统获取的工件图像信息得到当前焊缝信息， 根据 工件特征信息和当前焊缝信息与上位机中的数 据库对比， 确定工件的三维焊缝信息和焊接工艺 信息， 得到焊接基准路径并控制焊接机械臂沿焊 接基准路径扫描焊缝； 根据单目视觉系统中的激 光传感器发出的线结构光， 扫描焊缝获取的图像 信息与焊接基准路径对比更新焊缝三维位置信 息， 重新规划焊接轨迹后控制焊接机械臂执行焊 接。 通过双目相机搭配焊件数据库确认焊接参 数， 配合单目相机在焊接 之前扫描焊缝并更新焊 缝轨迹。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 114986050 A 2022.09.02 CN 114986050 A 1.一种基于ROS系统的焊接 机器人系统， 其特 征在于： 包括： 焊接机械臂， 位于焊 台一侧， 焊接机械臂末端连接单目视觉系统， 单目视觉系统连接上 位机； 双目视觉系统， 位于焊接机械臂上方空间并与上位机连接， 用于获取焊台中工件的图 像信息并传递给 上位机； 上位机， 被配置为： 根据双目视觉系统获取的工件图像信 息得到当前焊缝信息， 根据工 件特征信息和当前焊缝信息与上位机中的数据库对比， 确定工件的三维焊缝信息和焊接工 艺信息， 得到焊接基准路径并控制 焊接机械臂沿焊接基准路径扫描焊缝； 根据单目视觉系 统中的激光传感器发出的线结构光， 扫描焊缝获取的图像信息与焊接基准路径对比更新焊 缝三维位置信息， 重新 规划焊接 轨迹后控制焊接 机械臂执行焊接。 2.如权利要求1所述的一种基于ROS系统的焊接机器人系统， 其特征在于： 所述焊台分 别连接焊丝桶和运输带， 运输带一侧设有码垛机 械臂， 运输带 连接控制柜。 3.如权利要求1所述的一种基于ROS系统的焊接机器人系统， 其特征在于： 所述双目视 觉系统包括连接在焊台上的相机支 架， 相机支 架顶端连接双目相机 。 4.如权利要求1所述的一种基于ROS系统的焊接机器人系统， 其特征在于： 所述单目视 觉系统包括连接在焊接机械臂末端焊枪处的单目相 机， 单目相 机一侧连接激光发射器， 激 光发射器发射出线结构光。 5.如权利要求1所述的一种基于ROS系统的焊接机器人系统， 其特征在于： 所述焊枪连 接在焊接机械臂末端的执行器上， 与焊接机械臂坐标系 具有固定的转换矩阵， 单目相 机和 激光发射器均 与焊枪具有固定的坐标系变换。 6.基于权利要求1 ‑5任一项所述系统实现焊接的工作方法， 其特征在于： 包括以下步 骤： 根据双目视觉系统获取的图像信 息判断是否存在工件， 若存在则根据工件图像信 息识 别工件的特征信息， 并将特征信息和工件坐标位置信息传递给上位机， 完成焊接粗定位并 粗定位信息传递给焊接 机械臂； 根据工件图像信 息得到当前焊缝信 息， 将工件的特征信 息和当前焊缝信 息与上位机中 的数据库对比， 确定工件类型和工件对应的三维焊缝信息和焊接工艺信息， 得到焊接基准 路径传递给焊接 机械臂； 机械臂根据接收到的粗定位信 息和焊接基准路径扫描焊缝， 执行焊接机械臂焊接轨迹 规划。 7.如权利要求6所述的一种基于ROS系统的焊接机器人系统的工作方法， 其特征在于： 还包括焊机调参， 具体为： 根据数据库中确定的工件类型得到供参考的焊接工艺参数传递到上位机的显示界面 中； 根据实际需求 修改焊缝 特征和工艺 参数； 根据焊接参数初始化焊枪的电源状态， 初始化后焊接 机械臂返回标志位。 8.如权利要求6所述的一种基于ROS系统的焊接机器人系统的工作方法， 其特征在于： 所述执行焊接机械臂焊接 轨迹规划， 具体为： 焊接机械臂在不 起弧状态下 执行至少一次焊接 轨迹运动；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114986050 A 2根据单目视觉系统中的激光传感器发出的线结构光， 沿匹配到的焊接基准路径扫描至 少一次， 获取焊缝图像信息； 通过扫描获取的当前焊缝位置信息与焊接基准路径对比， 更新焊缝信息， 补偿粗定位 误差。 9.如权利要求8所述的一种基于ROS系统的焊接机器人系统的工作方法， 其特征在于： 焊缝信息经补偿后， 焊缝 的三维位置信息得到更新， 利用重新规划后的焊接轨迹控制 焊接 机械臂执行焊接。 10.如权利要求9所述的一种基于ROS系统 的焊接机器人系统 的工作方法， 其特征在于： 焊接过程中， 单目视觉系统获取工件热变形造成的误差， 得到误差特征信息； 当特征点符合 当前焊缝路径则依据当前路径继续执 行焊接， 若不符合则执 行热变形修 正。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114986050 A 3