本發(fā)明涉及機器人位姿計算領(lǐng)域，尤其涉及一種基于余量數(shù)據(jù)分析的機器人位姿求解方法。

背景技術(shù)：

1、鑄件在精加工之前需要對毛坯鑄件進行余量分析以及劃線工作?，F(xiàn)有的方式主要是通過人工手動計算余量并借助劃線高度尺進行劃線工藝。其缺點有效率低、無法進行精確的余量分析完全依靠人工經(jīng)驗、劃線精度低等問題。隨著三維測量技術(shù)的發(fā)展，非接觸式測量以其精度高、測量速度快、測量質(zhì)量高等優(yōu)勢在工業(yè)測量領(lǐng)域中越來越多的被應用，經(jīng)過測量后得到的數(shù)據(jù)通過和數(shù)模進行數(shù)據(jù)對齊，可以精確得到零件的余量分布情況，整個過程自動化程度高、數(shù)據(jù)結(jié)果精度高。

2、結(jié)合三維掃描數(shù)據(jù)余量分析以及工業(yè)機器人，利用余量分析得到的精確數(shù)據(jù)，可以將分析得到的劃線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到機器人坐標系下，但解析得到的數(shù)據(jù)無法直接給機器人使用，需要進行位姿的求解。

3、而目前并沒有一種能夠基于機器人精準位姿數(shù)據(jù)實現(xiàn)機器人劃線工藝，實現(xiàn)自動劃線的技術(shù)方案，并沒有一種基于余量數(shù)據(jù)分析的機器人位姿求解方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于余量數(shù)據(jù)分析的機器人位姿求解方法，利用數(shù)據(jù)處理軟件進行余量分析后得到的劃線數(shù)據(jù)，求解轉(zhuǎn)換為機器人的位姿數(shù)據(jù)，進而完成機器人劃線工藝，實現(xiàn)自動劃線。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種基于余量數(shù)據(jù)分析的機器人位姿求解方法，包括：

3、余量分析點云數(shù)據(jù)，獲取劃線點云數(shù)據(jù)，所述劃線點云數(shù)據(jù)包括所有第一點坐標數(shù)據(jù)以及每一第一點坐標數(shù)據(jù)對應的第一法矢數(shù)據(jù)；利用公共坐標法轉(zhuǎn)換所有第一點坐標數(shù)據(jù)以及所有第一法矢數(shù)據(jù)，得到機器人坐標系下的所有第二點坐標數(shù)據(jù)以及所有第二法矢數(shù)據(jù)；

4、對于所有第二點坐標數(shù)據(jù)中的任一點，計算相鄰點之間的向量作為切向量，歸一化處理所有切向量，得到所有單位切向量；

5、從所有單位切向量中確定出每一單位切向量的切線方向絕對值最大值，從所有第二法矢數(shù)據(jù)中確定出每一第二法矢數(shù)據(jù)的法矢方向絕對值最大值，對于每一點，根據(jù)切線方向絕對值最大值以及法矢方向絕對值最大值，得到所述點對應的第三方向值，根據(jù)切線方向絕對值最大值、法矢方向絕對值最大值以及所述第三方向值，確定所述點的初始姿態(tài)數(shù)據(jù)，遍歷所有點，得到所有初始姿態(tài)數(shù)據(jù)；

6、利用預設(shè)旋轉(zhuǎn)矩陣處理所有初始姿態(tài)數(shù)據(jù)，得到tcp坐標系下的所有最終姿態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)所有第二點坐標數(shù)據(jù)以及所有最終姿態(tài)數(shù)據(jù)確定機器人坐標系下所有點的位姿數(shù)據(jù)。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的余量數(shù)據(jù)分析的機器人位姿求解方法，在余量分析點云數(shù)據(jù)，獲取劃線點云數(shù)據(jù)之前，所述方法還包括：

