[发明专利]一种应用于电弧增材的激光相机手眼标定方法

说明书

本发明公开了一种应用于电弧增材的激光相机手眼标定方法，本发明方法能够快速标定焊接头(焊丝尖端)与激光相机的位姿关系，并将两者的位姿关系作为增材软件的输入，使增材软件将相机采集到的光平面的点坐标转换为工具坐标系下的点坐标。

技术领域

本发明涉及一种金属电弧增材制造方法，尤其涉及一种应用于电弧增材的激光相机手眼标定方法，属于金属焊接加工技术领域。

背景技术

电弧增材制造，是使用电弧为热源，将焊丝熔化，根据零件数模计算出线-面-体的堆叠路径，逐层堆积出金属件的加工方式。电弧增材技术与传统的铸造、锻造，以及激光、电子束增材制造方式相比有一定的优势，电弧增材制造技术具有熔覆效率高、填充金属利用率高，整体制造周期短，成本较低的优点。对于金属大型构件的增材制造过程，由于增材层数多，叠加误差大，现有的电弧增材制造方法无法满足工件的精度要求。

电弧热源成型是一个多参数耦合作用的复杂过程，每层的堆积高度不稳定，如果使用固定层高，不可避免会产生误差，而且误差会逐层积累，通过线结构光扫描增材后的工件，得到工件表面信息后反馈给控制模块，优化下一层切片和路径规划。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于电弧增材的激光相机手眼标定方法，本方法能够快速标定焊接头(焊丝尖端)与激光相机的位姿关系，并将两者的位姿关系作为增材软件的输入，使增材软件将相机采集到的光平面的点坐标转换为工具坐标系下的点坐标。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种应用于电弧增材的激光相机手眼标定方法，上述方法包括焊接机器人，焊接机器人前端设有焊枪以及与焊枪固定连接的激光相机，焊枪下方设有工作台，工作台上放置有长方体标定板；上述方法具体包括如下步骤：

步骤1，打开相机控制端，将相机控制端与激光相机连接；激光相机发出的激光线投影在工作台上，激光相机发出的激光线沿激光相机坐标的X轴方向延伸，沿激光相机坐标的Z轴方向射出；

步骤2，定义一个工件坐标系wobj1，使用标定板上表面左下角顶点为工件坐标系原点，上表面长边为工件坐标系的X轴方向，上表面短边为工件坐标系的Y轴方向；

步骤3，使用机器人内置的6点法定义当前焊枪尖端工具坐标tool1，该工具坐标对应的齐次变换矩阵记做

步骤4，对准Rz方向：使用机器人示教器，移动焊枪尖端到标定板上方约50mm处(垂直距离)，将焊枪尖端沿工具坐标系Z轴方向旋转，使激光线与标定板上表面长边重合；

步骤5，对准Ry方向：此时在相机软件中读取到光平面与标定板上表面的交线，将焊枪尖端沿工具坐标系Y轴方向旋转，使交线呈水平状态，即交线与工件坐标系X轴方向平行；

步骤6，对准Rx方向：设置机器人为基于工件坐标系wobj1的平移运动，将焊枪尖端沿着工具坐标系Z轴方向上移100mm，此时激光线偏离标定板，沿工具坐标系X轴方向旋转焊枪头，使激光线再次与标定板上表面的长边重合；重复将焊枪尖端在工具坐标系Z方向上上下平移，观察激光线是否偏离标定板边沿，如有偏移，需要沿工具坐标系X轴方向旋转焊枪头(即微调Rx方向)，直到将焊枪尖端在工具坐标系Z方向上上下平移时激光线没有明显偏移偏离标定板边沿为止；

步骤7，从机器人示教器中读取到当前焊枪尖端在工具坐标系下的点姿态[x，y，z]，[q1，q2，q3，q4]，记为S点位姿；经过步骤4～6调整后，此时光平面与标定板上表面相互垂直；