[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

本發明公開了一種基于結構光視覺的大轉折焊縫軌跡離線校準方法，包括步驟：步驟1、機器人對初始安裝工件進行示教；步驟2、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并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并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完成焊縫軌跡的離線校準。本發明通過分段軌跡的檢測及匹配實現了大轉折焊縫軌跡的連續焊接，提高了機器人的應用范圍。

技術領域

本發明屬于機器人智能焊接領域，涉及一種基于結構光視覺傳感的大轉折焊縫軌跡離線校準方法。

背景技術

機器人焊接的自動化和智能化是機器人制造業發展的重要趨勢。目前的機器人焊接依然是傳統的示教再現方式為主導，這種方式由于缺乏對環境的感知能力而使得焊接機器人的使用范圍受到限制，并且傳統示教再現方式對工件的尺寸精度及定位精度要求較高。為了解決這個問題，采用傳感器輔助的方式進行工件的再定位成為了機器人智能化焊接的研究熱點。焊縫再定位主要有兩種傳感方式，接觸式傳感和非接觸式傳感方式。接觸式傳感方式操作復雜，且定位精度不高，非接觸式傳感方式成為了焊縫定位的主要方式。其中，以結構光視覺傳感方式應用及研究最為廣泛。

結構光視覺傳感器主要由相機、鏡頭、激光器等零件構成，是一種典型的非接觸式傳感方式。在機器人焊接領域，英國metavision公司和加拿大賽融公司的結構光視覺傳感器已經在機器人焊接上有較成功的應用，但是它們主要應用于焊縫跟蹤，并且無法對大轉折焊縫軌跡進行連續的跟蹤焊接。結構光視覺傳感器一般安裝于機器人焊槍上，采集焊槍前方固定位置處的焊縫點，由于結構光傳感器超前安裝，導致檢測點與焊接點并不是同時的，所以對于大轉折焊縫，傳統方式都不能有效的進行焊縫的連續檢測跟蹤。

發明內容

本發明提出一種基于結構光視覺的大轉折焊縫軌跡離線校準方法，目的在于解決大轉折焊縫因為無法連續檢測而造成不能連續焊接的問題，采用分段檢測焊縫軌跡的方式，通過離線軌跡匹配的方式還原轉折位置的焊縫軌跡，實現大轉折焊縫的連續焊接。

本發明的技術方案為：

一種基于結構光視覺的大轉折焊縫軌跡離線校準方法，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。

進一步地，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：