8、利用結(jié)構(gòu)光三維掃描儀對目標鑄件進行掃描，獲取所述點云數(shù)據(jù)；

9、所述結(jié)構(gòu)光三維掃描儀包括線結(jié)構(gòu)光，或，面結(jié)構(gòu)光三維掃描儀。

10、根據(jù)本發(fā)明提供的余量數(shù)據(jù)分析的機器人位姿求解方法，所述利用公共坐標法轉(zhuǎn)換所有第一點坐標數(shù)據(jù)以及所有第一法矢數(shù)據(jù)，得到機器人坐標系下的所有第二點坐標數(shù)據(jù)以及所有第二法矢數(shù)據(jù)，包括：

11、

12、其中，pcami為所有第一點坐標數(shù)據(jù)，ncami為所有第一法矢數(shù)據(jù)，r為3×3的旋轉(zhuǎn)矩陣，t為3×1的平移矩陣，probi為所有第二點坐標數(shù)據(jù)，ni為所有第二法矢數(shù)據(jù)。

13、根據(jù)本發(fā)明提供的余量數(shù)據(jù)分析的機器人位姿求解方法，所述對于所有第二點坐標數(shù)據(jù)中的任一點，計算相鄰點之間的向量作為切向量，歸一化處理所有切向量，得到所有單位切向量，包括：

14、對于所有第二點坐標數(shù)據(jù)中的任一點，根據(jù)所述點的后一個點與所述點之間的向量差值，確定所述點的切向量；

15、遍歷所有點，得到所有點對應的每一切向量；

16、歸一化處理所有切向量，得到所有單位切向量，每一單位切向量包括x方向上的分量、y方向上的分量、z方向上的分量。

17、根據(jù)本發(fā)明提供的余量數(shù)據(jù)分析的機器人位姿求解方法，所述從所有單位切向量中確定出每一單位切向量的切線方向絕對值最大值，從所有第二法矢數(shù)據(jù)中確定出每一第二法矢數(shù)據(jù)的法矢方向絕對值最大值，包括：

18、對于每一單位切向量，根據(jù)所述單位切向量在不同方向上的分量絕對值，確定切線方向絕對值最大值，將切線方向絕對值最大值的方向確定為單位切向量方向；

19、對于每一第二法矢數(shù)據(jù)，根據(jù)所述第二法矢數(shù)據(jù)在不同方向上的分量絕對值，確定法矢方向絕對值最大值，將法矢方向絕對值最大值的方向確定為單位法矢向量方向。

20、根據(jù)本發(fā)明提供的余量數(shù)據(jù)分析的機器人位姿求解方法，所述根據(jù)切線方向絕對值最大值以及法矢方向絕對值最大值，得到所述點對應的第三方向值，包括：

21、在單位法矢方向為x，單位切向量方向為y的情況下，根據(jù)切線方向絕對值最大值ni以及法矢方向絕對值最大值tani，得到所述點對應的第三方向值ni×tani；

22、在單位法矢方向為x，單位切向量方向為z的情況下，根據(jù)切線方向絕對值最大值ni以及法矢方向絕對值最大值ni×tani，得到所述點對應的第三方向值tani；

23、在單位法矢方向為y，單位切向量方向為x的情況下，根據(jù)切線方向絕對值最大值tani以及法矢方向絕對值最大值ni，得到所述點對應的第三方向值ni×tani；

24、在單位法矢方向為y，單位切向量方向為z的情況下，根據(jù)切線方向絕對值最大值ni×tani以及法矢方向絕對值最大值ni，得到所述點對應的第三方向值tani；

25、在單位法矢方向為z，單位切向量方向為x的情況下，根據(jù)切線方向絕對值最大值tani以及法矢方向絕對值最大值ni×tani，得到所述點對應的第三方向值ni；

26、在單位法矢方向為z，單位切向量方向為y的情況下，根據(jù)切線方向絕對值最大值ni×tani以及法矢方向絕對值最大值tani，得到所述點對應的第三方向值ni。

27、根據(jù)本發(fā)明提供的余量數(shù)據(jù)分析的機器人位姿求解方法，利用預設(shè)旋轉(zhuǎn)矩陣處理所有初始姿態(tài)數(shù)據(jù)，得到tcp坐標系下的所有最終姿態(tài)數(shù)據(jù)，包括：

