申请/专利权人：山东大学

申请日：2022-05-27

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN114800574B

主分类号：B25J11/00

分类号：B25J11/00;B25J9/16;B25J19/02;G06T7/80;G06T7/10;G06T17/00;G03B35/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2022.08.16#实质审查的生效;2022.07.29#公开

摘要：本发明提供了一种双三维相机的机器人自动化焊接系统及方法。该系统包括，机器人、机器人外部安装的第一三维相机、机器人末端安装的第二三维相机和焊接装备、控制机器人运动的控制箱以及系统上位机；所述第一三维相机用于拍摄获取完整工件点云；所述系统上位机用于系统坐标系对齐、第二三维相机的拍摄轨迹规划、焊缝寻位和焊接路径规划，其中，所述第二三维相机的拍摄轨迹规划包括，根据完整工件点云规划第二三维相机的拍摄点位，形成机器人的拍摄运动轨迹；所述第二三维相机用于根据拍摄运动轨迹，获取当前拍摄点位视野内的工件点云；所述焊接装备用于根据当前拍摄点位视野内的工件点云和焊接轨迹，完成焊接任务。

主权项：1.一种双三维相机的机器人自动化焊接方法，采用双三维相机的机器人自动化焊接系统，包括：机器人、机器人外部安装的第一三维相机、机器人末端安装的第二三维相机和焊接装备、控制机器人运动的控制箱以及系统上位机；其特征在于，包括：标定焊枪工具坐标系、两个相机坐标系与机器人基坐标系之间的关系；采用第一三维相机拍摄获取完整工件点云；根据完整工件点云规划第二三维相机的拍摄点位，形成机器人的拍摄运动轨迹；拍摄点位加上焊接过程中的中间位置构成机器人的拍摄运动轨迹；采用第二三维相机，根据拍摄运动轨迹，获取当前拍摄点位视野内的工件点云；根据当前拍摄点位拍摄得到的点云，进行焊缝寻位，规划机器人的焊接轨迹；采用焊接装备，根据当前拍摄点位视野内的工件点云和焊接轨迹，完成焊接任务；规划手上相机即第二三维相机的拍摄点位的方法主要包含以下两种：1通过对工件点云进行几何分割，根据点云的线面特征确定手上相机的拍摄角度；结合手上相机的工作距离范围，设定手上相机的拍摄位置；2当存在工件的三维模型时，使用第三方建模软件在三维模型上设定拍摄点位；将拍摄得到的点云模型与三维模型做配准，将拍摄点位转换到机器人基坐标系下；焊缝寻位方法主要包含以下两种：1通过对三维点云模型进行几何分割，通过线面特征，提取工件焊缝的特征点，对特征点进行拟合平滑得到焊缝轨迹；2当存在可使用的三维数字模型时，直接在数字模型中拾取特征，作为焊接轨迹；所述标定焊枪工具坐标系、两个相机坐标系与机器人基坐标系之间的关系；主要的目的是将整个系统的坐标系统一到多自由度机器人基坐标系下，包含对多自由度机器人基坐标系和焊枪工具坐标系的空间转换关系标定，多自由度机器人基坐标系和手外相机坐标系的空间转换关系标定，以及多自由度机器人基坐标系和手上相机坐标系的空间转换关系标定，三个标定关系无先后关系，具体为：首先，三维相机本身经过精确的内参标定，且已知相机的内参；其次，对多自由度机器人基坐标系和焊枪工具坐标系标定：引导机器人带动焊枪末端多次指到一个固定的空间点，改变每一次指点的机器人末端的姿态，不改变末端的位置，经过计算得到焊枪工具坐标系相对于多自由度机器人基座的空间转换关系；然后，对多自由度机器人基坐标系和手外相机坐标系标定：将标定板固定安装在机器人末端，相机多次拍摄不同机器人位姿下的标定板，记录多自由度机器人每次拍摄时的位置和姿态；定义机器人末端到基座的齐次转换矩阵为，三维相机到标定板坐标系的齐次转换矩阵为；由于机器人末端和标定板的相对位置不变，两次不同的拍摄之间可以表示为： 又因为相机到机器人基座的位置相对不变，即： ，可得： 通过多次拍摄，求解得到多自由度机器人基坐标系和手外相机坐标系之间的空间转换关系；最后，对自由度机器人基坐标系和手上相机坐标系标定：标定板固定位置不变，改变机器人的姿态，手上相机对标定板实现多次不同位姿的拍摄；定义三维相机到标定板坐标系的齐次转换矩阵为；由于机器人基座和标定板的相对位置不变，两次不同的拍摄之间可以表示为： 又因为三维相机到机器人末端的相对位置不变，即： ，有: 通过多次拍摄，求解得到多自由度机器人基坐标系和手外相机坐标系之间的空间转换关系；最终得到手上相机和机器人基座之间的手眼关系矩阵为： 。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 山东大学 一种基于双三维相机的机器人自动化焊接系统及方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD