073] 上述步驟(4)人工設(shè)定作業(yè)參數(shù)，是指人工設(shè)定作業(yè)時間，各插補(bǔ)點(diǎn)的各關(guān)節(jié)速度 可求，實(shí)現(xiàn)焊槍一次性作業(yè)完成。
[0074] 在上述步驟（1)中，以10個點(diǎn)為例，檢測到的焊縫序列點(diǎn)相對機(jī)械手的基坐標(biāo)為Pi (義1，：71，21)...?1()(11()，：71()，21())，并在各點(diǎn)的局部法平面上取參考點(diǎn)？12(112，：712,212);?23(123， y23 ,Ζ23) . . .P91〇(x910 ,y910 ,Ζ91〇)；
[0075] 在h沭步驟（2)中，討二點(diǎn)的平面方程為：
[0076]
[0077] 將其展開為：
[0078] [ (yi-yi2) (z2-Zl2)-(y2-yi2) (Ζ1-Ζ12) ] (Χ-Χ12)
[0079] +[ (Χ2-Κ12) (Ζ1-Ζ12)-(Χ1~Κ12) (Ζ2-Ζ12) ] (y-yi2)
[0080] +[ (Χ1-Χ12) (y2-yi2)-(X2-Xl2) (yi-yi2) ] (Ζ-Ζ12) ] = 0
[0081 ]局部焊接點(diǎn)平面的法向向量為：
[0082]
[0083]
[0084]
[0085] 歸一化處理得：
[0086] axi = _(yi_yi2) (Z2-zi2) + (y2-yi2) (Z1-Z12)
[0087] ayl = -(X2-Xl2) (Z1-Z12) + (X1-X12) (Z2-Z12)
[0088] azi = -(xi_xi2) (y2-yi2) + (X2-xi2) (yi-yi2)
[0089] 歸一化處理"
[0090] 注意:a是手爪坐標(biāo)的z方向。
[0091] 焊槍的移動方向〇,就是相鄰兩個焊點(diǎn)的連線，即？1和內(nèi)連線的方向平行，注意:方 向始終是焊槍行走方向，也就是從前一個點(diǎn)指向后一個點(diǎn)，也就是手爪坐標(biāo)的y方向；
[0092] 〇 = (x2-xi, y2~yi, Ζ2~ζι)
[0093] 〇χ = Χ2~χι
[0094] oy = y2-yi
[0095] 〇ζ = Ζ2-ζι
[0096] 焊槍的擺動方向n垂直于焊槍移動方向o與焊槍接近向量a，方向是有定義方向的， 因?yàn)槭巧舷峦鶑?fù)擺動；
[0097] Π - Ο X 3- - ( Oy&z_〇z&y，〇z&x_〇x&z，〇x&y _〇y&x)
[0098] Πχ - 0y3-z-〇z&y
[0099] fly - 〇z&x-〇x&z
[0100] Πζ - OxBy-OyBx
[0101]
[01 02] K21 JJ"U，4 I AT AV、μ J W ΑΤ? 必、「」<1、，ρ?，可求 10個焊槍作業(yè)點(diǎn)的位姿矩 陣；
[0103] 在上述步驟(3)中，對于具有封閉解結(jié)構(gòu)的機(jī)械手采用工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動逆解析法 求得各焊點(diǎn)作業(yè)時的關(guān)節(jié)序列角，（9^,021,031......(0^,02", θ3η,θ4η,θ5η, θ6η)〇
[0104] 在上述步驟(4)中，人工設(shè)定作業(yè)時間，可求各插補(bǔ)區(qū)間的速度，實(shí)際作業(yè)過程中， 各關(guān)節(jié)依據(jù)各插補(bǔ)區(qū)間的角度和速度按照序列執(zhí)行，焊槍一次性完成作業(yè)。
[0105] 在步驟(1)的計(jì)算中，視覺基坐標(biāo)與機(jī)械手基坐標(biāo)的關(guān)系如圖1所示。
[0110] 當(dāng)檢測到的焊點(diǎn)相對于雙目視覺基坐標(biāo)的坐標(biāo)為(Xp，yp，Zp)，換算成相對于機(jī)械 手基坐標(biāo)的坐標(biāo)位置為！
[0106]
[0107]
[0108]
[0109]
