[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

摘要

本发明提出一种基于视觉测量和机器人的管路柔性装焊方案，其特征在于包括软件和硬件两大部分，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。其中，方案包含的导管余量切割位置计算方法，包括如下步骤(1)根据测量得到的导管余量端中心点坐标和机器人抓取导管测量时的位姿，计算导管余量端中心点在机器人TCP坐标系下的坐标；(2)结合机器人回归零位时的位姿，计算机器人回归零位时，导管余量端中心点坐标；(3)结合测量到的导管余量，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，计算导管余量切割位置。本发明借助视觉测量技术和机器人技术进行管路柔性生产，可以有效降低成本，提升效率。

主权项

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Pm(xm,ym,zm)和机器人抓取导管测量时的位姿TmTCP，计算导管余量端中心点在机器人TCP坐标系下的坐标Ptcp(xt,yt,zt)，Ptcp=TmTCP-1×Pm=nxmtoxmtaxmtxmtnymtoymtaymtymtnzmtozmtazmtzmt0001-1×xmymzm1---(1)]]>步骤二：结合机器人回归零位时的位姿TsTCP，计算机器人回归零位时，导管余量端中心点坐标Ps(xs,ys,zs)，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(vxl,vyl,vzl)为机器人所抓取导管直线段的方向向量，(vxp,vyp,vzp)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Pc(xc,yc,zc)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‑xc)+cosθ·(y‑yc)+sinθ·(z‑zc)＝0  (5)导管与该平面相交的轮廓是一个圆，该圆满足下式：(x‑xc)2+(y‑yc)2+(z‑zc)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xc,xc+R,xc‑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。