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焊接机器人视觉系统的标定方法

机器人视觉系统在焊缝识别和自主路径规划方面有很好的应用，机器人手眼标定的准确性直接影响焊接质量。根据摄像头安装方式的不同，手眼系统可分为手眼分离系统和手眼一体化系统。前者摄像头与机器人分离，摄像头固定在某个位置；后一个摄像机固定在机器人的末端臂上，并随机器人移动。传统的标定方法需要借助标定板来获得机器人、摄像机、焊枪和标定板坐标系之间的位置关系，坐标关系如图6所示。

图{B}是焊接机器人基座坐标系；{H}是末端焊枪的坐标系；{Q}是校准板的坐标系；{Y1}和{Y2}分别是手眼分离和手眼整合的相机坐标系；{H}是端焊枪的坐标系。手眼标定的目的是获得摄像机坐标系相对于机器人基座坐标系的变换矩阵。它们之间的矩阵变换有如下关系:

其中，焊枪坐标系相对于机器人基座坐标系的变换矩阵可以通过标定焊接机器人的刀具坐标系获得；标定板坐标系相对于焊枪坐标系的变换矩阵可以通过标定工件坐标系得到。通过摄像机外参考标定，可以得到表示摄像机坐标系相对于标定板坐标系的变换矩阵，从而实现焊接机器人视觉系统的标定。这种标定方法精度高，但操作过程复杂，在实际应用中有很多限制。

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