(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 202210749169.1 (22)申请日 2022.06.28 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 王修正　彭浩　唐霞辉　柳娟　 陈曦　王平　胡烜瑜　李仪芳　 胡诚志　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 夏倩　李智 (51)Int.Cl. B23K 26/042(2014.01) B23K 26/21(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 基于焦点定位补偿的激光焊接机器人工具 标定方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于焦点定位补偿的激 光焊接机器人工具标定方法及系统， 属于激光焊 接技术领域， 包括： 在机器人大地坐标系下设定 机器人工具tool1， 并标定tool1处的工具参数 P0； 产生与焊接激光共焦点的激光指示光， 并调 节机器人使激光指示光的焦点位于预先设置的 传感器的平面上的点 O， 之后获取tool1的坐标位 置作为初始位置； 控制机器人绕经过初始位置的 旋转轴旋转一定角度后， 控制机器人平移， 使焦 点回到点O， 并获取tool1的坐标位置作为新增位 置； 获得N≥3个不共面的新增位置后， 连同初始 位置进行球面拟合， 计算初始位置指向球心的向 量， 利用该向量对P0进行补偿， 得到机器人系统 中的工具参数， 标定结束。 本发明能够提高焦点 处机器人工具参数的标定精度。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 115178858 A 2022.10.14 CN 115178858 A 1.一种基于焦点定位补偿的激光焊接 机器人工具 标定方法， 其特 征在于， 包括： 粗略标定步骤： 在机器人大地坐标系下设定机器人工具， 记为设定工具tool1， 并标定 设定工具tool1处的工具参数P0； 所述设定工具tool1的工具坐标系 与机器人大地坐标系的 各坐标轴的方向相同或相反； 初始定位步骤： 产生与焊接激光共焦点的激光指示光， 并调节机器人使所述激光指示 光的焦点位于预先设置的传感器的平面上， 之后获取所述设定工具tool1在机器人大地坐 标系下的坐标位置， 记为初始位置； 激光指示 光焦点在 传感器平面上的点记为 点O； 旋转平移步骤： 控制机器人绕经过所述初始位置的旋转轴旋转一定角度后， 控制机器 人平移， 使激光指示光焦点回到传感器平面内的点O， 并获取设定工具tool1在机器人大地 坐标系下的坐标位置， 记为 新增位置； 补偿量计算步骤： 执行所述旋转平移步骤N次， 得到N个不在同一平面的新增位置后， 对 所述初始位置以及N个新增 位置进行球面拟合， 并计算所述初始位置指向拟合所得球心的 向量作为补偿量； N≥3； 补偿步骤： 利用所述补偿量对所述工具参数P0进行补偿， 得到机器人系统中的工具参 数， 作为最终的标定结果。 2.如权利要求1所述的基于焦点定位补偿 的激光焊接机器人工具标定方法， 其特征在 于， 所述补偿量计算 步骤中， 获取到的N个新增位置时， 机器人绕至少两个旋转轴旋转。 3.如权利要求2所述的基于焦点定位补偿 的激光焊接机器人工具标定方法， 其特征在 于， 所述补偿量计算步骤中， 获取到的N个新增位置时， 机器人绕三个旋转轴旋转， 且三个旋 转轴分别与机器人 大地坐标系的三个坐标轴平行。 4.如权利要求3所述的基于焦点定位补偿 的激光焊接机器人工具标定方法， 其特征在 于， N＝3。 5.如权利要求1～4任一项所述的基于焦点定位补偿的激光焊接机器人工具标定方法， 其特征在于， 所述粗 略标定步骤中， 利用四点法或六点法在机器人大地坐标系下设定机器 人工具， 即 设定工具tool1， 并标定设定 工具tool1处的工具参数P0 。 6.如权利要求1～4任一项所述的基于焦点定位补偿的激光焊接机器人工具标定方法， 其特征在于， 所述补偿量计算步骤中， 利用最小二乘法对所述初始位置以及N个新增位置进 行球面拟合。 7.一种基于焦点定位补偿的激光焊接 机器人工具 标定系统， 其特 征在于， 包括： 粗略标定模块， 用于在机器人大地坐标系下设定机器人工具， 记为设定工具tool1， 并 标定设定工具tool 1处的工具参数P 0； 所述设定工具tool 1的工具坐标系 与机器人大地坐标 系的各坐标轴的方向相同或相反； 激光器， 用于产生与焊接 激光共焦点的激光指示 光； 传感器， 设置与焊接 头下方； 初始定位模块， 用于调节机器人使所述激光指示光的焦点位于传感器的平面上， 之后 获取所述设定工具tool1在机器人大地坐标系下的坐标位置， 记 为初始位置； 激光指示光焦 点在传感器平面上的点记为 点O； 旋转平移模块， 用于控制机器人绕经过所述初始位置的旋转轴旋转一定角度后， 控制 机器人平移， 使激光指示光焦点回到传感器平面内的点O， 并获取设定工具tool1在机器人权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115178858 A 2大地坐标系下的坐标位置， 记为 新增位置； 补偿量计算模块， 用于利用所述旋转平移模块得到N个不在同一平面的新增位置后， 对 所述初始位置以及N个新增 位置进行球面拟合， 并计算初始位置指向拟合所得球心的向量 作为补偿量； N≥3； 以及补偿模块， 用于对所述补偿量对所述工具参数P0进行补偿， 得到机器人系统中的 工具参数， 作为 最终的标定结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115178858 A 3