28、roti＝rtempi·r

29、其中，rtempi為所有初始姿態(tài)數(shù)據(jù)，roti為所有最終姿態(tài)數(shù)據(jù)，r為預設(shè)旋轉(zhuǎn)矩陣；

30、

31、其中，α為繞z軸的旋轉(zhuǎn)角度，β為繞y軸的旋轉(zhuǎn)角度，γ為繞x軸的旋轉(zhuǎn)角度。

32、根據(jù)本發(fā)明提供的余量數(shù)據(jù)分析的機器人位姿求解方法，所述根據(jù)所有第二點坐標數(shù)據(jù)以及所有最終姿態(tài)數(shù)據(jù)確定機器人坐標系下所有點的位姿數(shù)據(jù)，包括：

33、

34、其中，posi為機器人坐標系下所有點的位姿數(shù)據(jù)，probi為所有第二點坐標數(shù)據(jù)，roti為所有最終姿態(tài)數(shù)據(jù)。

35、第二方面，提供了一種基于余量數(shù)據(jù)分析的機器人位姿求解裝置，包括：

36、獲取單元，所述獲取單元用于余量分析點云數(shù)據(jù)，獲取劃線點云數(shù)據(jù)，所述劃線點云數(shù)據(jù)包括所有第一點坐標數(shù)據(jù)以及每一第一點坐標數(shù)據(jù)對應的第一法矢數(shù)據(jù)；利用公共坐標法轉(zhuǎn)換所有第一點坐標數(shù)據(jù)以及所有第一法矢數(shù)據(jù)，得到機器人坐標系下的所有第二點坐標數(shù)據(jù)以及所有第二法矢數(shù)據(jù)；

37、計算單元，所述計算單元用于對于所有第二點坐標數(shù)據(jù)中的任一點，計算相鄰點之間的向量作為切向量，歸一化處理所有切向量，得到所有單位切向量；

38、確定單元，所述確定單元用于從所有單位切向量中確定出每一單位切向量的切線方向絕對值最大值，從所有第二法矢數(shù)據(jù)中確定出每一第二法矢數(shù)據(jù)的法矢方向絕對值最大值，對于每一點，根據(jù)切線方向絕對值最大值以及法矢方向絕對值最大值，得到所述點對應的第三方向值，根據(jù)切線方向絕對值最大值、法矢方向絕對值最大值以及所述第三方向值，確定所述點的初始姿態(tài)數(shù)據(jù)，遍歷所有點，得到所有初始姿態(tài)數(shù)據(jù)；

39、處理單元，所述處理單元用于利用預設(shè)旋轉(zhuǎn)矩陣處理所有初始姿態(tài)數(shù)據(jù)，得到tcp坐標系下的所有最終姿態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)所有第二點坐標數(shù)據(jù)以及所有最終姿態(tài)數(shù)據(jù)確定機器人坐標系下所有點的位姿數(shù)據(jù)。

40、第三方面，提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)所述基于余量數(shù)據(jù)分析的機器人位姿求解方法。

41、本發(fā)明通過結(jié)構(gòu)光三維掃描儀獲取精確的點云數(shù)據(jù)，包括點的坐標和法矢數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為后續(xù)的計算提供了高精度的輸入，通過計算相鄰點之間的切向量并進行歸一化處理，進一步提高了姿態(tài)計算的準確性，利用切線方向絕對值最大值和法矢方向絕對值最大值來確定點的初始姿態(tài)，并通過預設(shè)旋轉(zhuǎn)矩陣進行調(diào)整，最終得到tcp坐標系下的精確姿態(tài)數(shù)據(jù)；

42、本發(fā)明適用于不同類型的結(jié)構(gòu)光三維掃描儀，包括線結(jié)構(gòu)光和面結(jié)構(gòu)光三維掃描儀，提高了系統(tǒng)的靈活性和兼容性，實現(xiàn)了從點云數(shù)據(jù)獲取到機器人位姿計算的自動化流程，利用矩陣運算和向量運算等數(shù)學工具進行數(shù)據(jù)處理，提高了計算效率，通過遍歷所有點并計算其位姿數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對點云數(shù)據(jù)的全面覆蓋和高效處理。