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专利号: 2021113185612
申请人: 扬州大学江都高端装备工程技术研究所
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于视觉SLAM的塑胚本体热板焊接熔融厚度的调整方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1)相机获取图像关键帧;

步骤2)视觉SLAM系统构建;

步骤3)基于平面几何进行自适应焊接位姿校正方法;

步骤4)机器人工作位姿输出;

所述步骤2)包括:

步骤2.1)机器人焊接初始位姿;

步骤2.2)帧间ORB特征点匹对;

步骤2.3)基于P3P的焊接机器人位姿估计;

步骤2.4)基于全局的SLAM后端优化;

步骤2.5)机器人场景地图融合;

所述步骤3)包括:

步骤3.1)基于遗传方法路径规划;

步骤3.2)基于焊接平面校正的机器人旋转位姿;

步骤3.3)基于焊接点到焊接头的校正机器人平移位姿;

步骤3.4)焊接工装平面是否与塑胚本体热板焊接平面干涉;判断为干涉,返回步骤

3.1);否则继续执行步骤4);

所述步骤2.1)包括:

步骤2.1.1)基于FAST方法提取角点;

步骤2.1.2)采用BRIEF特征描述子对特征点进行描述;

所述步骤2.1.1)具体方法流程为:

(1)在图像中选择一点设为像素p0,设该像素的灰度值为(2)设置灰度阈值记为

(3)取以像素p0为中心,半径为三个像素的Bresenham离散圆上的16个像素,记为p1‑p16;

(4)在选取的p1‑p16这16个像素中,如果存在连续N0个像素的灰度值与 之差的绝对值大于 则像素点p0就是角点,取N0=12;

(5)对图像中所有像素点重复以上步骤(1)‑(4);

所述步骤2.1.2)具体方法流程为:

(1)以像素p0为中心,取S×S的图像块作为邻域;S表示一个正方形图像块的边长;

(2)在邻域内按照高斯分布模式选取n0个点对,取n0=128;

T

(3)对于每一对像素点对(x,y),L(x)表示位于图像横向x=(u,v)处的像素亮度,(u,v)为像素坐标,τ表示为对像素亮度比较的结果:T

其中,L(y)表示位于图像纵向梯度y=(u,v) 处的像素亮度;

(4)BRIEF描述子表示为一个n0维的二进制码串:其中, 为n0个点对二进制码串函数,L为图像在第j个点对(xj,yj)处的像素亮度,τ为第j个点对(xj,yj)像素亮度比较的结果;

所述步骤3.2)包括对焊接机器人和相机硬件进行初始化操作;初始化完成后,相机检测待焊接平面Ω,法向量为 调整相机位姿,使得相机光心O与焊接点W的连线OW表示的向量 得到此时相机变换矩阵R1,设相机相对于焊接机器人的变换矩阵为R2,则机器人相对于焊接平面的旋转矩阵为R3;其中R3=R1R2;

所述步骤3.3)包括依据深度信息,已知相机镜头O到焊接点W距离为D1,相机镜头O到焊接头U距离为D2,相机镜头O到焊接平面WH的距离为D3,因此,基于焊接点到焊接头距离的校正机器人平移量为DΔ,记录当时的位姿(x11,x21,x31);x11,x21,x31分别为校正机器人平移位姿的X方向、Y方向和Z方向的坐标;

所述步骤3.4)包括运动轨迹规划中,设焊接工装平面记为α表示为a0x+b0y+c0 z+d0=0,面积为S1,塑胚本体热板焊接平面记为β表示为e0x+f0y+g0z+h0=0,面积为S2,其中平面α的法线向量为 d0≠0表示平面α为空间内的一般位置平面,平面β的法线向量为h0≠0表示平面β为空间内的一般位置平面;a0,b0,c0,d0为已知常数,并且a0,b0,c0不同时为零,(x,y,z)为平面上的一点的坐标,d0为平面的截距,e0,f0,g0,h0为已知常数,并且e0,f0,g0不同时为零,(x,y,z)为平面上的一点的坐标,h0为平面的截距;

联立求得直线方程为a1x+b1y+c1=0;a1,b1,c1为可求得的已知常数,并且a1,b1不同时为零;若该直线满足同时在焊接工装平面α和塑胚本体热板焊接平面β上,则判定为干涉,满足a1x+b1y+c1=0和a0x+b0y+c0z+d0=0的解在S1内且a1x+b1y+c1=0和e0x+f0y+g0z+h0=0的解在S2内,则重新规划路径,返回步骤3.1)。