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        焊縫尋位系統標定技術-焊縫尋位系統坐標系組成

        發布時間:2021-11-02
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        焊接系統中為了精確獲得焊接工件的三維點云數據,并將掃描系統下的坐標數據轉換到機器人 基礎坐標系下,就需要對三維掃描儀、焊槍及機械臂三者的位姿關系進行標定。本篇文章先介紹機器人焊縫尋位系統坐標系的組成,在此基礎上,分別介紹了雙目系統標定、 TCP 標定及手眼標定。所謂雙目標定,即標定出三維掃描儀內部兩個相機的內外參。作為機 械臂的工具坐標(TCP),焊槍被固定在機械臂末端法蘭處,焊槍標定即 TCP 標定的目的就是將機械臂末端坐標系下的坐標轉換到焊槍坐標系下。通過手眼標定,可以求解出 相機坐標系和機器人工具坐標系之間的關系,從而將機械臂系統和三維掃描系統統一起來。 

        焊縫尋位系統坐標系組成 

        本文所述的焊縫尋位系統由四個坐標系組成,分別為機械臂基礎坐標系( ) ,, b b b x y z 、 機械臂末端坐標系( ) ,, e e e x y z 、工具坐標系(TCP,即焊槍坐標系)( ) ,, t t t x y z 以及相機 坐標系( ) ,, c c c x y z ,圖 2-1 為系統坐標系組成示意圖。 

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        其中,機器人底座固定在地面不動,相機和焊槍均固定在機械臂末端,可隨其任意 移動,且相機和焊槍與機械臂末端法蘭均為剛性連接,因此工具坐標系、相機坐標系和 機械臂末端坐標系三者之間的位姿關系是固定不變的。一般來說,工業機器人的末端 坐標系相對基礎坐標系的位姿關系可以從機器人系統獲得。因此本文需要依次進行雙目相機標定、TCP 標定及手眼標定。通過雙目標定得到相機的內外參,從而確定相機 坐標系,因此需要優先進行。在本文所述的焊縫尋位系統中,以焊槍末端作為機械臂的 工具中心點 TCP,通過 TCP 標定即可得到系統的工具坐標系相對機器人坐標系的位姿 關系。最后通過手眼標定實現相機坐標系相對工具坐標系的位姿轉換,從而完成整個 系統的坐標轉換,如圖 2-2 所示。 

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