[0111] 上述步驟(3)的逆解式如下：由于焊槍的長度dt已知，因此，當(dāng)某焊點(diǎn)的焊槍作業(yè) 姿態(tài)確定，夾持焊槍的最末關(guān)節(jié)的姿態(tài)和位置也得以確定，即
[0112]
[0113]
[0114] ；
[0115]
[0116]
[0117]
[0118]
[0119]
[0120]
[0121] 如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0122] 本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì) 與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于機(jī)械臂手眼協(xié)調(diào)自主焊接控制方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 人工遙操作機(jī)械手，使得雙目視覺在距離焊縫的最佳范圍內(nèi)沿著焊縫移動測量焊 縫的坐標(biāo)，并將測量的焊縫坐標(biāo)由雙目視覺的測量基坐標(biāo)換算到機(jī)械手的基坐標(biāo)； (2) 計(jì)算焊縫各點(diǎn)的作業(yè)位姿矩陣； (3) 調(diào)用運(yùn)動學(xué)反變換法求得機(jī)械手的各關(guān)節(jié)逆解的角度序列； (4) 人工設(shè)定作業(yè)參數(shù)，完成一次性焊接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于機(jī)械臂手眼協(xié)調(diào)自主焊接控制方法，其特征在于： 步驟（1)所述雙目視覺在距離焊縫的最佳范圍，是指選取焊縫作業(yè)誤差允許范圍內(nèi)的 插補(bǔ)點(diǎn)序列坐標(biāo)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于機(jī)械臂手眼協(xié)調(diào)自主焊接控制方法，其特征在于： 步驟(2)所述計(jì)算焊縫各點(diǎn)的作業(yè)位姿矩陣，是根據(jù)各插補(bǔ)點(diǎn)的位置，W及插補(bǔ)點(diǎn)所在 平面的法線方向確定焊槍對插補(bǔ)點(diǎn)序列的焊槍位姿序列。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于機(jī)械臂手眼協(xié)調(diào)自主焊接控制方法，其特征在于： 步驟(3)各關(guān)節(jié)逆解的角度序列，是通過運(yùn)動學(xué)逆解方法方法中的反變換法，求得各關(guān) 節(jié)在焊縫序列點(diǎn)的作業(yè)位置。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于機(jī)械臂手眼協(xié)調(diào)自主焊接控制方法，其特征在于： 步驟(4)人工設(shè)定作業(yè)參數(shù)，是指人工設(shè)定作業(yè)時間，各插補(bǔ)點(diǎn)的各關(guān)節(jié)速度可求，實(shí) 現(xiàn)焊槍一次性作業(yè)完成。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于機(jī)械臂手眼協(xié)調(diào)自主焊接控制方法，其特征在于： 在步驟（1)中，W10個點(diǎn)為例，檢測到的焊縫序列點(diǎn)相對機(jī)械手的基坐標(biāo)為Pi(xi，yi, Zl)...Pl日（Xl日，yl日，Zl日），并在各點(diǎn)的局部法平面上取參考點(diǎn)Pl2(X12,yl2,Z12);P23 (X23 ,y23, Z23) . . .P910(X910,y910,Z910); 在步驟(2 )中，過Pi、P2、&2立點(diǎn)的平面方程為：將其展開為： [(y廣yi2) (Z2-Z12)-(y2-yi2) (Z：L-Z12) ] (X-X12) + [ (X2-X12) (Z：L-Z12)-(X廣X12) (Z2-Z12) ] (y-yi2) + [ (X1-X12) (y2-yi2)-(X2-xi2) (y 廣 yi2) ] (Z-Z12) ] = 0 局部焊接點(diǎn)平面的法向向量n為：所W，機(jī)械手抓取的焊槍接近向量?。