陈东旭，赵铁军，乔赫廷

(沈阳工业大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110870)

0 引言

机器人焊接技术近几年发展迅速，在汽车、船舶、航空等工业领域受到广泛应用[1]。随着人工智能、大数据等行业的发展，基于视觉引导的焊缝自动跟踪技术成为研究的热点[2]。其中线结构光[3，4]与工业相机相结合，基于激光三角测量原理，能够识别物体的三维信息，在实现焊缝跟踪方面具有高效率、高精度、抗干扰能力强等特点[5]。在实际工况中，大多焊接件表面为斜面或曲面等复杂焊缝，为保证焊接质量，本文提出利用构建向量的方法来描述焊缝的位姿，并根据欧拉角法计算焊接角度。

1 视觉系统标定

1.1 相机标定

工业相机成像模型如图1所示。相机坐标系、图像坐标系、世界坐标系之间关系如下：

图1 相机成像模型 图2 线激光与标定板交点 图3 线激光拟合平面

(1)

1.2 线结构光标定

建立线激光平面在相机坐标系下的平面方程为:

Ax+By+Cz+D=0.

(2)

其中：A、B、C、D为平面方程系数。线激光在标定板上的投影如图 2所示。

将wp转换为相机下坐标点:

(3)

由式(1)可知，交点wp的像素坐标[u,v]与cp关系如下：

(4)

解方程组可由像素坐标(u,v)得到交点在相机坐标下坐标(cx,cy,cz)。拍摄多幅图像，获取不同标定板平面上的交点进行平面拟合并求取系数A、B、C、D，拟合效果如图 3所示。

1.3 手眼标定

相机采用眼在手上(eye-in-hand)的安装方式，工业相机、线激光器、焊枪与机器人末端刚性连接。将机器人移动到3个以上不同位姿采集标定板图像，再结合每幅标定板图像对应的机器人位姿，可完成手眼标定。……