[发明专利]复杂空间曲线焊缝的焊接位姿调整方法及装置

权利要求书

1.一种复杂空间曲线焊缝的焊接位姿调整方法，其特征在于，包括：

步骤101，通过激光焊缝跟踪传感器采集复杂空间曲线焊缝的图像；

步骤102，基于自更新模板匹配算法，提取复杂空间曲线焊缝图像的焊缝特征点坐标；

步骤103，根据所述焊缝特征点坐标，计算当前期望的焊接点坐标，并根据所述当前期望的焊接点坐标，计算复杂空间曲线焊缝跟踪过程中的焊缝偏差，以使根据所述焊缝偏差对焊接位置进行实时调整；

步骤104，根据所述焊缝特征点坐标，建立复杂空间曲线焊缝的离散姿态模型，以使根据所述离散姿态模型对焊接姿态进行实时调整；

其中，所述基于自更新模板匹配算法，提取复杂空间曲线焊缝图像的焊缝特征点坐标，包括：

步骤201，对复杂空间曲线焊缝图像进行像素灰度值计算，确定所述焊缝图像的感兴趣区域；

步骤202，根据所述焊缝图像的特征，生成所述焊缝图像对应的匹配模板，并基于模板匹配算法，提取所述焊缝图像的焊缝特征点坐标；

步骤203，根据当前提取的焊缝特征点坐标，对所述匹配模板进行更新，以及确定下一帧焊缝图像的感兴趣区域，以使根据更新后的匹配模板，提取下一焊缝特征点坐标；

步骤204，重复执行步骤203，实现整个复杂空间曲线焊缝图像的焊缝特征点坐标提取；

在提取复杂空间曲线焊缝图像的焊缝特征点坐标后，还包括：

根据激光焊缝跟踪传感器坐标系与焊接机器人基坐标系之间的坐标变化关系，将每一个焊缝特征点在所述激光焊缝跟踪传感器坐标系下的二维坐标转化到所述焊接机器人基坐标系下的三维坐标；

根据所述复杂空间曲线焊缝图像中激光条纹形态的变化，获取所述复杂空间曲线焊缝图像中的焊缝初始点坐标，并将所述焊缝初始点坐标转换到焊接机器人基坐标系下；

将焊接机器人基坐标系下的焊缝初始点坐标与由焊缝特征点坐标形成的示教轨迹中的初始点坐标进行对比，得到焊缝初始点坐标偏差；

根据所述焊缝初始点坐标偏差，调整焊枪中心点位置，从而实现焊枪与焊缝初始点的自动对准。

2.根据权利要求1所述的复杂空间曲线焊缝的焊接位姿调整方法，其特征在于，根据所述焊缝特征点坐标，计算当前期望的焊接点坐标，并根据所述当前期望的焊接点坐标，计算复杂空间曲线焊缝跟踪过程中的焊缝偏差，以使根据所述焊缝偏差对焊接位置进行实时调整，包括：

基于滑动队列法，获取当前队列中包含的焊缝特征点的三维坐标数据；

基于预设次数B样条拟合法，将所述当前队列中包含的焊缝特征点的三维坐标数据拟合成一条光滑曲线；

获取当前焊枪中心点在焊接机器人基坐标系下的坐标，以及，光滑曲线上的焊缝特征点的三维坐标；

根据当前焊枪中心点在焊接机器人基坐标系下的坐标，以及，光滑曲线上的焊缝特征点的三维坐标，计算当前期望的焊接点坐标；

根据所述当前期望的焊接点坐标，计算复杂空间曲线焊缝跟踪过程中的焊缝偏差，以使根据所述焊缝偏差对焊枪中心点位置进行实时调整。

3.根据权利要求1所述的复杂空间曲线焊缝的焊接位姿调整方法，其特征在于，根据所述焊缝特征点坐标，建立复杂空间曲线焊缝的离散姿态模型，以使根据所述离散姿态模型对所述焊枪姿态进行调整，包括：

获取各个焊缝特征点处的方向向量、接近向量和法向量，并根据所述各个焊缝特征点处的方向向量、接近向量和法向量，建立复杂空间曲线焊缝的离散姿态模型；

根据所述复杂空间曲线焊缝的离散姿态模型，计算焊接机器人当前的焊接姿态偏差，以使根据所述焊接机器人当前的焊接姿态偏差，对所述焊接机器人的当前焊接姿态进行实时调整。

4.根据权利要求1所述的复杂空间曲线焊缝的焊接位姿调整方法，其特征在于，所述激光焊缝跟踪传感器坐标系与焊接机器人基坐标系之间的坐标变化关系为：

P’_b＝T₆T_mP’_c

其中，P’_b为焊缝特征点在焊接机器人基坐标系下的三维坐标的齐次形式，T₆为机器人位姿变换矩阵，T_m为摄像机坐标系和机器人工具坐标系之间的旋转和平移关系矩阵，P’_c为焊缝特征点在摄像机坐标系下的三维坐标的齐次形式。