畢業(yè)設計 (論文 ) 外文翻譯 英文翻譯題目一： 學 院 名 稱： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 姓 名： 指 導 教 師： 英文題目一 譯內(nèi)容 全文 指導教師評語 文章主要意思翻譯地基本準確，專業(yè)術語基本正確。 指導教師簽字： 2010 年 2 月 25 日 關節(jié)機器人對基于視覺反饋控制的激光焊接的焊縫追蹤 摘要 ：激光焊接對于機器人軌跡精度有相當高的要求。為了提高機器人激光焊接時的動態(tài)軌跡精度，人們基于立體視覺反饋控制的原理提出一種新的三維焊縫追蹤的方法。這種方法建立了一種可視反饋控制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中有兩個集中于一點的相機被安裝在工業(yè)機器人的后面。人們建造了一種具有坐標系統(tǒng)的工具以便把機器人最終環(huán)節(jié)的位置轉移到該工具上。人們提出了一種 移方法，這種方法是利用雙目望遠鏡可視技術和一種逐行選配 的修改法則來計算激光焦點和焊縫的位置，它使得激光焦點和焊縫之間的動態(tài)軌跡錯誤可以計算出來。人們最終控制機器人的移動，并且在機器人運動學的基礎上盡可能減少運動軌跡的錯誤。實驗結果表明，這種方法能有效改善用于激光焊接的工業(yè)機器人的運動軌跡的精度。 關鍵詞 ：工業(yè)機器人，視覺反饋，焊縫跟蹤，軌跡精度。 1 引言 目前，賣給客戶的關節(jié)機器人僅僅能夠保證位置精度而不能保證運動軌跡。然而，隨著制造加工業(yè)的發(fā)展，一些高速和高精度的工作，例如激光焊接和切割，對軌跡精度有十分高的要求。此外，在嚴格地結構化環(huán)境下目前的工業(yè)僅能夠 在預定的命令下移動，這限制了他們的應用范圍。人們提出了許多研究計劃來改善機器人在人們所認識的環(huán)境下的能力。作為一個重要的測量方法，視覺對改善工業(yè)機器人在人們所認識的不同的環(huán)境下的能力起著重要作用。 參照文獻 1 ，人們以位置為基礎建造了一種具有可視伺服系統(tǒng)的工業(yè)機器人， 并且提出了一種運算法則，當事先知道物體一些特征點的距離時，利用這種法則就可以用一臺照相機估計出物體的位置和外形 。參照文獻 2 ， 基于 可視伺服結構，物體的平面移動軌跡實現(xiàn)了一種 方法 。參照文獻 3 ，有這樣一個問題：機器人最終環(huán)節(jié)的真實位置與人們用空間路徑規(guī)劃和圖像基礎控制的方法所預期的位置相差很遠 。參照文獻 4 ，人們開發(fā)了一種工業(yè)火焰跟蹤系統(tǒng)來切割視覺上的平面圖形。 T. （艾德 )： 機械手。焊接處。， 自動化、 62, 281 287,2007. 007 在本文中，為了改善激光焊接機器人移動軌跡的 準確度，在軌跡追蹤的過程中利用了用于焊縫識別 5的 移方方法，并且人們提出了一種改善過的運算法則以便更加精確地重建軌跡線和激光焦點。與此同時，人們巧妙的建立了一種工具坐標系使得工具轉移位置的計算容易而又快捷。人們在機器人運動學的基礎上計算機器人的改變位置，并最終控制機器人的移動以及盡可能的減少軌跡的錯誤。 2 激光焦點和軌跡線的三維重建 所建立的機器人視覺伺服系統(tǒng)的硬件如如 1 所示。一個激光加工工具和兩個相機安裝在關節(jié)機器人的后部。激光焦點和軌跡線在兩個照相機中顯示出來。 系統(tǒng)的控制結構如圖 2 所示， 系統(tǒng)的框架如圖 3 所示。其中， RE 機器人的基礎和最終效果結構 左右照相機的結構 T 工具的結構 M， N 需要焊接的激光焦點理想的點 T A， 照相機內(nèi)部與外部的參數(shù) 1,音響視覺坐標系，機器人手與之間坐標系的轉換矩陣 6，以及機器人的手與工具之間的相關坐標系都可以預先校正。 在兩個圖像中的激光焦點和軌跡線可以通過起點分割的方法和 。因為左右照相機中的圖像是相匹配的，所以基于音響視覺重建的原理，可以重建左照相機中激光焦點的位置。 