[发明专利]复杂曲面结构零件位姿确定方法

说明书

本发明提供的一种复杂曲面结构零件位姿确定方法，包括以下步骤：S1.将激光扫描仪设置在机器人工具手末端形成手眼系统，并对手眼系统进行标定；S2.通过标定后的手眼系统采集目标零件的点云数据，并对点云数据进行滤波预处理；S3.对滤波预处理后的点云数据进行平面分割，S4.对平面分割后的点云数据进行离群点过滤；S5.对经过离群点过滤后的点云数据进行粗配准，然后进行精配准；S6.构建机器人坐标系，基于机器人坐标系对精配准后的点云数据进行坐标变换得到目标零件的位姿；通过上述方法，能够对曲面结构复杂的零件的位姿进行准确确定，能够保证位姿精确度的同时，有效简化操作过程，提高效率，并且能够为后续的零件修复提供准确的信息。

技术领域

本发明涉及零件位姿确定方法，尤其涉及一种复杂曲面结构零件位姿确定方法。

背景技术

随着材料科学与装备制造业的发展，高性能材料和复杂薄壁结构件(叶片，螺旋桨等等)在金属零件中所占比重逐步增大。这类零部件普遍存在生产周期长、制造成本高等特点，在其出现损伤时，直接更换会大大增加零件成本，延长生产制造周期。因此，对高性能材料零件和复杂薄壁结构件进行损伤修复具有十分现实的意义。为了有效地修复零件，就需要获取精确的零件位姿。

现有技术中，传统的修复案例中，为了获取机械臂基底坐标系下的零件位姿，需要进行人工示教标定，整个过程繁琐复杂，效率低且精度不高，无法应用在高精度零件的修复中。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

发明内容

本发明提供的一种复杂曲面结构零件位姿确定方法，能够对曲面结构复杂的零件的位姿进行准确确定，能够保证位姿精确度的同时，有效简化操作过程，提高效率，并且能够为后续的零件修复提供准确的信息。

本发明提供的一种复杂曲面结构零件位姿确定方法，包括以下步骤：

S1.将激光扫描仪设置在机器人工具手末端形成手眼系统，并对手眼系统进行标定；

S2.通过标定后的手眼系统采集目标零件的点云数据，并对点云数据进行滤波预处理；

S3.对滤波预处理后的点云数据进行平面分割，

S4.对平面分割后的点云数据进行离群点过滤；

S5.对经过离群点过滤后的点云数据进行粗配准，然后进行精配准；

S6.构建机器人坐标系，基于机器人坐标系对精配准后的点云数据进行坐标变换得到目标零件的位姿。

进一步，步骤S1中，对手眼系统进行标定包括：

S11.以平面棋盘格作为标定板，并通过激光扫描仪获取标定板的图像；

S12.建立手眼标定模型：

建立标定模型：

AX＝XB，其中，A和B表示变换矩阵，X为所求的位姿矩阵；

其中，^bT_g为机器人工具手末端在机器人坐标系中的位姿矩阵，^cT_t为相机在标定板坐标系下的位姿矩阵，^bT_g和^cT_t中的上标1 和2分别表示相机的两个不同的视角且该两个矩阵基于初始的相对位置矩阵T 进行确定；

将矩阵A、矩阵B以及矩阵X以位姿矩阵表示：

R_A为矩阵A的旋转矩阵，T_A均为矩阵A的位移矩阵；