[发明专利]一种基于非线性方程组的相贯双管的相贯参数与装夹位姿的四点测量方法

摘要

本发明涉及一种基于非线性方程组的相贯双管的相贯参数与装夹位姿的四点测量方法，该方法在综合了数控测量、数学模型建立以及非线性方程求解的基础上，通过机床本身测量支管外壁上的四个任意点的机床坐标，并结合预估的待解参数求解初值，便可以求得双管的相贯参数和装夹位姿。本发明方法具有无需外部测量工具、所需测量点少、测定精度高等特点，大大缩短了相贯线自动焊接前各未知参数测量的准备时间，以达到快速生成相贯管道焊接程序的目的，实现相贯线自动焊接过程的高效化。

主权项

一种基于非线性方程组的相贯双管的相贯参数与装夹位姿的四点测量方法，其特征在于，包括，步骤一：测量支管外壁上任意四个点的机床坐标；将四个测量点分成两组，每组包括两个测量点，其中一组测量点靠近主管，另一组测量点远离主管；且每组的两个测量点沿支管圆周方向的角度差在60°至120°之间；所述测量支管外壁上任意四个点的机床坐标的步骤包括，（1）在焊枪末端套装一尖锥金属物体作为测量头，或者用一尖头金属棒代替焊枪作为测量头，将测量头与外部数控系统组合成一数控测量系统，该数控测量系统计算并显示测量头尖端的实时机床坐标；（2）用测量头分别接触支管外壁上的四个测量点，并记录下四个测量点的机床坐标；步骤二：将测量的四个点的机床坐标代入非线性方程组求得双管的相贯参数和装夹位姿参数；确定一个测量点的非线性方程的过程，包括步骤如下，（1）建立机床坐标系XYZ和支管坐标系XBYBZB，其中YB为支管中轴线，XB为支管中轴线与主管中轴线的公垂线，ZB由XB和YB根据右手法则确定，由支管坐标系到机床坐标系的齐次变换矩阵为Ⅰ其中:e为两管偏心距，α为支管倾斜角，δ为管组在主管中轴线方向的位移，β为管组沿主管中轴线的旋转角；（2）使用上述方法测得支管外壁上一点在机床坐标系XYZ中的坐标为(x1, y1 ,z1)，此点在支管坐标系XBYBZB中的坐标为(xb, yb, zb)，则两组坐标满足以下关系Ⅱ其中：r为支管外壁的半径；（3）将齐次变换矩阵T的具体表达式Ⅰ代入公式Ⅱ的方程组，整理后得到以下方程：Ⅲ其中：e与α为待求解的双管相贯参数，δ与β为待求解的管组装夹位姿参数。