[發明專利]一種基于結構光視覺的大轉折焊縫軌跡離線校準方法

有效

• 申請號: 201810592891.2
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108817740B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 王念峰;石小東;鄭永忠;周升勇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;佛山市三技精密機械有限公司
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B25J9/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;黃海波

1.一種基于結構光視覺的大轉折焊縫軌跡離線校準方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、機器人對初始安裝工件進行示教，獲取初始焊縫的連續示教軌跡及示教點；

步驟2、結構光視覺傳感器檢測工件的焊縫位置，根據焊縫結構形式，對焊縫采用分段檢測方式，輸出分段檢測軌跡；

步驟3、將檢測的焊縫軌跡與初始示教軌跡進行整體匹配，得到初始示教軌跡與檢測焊縫軌跡的變換關系，通過變換關系輸出匹配后的示教軌跡；

步驟4、將匹配后的示教軌跡按照檢測軌跡段進行分段，然后將分段的焊縫檢測軌跡與對應分段的匹配后的示教軌跡進行匹配，將每段軌跡通過對應的匹配變換關系輸出最后匹配后的分段示教軌跡，然后從匹配后的分段示教軌跡中提取出新的示教點位置；

步驟5、將新的示教點位置輸入機器人控制器，機器人控制器修改示教軌跡中對應示教點位置，運行焊接示教程序，完成焊縫軌跡的離線校準。

2.根據權利要求1所述的基于結構光視覺的大轉折焊縫軌跡離線校準方法，其特征在于，所述的步驟3具體包括：

步驟31、匹配過程采用點對點的ICP匹配方法，尋找初始示教軌跡與焊縫檢測軌跡之間的旋轉矩陣R和平移矩陣T；

步驟32、輸出旋轉矩陣R和平移矩陣T，則初始示教軌跡M與焊縫檢測軌跡D的變換關系可以表示為：

D≈R·M+T；

步驟33、通過變換關系輸出整體匹配后的示教軌跡M_f：

M_f＝R·M+T。

3.根據權利要求2所述的基于結構光視覺的大轉折焊縫軌跡離線校準方法，其特征在于，所述的步驟31中，

所述ICP匹配方法的配準過程是一個迭代的過程，當配準過程中前后兩次迭代的變換矩陣差值ΔR的歐幾里得范數小于預設的閾值δ時則表示匹配精度達到要求：

||ΔR||²＜δ

即找到初始示教軌跡與焊縫檢測軌跡之間的旋轉矩陣R和平移矩陣T。

4.根據權利要求1所述的基于結構光視覺的大轉折焊縫軌跡離線校準方法，其特征在于，所述的步驟4具體包括：

步驟41、按照焊縫的檢測軌跡段，將匹配后的示教軌跡進行分段，使每段檢測軌跡對應一段匹配后的示教軌跡；

步驟42、對于每段檢測軌跡的起始點Pd_i，尋找在對應分段的示教軌跡中的最近點Pm_i，計算兩點之間的位置差值：

t＝Pd_i-Pm_i；

步驟43、將t作為初始迭代的位移矩陣，對每一段的焊縫檢測軌跡和對應的分段示教軌跡進行ICP匹配，同樣達到匹配精度后，輸出每段軌跡匹配的旋轉矩陣Ri和平移矩陣Ti，則通過變換矩陣可以得到每段更新的示教軌跡點：

步驟44、則最終更新的示教軌跡為每段更新的示教軌跡點的集合：

其中，n為分段數目；

步驟45、從新的示教軌跡集合中，依據初始示教點在示教軌跡中的序列位置，提取出新的示教點位置。

5.根據權利要求1所述的基于結構光視覺的大轉折焊縫軌跡離線校準方法，其特征在于，所述步驟5中完成焊縫軌跡的離線校準后還包括步驟：

步驟6、焊接完成后，安裝新工件，重復步驟3到5，完成批量工件的焊縫軌跡離線校準。