[發(fā)明專利]基于多線結構光焊縫跟蹤傳感器的焊槍末端位姿識別方法

有效

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• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112975222B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 李瑞峰;王珂;秦中昊;趙立軍;葛連正
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B25J9/16
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

基于多線結構光焊縫跟蹤傳感器的焊槍末端位姿識別方法，本發(fā)明解決了現有非標準件焊接時存在不易測量焊件與焊槍末端的相對位姿的問題。本發(fā)明將基于多線結構光的焊縫跟蹤傳感器固定在焊槍的末端；并獲取基于多線結構光的焊縫跟蹤傳感器的物理參數；利用所述物理參數及焊接過程中多線結構光的焊縫跟蹤傳感器拍攝的圖像，建立焊縫跟蹤傳感器的俯仰角和升降高度的解耦方程；獲取焊槍末端的俯仰角與升降高度；根據焊槍末端的俯仰角與升降高度，利用奇異值分解方法求解焊槍末端的橫滾角。本發(fā)明適用于焊槍末端位姿測量。

技術領域

本發(fā)明涉及位置姿態(tài)測量領域，具體涉及基于多線結構光焊縫跟蹤傳感器的焊槍末端位姿識別方法。

背景技術

在制造業(yè)中，焊接是一項重要的工藝，目前很多領域的焊接可以由機器人自動完成，比如汽車制造領域，但是有些焊接場景仍然依靠人工實現，這些場景的難點包括：焊件較大并且是非標準件、焊件是復雜曲面等等，其中，非標準件是不易將固定的焊接路徑編入機器人操作系統(tǒng)中，而需要機器人實時跟蹤焊縫位置，但是，大型曲面存在不易對機器人運動路徑進行編程，且不易測量焊件與焊槍末端的相對位姿。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是為了解決現有非標準件焊接時存在不易測量焊件與焊槍末端的相對位姿的問題，提出了基于多線結構光焊縫跟蹤傳感器的焊槍末端位姿識別方法。

本發(fā)明所述基于多線結構光焊縫跟蹤傳感器的焊槍末端位姿識別方法，包括：

步驟一、將基于多線結構光的焊縫跟蹤傳感器固定在焊槍的末端；所述多線結構光的焊縫跟蹤傳感器的工業(yè)相機的拍攝面和激光器的發(fā)射端均朝向焊接件的焊縫；并獲取基于多線結構光的焊縫跟蹤傳感器的物理參數；

步驟二、利用步驟一獲取的物理參數及焊槍焊接過程中多線結構光的焊縫跟蹤傳感器拍攝的圖像，建立焊縫跟蹤傳感器的俯仰角和升降高度的解耦方程；獲取焊槍末端的俯仰角與升降高度；

步驟三、根據焊槍末端的的俯仰角與升降高度，利用奇異值分解方法求解焊槍末端的橫滾角。

進一步地，本發(fā)明中，步驟一中所述的焊縫跟蹤傳感器至少包括一個多線激光器和一個工業(yè)相機；多線激光器投射出的至少兩條激光結構光帶位于相機視野范圍以內，并且不靠近視野的邊緣。

進一步地，本發(fā)明中，步驟二中獲取焊縫跟蹤傳感器的俯仰角與升降高度的具體方法包括：

步驟二一、在焊縫跟蹤傳感器在工作狀態(tài)下拍攝的圖像中截取以焊縫為中線的矩形圖像；

步驟二二、在矩形圖像中的第一條光帶和第二條光帶上等間隔設置興趣框ROI；所述第一光帶和第二光帶上的興趣框ROI一一對應；

步驟二三、以矩形圖像左上角為中心建立直角坐標系，獲取每個興趣框ROI中第一條光帶或第二條光帶的縱向坐標；

步驟二四、將所有相對應的兩個興趣框ROI中第一條光帶和第二條光帶的縱向坐標作為一組；分別代入解耦方程，獲得多個焊槍末端的俯仰角和升降高度參數，分別對焊槍末端的俯仰角和升降高度求平均值，完成焊槍末端的俯仰角與升降高度的獲取。

進一步地，本發(fā)明中，步驟二二、所述興趣框ROI位于焊縫的兩側。

進一步地，本發(fā)明中，步驟二中建立的焊縫跟蹤傳感器俯仰角和升降高度的解耦方程為：

H＝H1+L2*cosd(Ω+90-β)