[發明專利]工業焊接機器人焊縫跟蹤過程位姿自動調整方法

無效

• 申請號: 201310281988.9
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103418950A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 白瑞林;閆文才;王秀平;李新
• 申請（專利權）人: 江南大學;無錫信捷電氣股份有限公司
• 主分類號: B23K37/02
• 分類號: B23K37/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發明提供了一種基于線結構光視覺傳感器引導的工業焊接機器人焊縫跟蹤位姿調整策略和任務協調策略，無需預測焊縫信息，便可控制機器人以期望位姿來進行焊縫跟蹤焊接，提高焊接質量；采用B樣條進行焊縫擬合，使得焊縫點連續平滑；采用在焊槍末端建立坐標系的方法來調整機器人的姿態，在焊縫跟蹤的過程中實時調整機器人姿態，使得焊槍以期望位姿進行焊接，方法簡便，不會影響跟蹤系統實時性；采用一模糊控制器，根據焊縫點的圖像坐標來調節焊接機器人末關節軸的旋轉量，模糊控制規則清晰，易于實現；采用一任務協調器，僅僅通過改變末關節軸的旋轉量來保證焊槍以高精度與期望位姿跟蹤焊縫，同時保證跟蹤過程中獲得連續、穩定的視覺信息。

曲線焊縫擬合模塊1將獲得的焊縫三維信息進行B樣條曲線擬合，得到比較平滑的焊縫曲線。

旋轉矩陣計算模塊2建立一個基于工藝要求的理想坐標系，根據機器人當前姿態建立工具坐標系，在此基礎上計算機器人的旋轉量，使兩個坐標系重合。

機器人中間位姿計算模塊3根據模塊2算得的旋轉矩陣與下一焊縫點的三維信息，求得機器人下一位置的位姿。

末端軸旋轉調整模塊4設計一模糊控制器，調整機器人末關節軸的旋轉量，保證焊縫點圖像特征始終存在于視覺傳感器視場內；設計一任務協調控制器，保證焊槍以高精度與期望位姿跟蹤焊縫，同時保證跟蹤過程中獲得連續、穩定的視覺信息，即保證圖像特征始終存在于視覺傳感器視場內。

焊接機器人最終位姿計算模塊5根據機器人正運動學方程，計算出機器人的位姿，然后再在此機器人姿態的基礎上對機器人位置進行糾正，最終得到理想的機器人位姿。

2.根據權利要求1所述基于線結構光視覺傳感器引導的工業焊接機器人位姿調整技術方案，其特征是：所述曲線焊縫擬合模塊，將獲得的焊縫三維信息進行B樣條曲線擬合，得出比較平滑的焊縫曲線。B樣條曲線方程為：

P(u)=Σi=0ndiNi,k(u),umin≤u≤umax,2≤k≤n+1]]>

其中，d_i(i＝0，1，…n)是n+1個控制頂點，N_i，k(u)(i＝0，1，…，n)為k次規范B樣條基函數，也稱之為混合函數。

3.根據權利要求1所述基于線結構光視覺傳感器引導的工業焊接機器人位姿調整技術方案，其特征是：所述旋轉矩陣計算模塊，姿態的調整算法是建立一個基于工藝要求的理想坐標系，根據機器人當前姿態建立工具坐標系，在此基礎上計算機器人的旋轉量，使兩個坐標系重合。T_t為建立在焊槍末端的目標坐標系，T_c為建立在焊槍末端的當前坐標系。設R為相對于機器人基坐標系的調整旋轉矩陣，則有：T_t＝T_c·R，R＝T_c^-1·T_t。