海╝ = -n)焊槍的移動方向0,就是相鄰兩個焊點(diǎn)的連線，即Pi和P2連線的方向平行，方向始終是焊 槍行走方向，也就是從前一個點(diǎn)指向后一個點(diǎn)，也就是手爪坐標(biāo)的y方向； 0= (M-xi,y2-yi,z 廣 Z1) 〇χ = Χ2-χι 〇y=y2-yi 0z = Z2-Zl 焊槍的擺動方向η垂直于焊槍移動方向ο與焊槍接近向量a,方向是有定義方向的，因?yàn)?是上下往復(fù)擺動； n = 0 Xa = {〇γ?ζ~Οζ?γ , Οζ?χ-〇χ?ζ , Οχ?γ-〇γ?χ) Πχ = Ογ 日 ζ-Οζ 日 y ny = 0z 日 χ-〇χ 日 ζ Πζ = 〇xay-〇yax 焊接某焊點(diǎn)作業(yè)姿態(tài)相對于機(jī)械手基坐標(biāo)的矩陣Τ表達(dá)式：因此，每個焊點(diǎn)的坐標(biāo)和焊槍姿態(tài)可求;依此類推，可求10個焊槍作業(yè)點(diǎn)的位姿矩陣。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述基于機(jī)械臂手眼協(xié)調(diào)自主焊接控制方法，其特征在于： 在步驟(3)中，對于具有封閉解結(jié)構(gòu)的機(jī)械手采用工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動逆解析法求得各焊 點(diǎn)作業(yè)時的關(guān)節(jié)序列角： (白/，目21，目3I，目4I，目5I，目si)......(目 1。，目2。，目3η，目4η，目5η，目6。）。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述基于機(jī)械臂手眼協(xié)調(diào)自主焊接控制方法，其特征在于： 在步驟(4)中，人工設(shè)定作業(yè)時間，可求各插補(bǔ)區(qū)間的速度，實(shí)際作業(yè)過程中，各關(guān)節(jié)依 據(jù)各插補(bǔ)區(qū)間的角度和速度按照序列執(zhí)行，焊槍一次性完成作業(yè)。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述基于機(jī)械臂手眼協(xié)調(diào)自主焊接控制方法，其特征在于： 步驟(3)的逆解式如下：由于焊槍的長度dt已知，因此，當(dāng)某焊點(diǎn)的焊槍作業(yè)姿態(tài)確定， 機(jī)械手的最末關(guān)節(jié)抹的姿態(tài)和位置也得W確定，即
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于機(jī)械臂手眼協(xié)調(diào)自主焊接控制方法，包括(1)人工遙操作機(jī)械手，使得雙目視覺在距離焊縫的最佳范圍內(nèi)沿著焊縫移動測量焊縫的坐標(biāo)，并將測量的焊縫坐標(biāo)由雙目視覺的測量基坐標(biāo)換算到機(jī)械手的基坐標(biāo)；(2)計(jì)算焊縫各點(diǎn)的作業(yè)位姿矩陣；(3)調(diào)用運(yùn)動學(xué)反變換法求得機(jī)械手的各關(guān)節(jié)逆解的角度序列；(4)人工設(shè)定作業(yè)參數(shù)，完成一次性焊接。本發(fā)明提出的基于機(jī)械臂手眼協(xié)調(diào)自主焊接控制方法，采用具備雙目視覺定位功能可遙操作的6自由度焊接機(jī)器人，取代人工示教輔助，運(yùn)用離線編程方法，減少了機(jī)械手末端焊接定位困難，減輕了操作人員的精神負(fù)擔(dān)較大提高了工作效率。
【IPC分類】B25J9/16, B23K37/02
【公開號】CN105537824
【申請?zhí)枴緾N201610057065
【發(fā)明人】張攀峰, 謝小鵬, 余一林, 李盛前, 殷莉甜, 蔣梁中
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月27日