机器人焊接圆柱相贯线中心定位的解析方法

盖晓华， 郭学军， 王喜平， 刘增磊， 刘登第

(1.南阳理工学院智能制造学院 河南 南阳 473000;2.南阳理工学院数理学院 河南南阳 473000;3.空军指挥学院作战仿真研究所 北京 100097)

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目前自动化焊接中的机器人焊接大多采用的是寻迹焊接。由于焊接工件、材质及焊缝宽窄深浅的不同使得焊缝中心轨迹的准确确定非常困难。在焊缝的特征点确定以后，如何根据焊接工件焊缝的固有特征和特征点的坐标确定焊缝中心是非常重要的[1]。郭学军等给出了圆形焊缝三维空间中心位置的确定方法，可通过修改控制软件的程序及参数来调节焊接设备的功能，实现圆形、半圆形、分段多段圆弧、环形焊缝的焊接，但所研究的焊缝是基于平面圆的[1]。苗新刚等采用了基于相贯线变形普遍规律的椭圆拟合法和基于曲线拟合的三坐标轴分立最小二乘法方法进行焊缝轨迹拟合，椭圆拟合法是针对圆及椭圆形问题，三坐标轴分立最小二乘法由于分离环节的增加容易造成系统误差[2]。汪苏等的相贯线焊接机器人示教再现的工程化实现方法是在骑座式焊接机器人环境下进行轨迹拟合和寻迹焊接的，适应范围有一定的局限性[3]。汪苏、曾翠华等提出了基于弗莱纳-雪列的轨迹规划方法，虽然有效解决了复杂空间曲线位置和姿态控制，但求解过程复杂、计算量大，导致轨迹规划的难度加大[4-6]。本文根据机器人焊接双目摄像定位原理，利用最小二乘法，以圆柱面相交所形成的三维曲线中心轨迹的确定为例，给出了空间三维曲线型焊缝中心轨迹确定的一般方法。……