參 照文獻 7,人們提出了一種線與線相匹配的方法來重建左右照相機中圖形的三維線段。實驗結果表明這種方法通常會產(chǎn)生錯誤，當照相機遠離所觀察的物體時，錯誤就會減少。原因是經(jīng)常用到小孔成像的模型。照相機越遠離物體，小孔成像的模型就越偏左。其公式為： 然而，為了改善圖像，使照相機遠離物體就不合適了。建立在不等式 們提出了一種改善過的線與線匹配的方法。 經(jīng)過改善的推測圖像的公式為： 0) 其中，（ （ y 一個圖素的寬與高， mm f 凸透鏡的焦距， 直線上一點的坐標系 在 空間直線的等式如下： 00X (2) 其中， (-線段上一點的坐標系， 被檢測線段的方向矢量， 制系統(tǒng)的提出是為了通過移動工業(yè)機器人來控制軌跡線上的激光焦點。為了控制機器人的運動，軌跡線上的起始激光焦點應預先計算出來。 因為，焊接線的曲率通常很小，所以，焊接線被近似的看成是由許多直線組成的。起始發(fā)現(xiàn)的問題變成計算直線中激光焦點 M 的起始點 N。構建一個覆蓋點 此，平面與軌跡線的交點就是起始點。 ) 其中，（ 激光焦點的坐標系， 過等式（ 3）就可以獲得 起始位置（ 3 轉 置計算 改變起始位置的坐標系，以及從 T的激光焦點，然后，通過 T中的陣在共同的空間中計算轉化后的坐標系。如下所示構建工具坐標系 T（如圖 2 所示）。 （ 1） 選擇激光焦點 為初始點， （ 2） 選擇激光束作為 纖維手電筒指向物體的焊接處， （ 3） 通過等式（ 4）來確定： /X ) （ 4） 通過等式（ 5）來確定： (5) 其中， 對 E中 描述 對 E中 描述 T中 換通過等式（ 6）來計算： （ 6） 在 T中 陣的計算與 E中的相似，唯一的區(qū)別在于用 代替 過這種方法，工具末端的轉置計算變成了機器人末端的轉置計算。這將更加容易和快捷。（ 轉置坐標系從 的坐標系到最后一點的坐標系。） 當開始追蹤時，保持機器人最終環(huán)節(jié)的方向不變。用 T中的 陣在共同的空間內(nèi)計算轉換位置： 16611 01 (7) 其中， i=1， 2， ,n） i 的轉換點 n 機器人焊接點的數(shù)目 T中的 陣 4 實驗與分析 實驗 結果表明軌跡檢測以及基于音響視覺的焊接機器人控制系統(tǒng)可以很好的用在軌跡識別，檢測和自動追蹤中。即時追蹤的錯誤少于 例如，兩塊鋼板緊緊地撞在一起而沒有產(chǎn)生溝槽，機器人末端的追蹤速度是20mm/s。焊縫（軌跡線）的位置和方向不能 預先知道。圖 3a 是追蹤前所拍攝的圖像。在圖像中有兩條短的白色平行線，它們是用來搜索的照相機的鏡頭下部的邊界；長的白色直線是通過 移方式所探測到的軌跡線，白色的圓點是激光焦點，黑色的方形點是激光焦點和通過音響視覺運算法則在 3 維空間中所計算出來的軌跡線的起點。圖 3b 所展示 的是追蹤結果的圖像，其中激光焦點已經(jīng)沿著焊接線移動到了其起點的位置。 （ a）追蹤前的圖像 （ b）追蹤后的圖像 圖 X,Y,Z 軸上的錯誤和追蹤到的空間距離上的錯誤如圖 4 所示。實驗結果表明X,Y,Z 軸上的錯誤的誤差小于 間距離上的錯誤的誤差小于 統(tǒng)不僅能夠自動的識別焊縫，并且在即時的軌跡追蹤和控制中滿足焊接的要求。 5 總結 在這篇文章中，人們提出了讓用于激光焊接的關節(jié)機器人進 行 3 維焊縫追蹤的方法，其基礎是音響視覺反饋控制。在例如激光焊接和切割的精密材料加工過程中，這種方法可以改善關節(jié)機器人動態(tài)軌跡的精確度。通過人們所提出的這種運算法則，軌跡線和激光焦點可以以三維視覺的方式重建。通過一個適當?shù)墓ぞ咦鴺讼担枰拇婀ぞ呖梢匀菀锥挚旖莸挠嬎愠鰜怼Ｔ跈C器人運動學的基礎上，人們控制機器人的最終運動，并盡可能的減少軌跡的錯誤。試驗結果表明這種方法可以有效的提高激光焊接機器人的軌跡精度，并且應用這種方法的系統(tǒng)可以滿足高精度軌跡追蹤的要求。 鳴謝 這項研究受到中國國家自然科學 基金會（編號： 50275083），以及用于高等教育博士計劃的研究基金（編號： 20020003053）的支持。 參考文獻 1. 以 3