[发明专利]一种基于结构光视觉的大转折焊缝轨迹离线校准方法

说明书

本发明公开了一种基于结构光视觉的大转折焊缝轨迹离线校准方法，包括步骤：步骤1、机器人对初始安装工件进行示教；步骤2、根据焊缝结构形式，对焊缝采用分段检测方式，输出分段检测轨迹；步骤3、将检测的焊缝轨迹与初始示教轨迹进行整体匹配，得到初始示教轨迹与检测焊缝轨迹的变换关系，通过变换关系输出匹配后的示教轨迹；步骤4、将匹配后的示教轨迹按照检测轨迹段进行分段并与对应分段的匹配后的示教轨迹进行匹配，将每段轨迹通过对应的匹配变换关系输出并提取出新的示教点位置；步骤5、将新的示教点位置输入机器人控制器完成焊缝轨迹的离线校准。本发明通过分段轨迹的检测及匹配实现了大转折焊缝轨迹的连续焊接，提高了机器人的应用范围。

技术领域

本发明属于机器人智能焊接领域，涉及一种基于结构光视觉传感的大转折焊缝轨迹离线校准方法。

背景技术

机器人焊接的自动化和智能化是机器人制造业发展的重要趋势。目前的机器人焊接依然是传统的示教再现方式为主导，这种方式由于缺乏对环境的感知能力而使得焊接机器人的使用范围受到限制，并且传统示教再现方式对工件的尺寸精度及定位精度要求较高。为了解决这个问题，采用传感器辅助的方式进行工件的再定位成为了机器人智能化焊接的研究热点。焊缝再定位主要有两种传感方式，接触式传感和非接触式传感方式。接触式传感方式操作复杂，且定位精度不高，非接触式传感方式成为了焊缝定位的主要方式。其中，以结构光视觉传感方式应用及研究最为广泛。

结构光视觉传感器主要由相机、镜头、激光器等零件构成，是一种典型的非接触式传感方式。在机器人焊接领域，英国metavision公司和加拿大赛融公司的结构光视觉传感器已经在机器人焊接上有较成功的应用，但是它们主要应用于焊缝跟踪，并且无法对大转折焊缝轨迹进行连续的跟踪焊接。结构光视觉传感器一般安装于机器人焊枪上，采集焊枪前方固定位置处的焊缝点，由于结构光传感器超前安装，导致检测点与焊接点并不是同时的，所以对于大转折焊缝，传统方式都不能有效的进行焊缝的连续检测跟踪。

发明内容

本发明提出一种基于结构光视觉的大转折焊缝轨迹离线校准方法，目的在于解决大转折焊缝因为无法连续检测而造成不能连续焊接的问题，采用分段检测焊缝轨迹的方式，通过离线轨迹匹配的方式还原转折位置的焊缝轨迹，实现大转折焊缝的连续焊接。

本发明的技术方案为：

一种基于结构光视觉的大转折焊缝轨迹离线校准方法，包括以下步骤：

步骤1、机器人对初始安装工件进行示教，获取初始焊缝的连续示教轨迹及示教点；

步骤2、结构光视觉传感器检测工件的焊缝位置，根据焊缝结构形式，对焊缝采用分段检测方式，输出分段检测轨迹；

步骤3、将检测的焊缝轨迹与初始示教轨迹进行整体匹配，得到初始示教轨迹与检测焊缝轨迹的变换关系，通过变换关系输出匹配后的示教轨迹；

步骤4、将匹配后的示教轨迹按照检测轨迹段进行分段，然后将分段的焊缝检测轨迹与对应分段的匹配后的示教轨迹进行匹配，将每段轨迹通过对应的匹配变换关系输出最后匹配后的分段示教轨迹，然后从匹配后的分段示教轨迹中提取出新的示教点位置；

步骤5、将新的示教点位置输入机器人控制器，机器人控制器修改示教轨迹中对应示教点位置，运行焊接示教程序，完成焊缝轨迹的离线校准。

进一步地，所述的步骤3具体包括：

步骤31、匹配过程采用点对点的ICP匹配方法，寻找初始示教轨迹与焊缝检测轨迹之间的旋转矩阵R和平移矩阵T；

步骤32、输出旋转矩阵R和平移矩阵T，则初始示教轨迹M与焊缝检测轨迹D的变换关系可以表示为：

D≈R·M+T；

步骤33、通过变换关系输出整体匹配后的示教轨迹M_f：