[发明专利]一种管路柔性装焊的导管余量切割位置计算方法

权利要求书

1.一种基于管路柔性装焊的导管余量切割位置计算方法，其应用于基于视觉测量和机器人的航空航天类管路柔性装焊设备，所述设备包括软件和硬件两部分，其中硬件主要包括视觉测量设备、工业机器人、导管切割机以及导管夹具，软件部分主要包括余量计算模块、位姿计算模块和机器人运动仿真模拟模块；

其特征在于：所述方法包含如下步骤：

步骤一：根据测量得到的导管余量端中心点坐标P_m(x_m,y_m,z_m)和机器人抓取导管测量时的位姿T^m_TCP，计算导管余量端中心点在机器人TCP坐标系下的坐标P_tcp(x_t,y_t,z_t)，

Ptcp=TmTCP-1×Pm=nxmtoxmtaxmtxmtnymtoymtaymtymtnzmtozmtazmtzmt0001-1×xmymzm1---(1)]]>

步骤二：结合机器人回归零位时的位姿T^s_TCP，计算机器人回归零位时，导管余量端中心点坐标P_s(x_s,y_s,z_s)，

Ps=TsTCP×Ptcp=nxstoxstaxstxstnystoystaystystnzstozstazstzst0001×xtytzt1---(2)]]>

步骤三：结合测量到的导管余量A，以及从导管三维数模得到的余量端面与机器人夹持直线段的夹角θ，计算导管余量切割位置，根据导管三维信息可求得余量端面法向与导管夹持直线段的夹角θ：

cosθ=vxl·vxp+vyl·vyp+vzl·vzpvxl2+vyl2+vzl2·vxp2+vyp2+vzp2---(3)]]>

其中(vx_l,vy_l,vz_l)为机器人所抓取导管直线段的方向向量，(vx_p,vy_p,vz_p)为导管余量端面的法向向量，

余量切割位置可用一个平面表示，该平面与管路轴线的交点坐标P_c(x_c,y_c,z_c)可由下式求得：

xc=xsyc=ys-d·cosθzc=zs-d·sinθ---(4)]]>

其中d为导管余量长度，则余量切割位置平面方程为：

0·(x-x_c)+cosθ·(y-y_c)+sinθ·(z-z_c)＝0(5)

导管与该平面相交的轮廓是一个圆，该圆满足下式：

(x-x_c)²+(y-y_c)²+(z-z_c)²＝R²(6)

实际生产中，可用轮廓圆上四个点P1、P2、P3、P4来表示，联立公式(5)～(6)，将x值分别取x_c,x_c+R,x_c-R，可求得四点坐标，

进而可以得到四个余量切割点P1、P2、P3、P4。

2.根据权利要求1所述的一种基于管路柔性装焊的导管余量切割位置计算方法的管路柔性装焊方法，所述设备的执行包括如下步骤：

一：机器人分别抓取管路到视觉测量设备处进行检测，得到管路的三维特征数据传输给软件模块，数据包括导管所有端点及弯曲点的坐标以及导管在轴向和径向的偏差，轴向偏差即导管余量，后续计算所需数据均从该测量文件中提取；

二：软件模块对测量数据进行读取和计算，得到管路余量的切割位置以及机器人的末端执行器位姿TCP位姿，并且生成机器人控制文件传输给机器人运动仿真模块进行模拟，模拟成功后输出控制文件给机器人；

三：机器人在包含TCP位姿信息的控制文件驱动下抓取管路进行运动，实现管路余量的切割和两段管路的对接。