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焊接机器人双目视觉系统跟踪控制和执行系统

时间：2017-06-21 来源：机器人在线阅读：7890

(1)跟踪控制系统

跟踪控制系统主要由计算机、PLC控制器、电机驱动器、感知算法和控制算法等组成。计算机主要完成各坐标系的建立、三维焊缝曲线建模、机械臂末端位姿计算、机械臂逆运动学求解等问题;PLC控制器和电机驱动器主要实现对关节电机的驱动控制;感知和控制算法主要是跟踪控制系统中采用的算法，例如:速度和位置双闭环控制算法，焊缝图像提取算法等。

跟踪控制系统是双目焊接机器人系统的一个重要组成部分，它主要通过双目视觉系统提取的焊缝特征以及三维曲线焊缝进行建模，经过路径规划获得焊接机器人下一个运动周期的位姿，通过对四轴机械臂进行逆运动学求解计算各个关节的运动给定值，并对各个关节采用位置和速度双闭环控制，实现焊接机器人对三维曲线焊缝的精确定位与焊接作业。系统实现的具体步骤为:双目视觉系统每次采集图像的同时向计算机发出读取机器人末端手臂位姿的命令，计算机返回末端手臂当前的位姿参数;对立体匹配并经过三维重建的焊缝特征点每一段进行最小二乘拟合，得到拟合曲线;根据拟合曲线和末端手臂的位姿参数得到焊缝特征点在机器人末端坐标系下的位置;根据目标路径规划算法使焊枪沿着焊缝轨迹移动;利用速度与位置双闭环控制算法使焊接机器人精确完成焊接作业，其流程如图2.3所示。

(2)执行机构

执行机构是由可上下、左右、前后和旋转的四轴机械臂以及手部焊枪组成的运动执行装置。四轴的机械臂每个关节均采用的是驱动减速为一体的电机组成，由PLC和电机驱动器控制，通过对计算机传输过来的数据进行运动参数计算，将指令传输到各个电机驱动器中，实现机械臂各关节对焊缝的跟踪，利用手部焊枪进行移动焊接，其主要使用速度与位置双闭环控制算法，算法结构如图2.4所示。