[发明专利]一种三维焊接机器人混合控制方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种三维焊接机器人混合控制方法。

背景技术

目前空间焊接机器人主要分为采用离线编程系统控制的空间焊接机器人和采用视觉系统控制的空间焊接机器人。随着CAD/CAM技术的发展，离线编程系统一般都是基于三维制图软件而开发的，能够直接提取焊件三维模型中的焊缝及边界信息，生成控制机器人运动的信息，同时也可以根据生成的控制机器人运动的信息直接控制三维模型中的机器人模型运动，实现离线仿真。离线编程系统属于开环控制系统，不能根据工作现场环境实时调整机器人运动，因而温升引起的工件变形以及存在的零件尺寸误差和安装误差等都将对焊缝质量造成严重的影响。视觉系统控制的空间焊接机器人是目前很先进的机器人，虽能较好的降低环境变化对焊接质量的影响，但相关技术还不成熟，尤其是在双目视觉系统以及多目视觉系统控制的空间焊接机器人领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维焊接机器人混合控制方法，解决了目前离线编程系统控制的空间焊接机器人的焊缝焊接质量易受焊接环境变化影响的问题。

本发明所采用的技术方案是采用以下步骤：

步骤1：设置坐标系，平面U0为摄像机成像平面；其中坐标系XYZ为摄像机坐标系，其摄像机坐标系原点与一图像采集点重合；

步骤2：采集图像，包括图像采集点和关键点在机器人基础坐标系中的坐标值，一个图像采集点对应三个理论关键点；

当机器人在运动过程中，摄像机模型坐标系原点与图像采集点重合时，摄像机采集理论关键点图像；三个理论关键点是与模型中的焊缝重合的点，三个点的距离相等且等价为同一直线上的点，位于中间的关键点与摄像机模型的坐标系的Z轴重合且与图像采集点的距离相等。

步骤3：设曲线ACB为理论焊缝曲线，点A、点B、点C为一组与图像采集点P对应的关键点，平面U1与理论焊缝曲线相切，切点为点C，平面U2与点A重合且与平面U1平行，平面U3与点B重合且与平面U1平行；

设点A′、点B′、点C′与平面U0重合，分别为点A、点B、点C在摄像机成像平面所成的相，且直线A′B′C′与成像平面U0的中线重合；

设曲线点A₁C₁B₁为实际焊缝曲线，点A₁、点B₁、点C₁为与图像采集点对应的实际关键点；

其中点A₁′、点B₁′、点C₁′分别为点A₁、点B₁、点C₁在摄像机平面所成的像，且三点共线并与中线平行；

设△为理论焊缝与实际焊缝在U1平面内的距离，其中Δ′为直线A₁′C₁′B₁′与中线之间的距离，Δ′为△在平面U0内的投影；其中f为摄像机焦距，其中H为摄像机焦点O与平面U1的距离，则有；

      Δ=KΔ′Hf]]>      

式中：△—理论焊缝与实际焊缝在U1平面内的距离；

Δ′—为直线A₁′C₁′B₁′与中线mm之间的距离；

K—摄像机比例系数；

H—摄像机焦点O与平面U1的距离；

f—摄像机焦距；

步骤4：计算焊缝在基坐标系中的值：