焊接机器人技术的广泛应用,显著提高了焊接制造行业的整体生产效率和质量。随着国民经济发展方式的转变,在制造业转型升级的大背景下,传统的自动化制造朝着柔性化和智能化方向发展,小批量、多种类工件的焊接加工需求逐渐增加。采用在线示教规划焊接路径的方法,在单件小批量生产中有很大局限,而基于CAD模型的离线路径规划对工件本身精度以及加工位置精度要求较高,难以保证焊接质量。因此,对智能化焊接技术的研究意义重大。本文重点对智能化焊接技术范畴中的焊接位置识别及焊接路径自主规划进行研究,基于工件3D点云数据,提出了一套针对直角焊缝的特征识别及焊接路径自主规划方法,该套方法有助于实现单个弧焊机器人对不同结构和不同焊缝长度的工件进行焊接。主要内容包括:1.分析了课题的任务要求和设备条件,对机器人焊接系统的构成和所要实现功能进行了介绍,重点比较了不同点云数据获取设备的原理方法,并根据本次课题研究的要求,选用三维扫描仪对工件进行测量,获取了原始点云数据。2.研究了点云数据的预处理方案,有效地提取了待焊工件的特征信息,剔除了点云的噪点,在完整保留工件特征的情况下,简化了点云数据。3.提出了一种新的焊缝识别方法,分别提出了虚拟标尺的模板匹配方法和边界延伸的识别搜索方法,相应的将识别任务划分为局部特征匹配和连续特征搜索两个过程,先通过GA(遗传算法)优化位姿变换参数,将标尺点云与工件点云局部对齐,识别出工件中某一段焊缝的位姿,再延伸标尺边界搜索具有相同特征的工件焊缝位置,完成搜索后用标尺特征替代工件特征,实现了工件整条焊缝位置信息与姿态信息的提取。4.利用标尺边界延伸搜索时标记出的焊缝位置点信息和姿态信息,进一步计算出对应的焊接路径点数据和焊枪姿态数据,对数据进行处理,实现了对焊接路径的自主规划。5.使用机器人离线仿真软件搭建仿真环境,对自主规划和仿真规划进行比较,结果表明自主规划的路径与仿真规划的路径重合度较高,同时验证了自主规划焊枪姿态的合理性,最后对已有路径点进行优化处理,得到了更加理想的焊接路径和焊枪姿态。