一种基于线结构光的曲线焊缝焊接技术的制作方法

技术特征：

1.一种基于线结构光的面向于斜交管的曲线焊缝焊接技术方法，其步骤如下：

步骤一、控制六自由度工业机器人带动机械臂末端上的工业相机对曲线焊缝进行图像采集；

步骤二、根据工业相机所采集的焊缝图像进行图像预处理工作，经过特征点提取算法，得到焊缝各特征点以及参考点的图像坐标；

步骤三、利用步骤二求取得到的特征点以及参考点图像坐标进行三维重建，得到这些特征点和参考点的机器人坐标；

步骤四、利用步骤三求取的机器人坐标进行空间曲线插值；

步骤五、根据已经得到的空间曲线上的各特征点以及各参考点构建的角度，来确定焊枪在各个特征点位置的姿态；

步骤六、曲线焊缝每相邻两个特征点之间焊枪姿态的离散。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤二中：曲线焊缝原始图像在拍摄的过程中，有大量的烟雾以及阳光反射的噪声干扰，图像进行预处理之前巧妙的运用了ROI区域提取算法，该算法有效的排除了大量的噪声干扰，提高了运算效率。在此基础上进行中值滤波、Log滤波、图像二值化、图像腐蚀以及图像细化操作，经过特征点提取算法，得到各曲线焊缝特征点的图像坐标。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤三中，通过标定可知摄像机到腕部的转换矩阵T。机器人的六自由度关节角可以从示教器上得知，经过机器人的正解可以得知机器人末端相对于机器人基座的位姿矩阵B。最后，通过式pb＝B*T*p_c，可求得p_c点在基坐标系下的坐标pb。其中p_c为在以摄像机坐标系为参考下的坐标点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤四中，把机器视觉以及机器人运动学巧妙的结合了起来，摈弃了传统的通过示教的方法来获取焊缝特征点的方法。根据B样条基函数的系数得到各曲线段的B样条矩阵，通过利用步骤三所获取的特征点空间坐标，即型值点，最后得到曲线上各控制顶点的空间三维坐标。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤五中，可以实时的根据工件侧面的角度来来控制焊枪的姿态，使得焊枪的位置始终保持在工件侧面夹角的角平分线位置。设某一焊缝特征点为A，在此特征点两边各找一参考点B和C，此时构成的角度BAC即为工件侧面的夹角，根据B样条曲线插值得到的焊缝曲线表达式U，通过对U求导，从而得到特征点在沿曲线切线方向(即X轴方向)的方向向量X_x。把向量和单位化：初步计算焊枪尖点Z轴的方向向量：进一步求取特征点Y轴方向的方向向量：X_y＝X_z′×X_x；显然可以得出，X_x和X_y是相互垂直的，而X_x和X_z′不能保证垂直，所以需要对X_z′的方向向量进行方向修正：X_z＝X_z×X_y。且X_z的方向向量所处的位置亦为曲线焊缝夹角的角平分线位置。根据该特征点三个方向向量的确定进而可以得到该特征点所对应焊枪位置的姿态矩阵R。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤六中，根据步骤五中得到的各特征点的姿态矩阵，进而求解每相邻两个特征点之间各离散点的姿态。假设第一和第二特征点的姿态矩阵分别为R₁和R₂，R₁和R₂之间需要离散N个点。在这里我们可以得到：R₁到R₂的姿态变换矩阵：R_ot1＝R₁\R₂；利用机器人运动学求解得到R₁和R₂之间每个离散点之间的欧拉角梯度E₁，进而得到每两个离散点之间的姿态梯度R₀₁；最终得到第一个离散点的姿态矩阵R₁₁＝R₁*R₀₁；同理得到第二个离散点的姿态矩阵R₁₂＝R₁*R₀₁*R₀₁，以此类推。