在空间探索，水下施工，核电站修复等极限环境下的焊接任务，操作者不能身临现 场，完成焊接作业一定要采用遥控。遥控焊接指操作者不在焊接现场，采用遥操作机器人焊接 系统或者自动化焊接设备完成的远程焊接。示教再现是传统机器人焊接的主要作业方式， 同样遥控示教也是实现遥控焊接的关键技术。在传统的示教中，如果示教焊缝轨迹为空间 曲线，仅对路径上任意示教点，也需要多次调整焊枪的位置和姿态，示教时间甚至比焊接的 时间还要长。采用立体视觉辅助进行遥控示教时，操作者一定要保持在底层控制环中，通过立 体视觉系统全神贯注的用手控器调整焊枪位姿，长时间通过立体图像观察焊接现场，操作 者容易疲劳，尤其对于空间曲线焊缝，通过设定大量的示教点来保证机器人轨迹运动精度， 需要频繁的调整焊枪姿态，并保持操作者_手控器_远端摄像机_焊枪_机器人本体互 相之间的位置感，否则容易误操作或发生碰撞。现有的遥控示教方法难以完成复杂焊缝的 遥控示教。

  本发明的目的是未解决遥控焊接中难以完成的复杂焊缝的遥控示教、以及示教 中焊枪的位置和姿态调整耗时长问题，提出了一种用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控 示教方法。

  步骤一 系统初始化首先选定本地端的中央监控人机界面作为客户端登陆到作 为服务器的远端机器人控制器，系统初始化，包括空间鼠标的初始化，通讯参数初始化，立 体视觉系统初始化和宏观视觉系统初始化，在中央监控人机界面设置系统工作在遥控示教 状态； 步骤二 焊缝接头类型设定手动调节宏观变焦摄像机和第二可控云台改变视 野，通过宏观视觉显示器观察远端的焊接环境，手动控制空间鼠标发送增量值数据给机器 人控制器，引导焊枪到工作平台附近，通过佩戴液晶光闸眼镜，调整第一可控云台和双目 CCD摄像机来观测焊接作业空间，得到具有精细的深度感的视觉信息，根据观测的焊缝信息 在中央监控人机界面中设置焊缝接头类型，并通过工业以太网传给激光视觉跟踪控制器以 调用相应的焊缝CAD模型库的图像处理模块，手动控制空间鼠标发送增量值数据给机器人 控制器，引导焊枪到焊缝一端上方距焊缝20—-30mm附近； 步骤三获取焊缝特征点命令激光视觉传感控制器对反射到激光视觉传感器工 作头中的CCD上的图像做处理，获得高密度的点描述的焊缝横截面轮廓，计算得到焊缝 特征点在激光视觉传感器坐标系下的位置Pf (x， z)，实现自动提取焊缝的特征点，并编码传 给机器人控制器8 ;

  在世界坐标系下的位置Pf(x， y， z) = TsXPf(x， z)，在中央监控人机界面中设定弧长，计算

  得到焊缝的示教点位置Ps (x， y， z)，调整焊枪的姿态为示教姿态，计算得到姿态& (a， b， c)，

  因此，焊缝示教点的位姿表示为A = Ps+I^，以此来实现自动获取焊缝的示教点； 步骤五记录形成示教点序列操作者操作空间鼠标的物理按键，分别设定速度、

  插补方式及引弧命令，按空间鼠标上的记录键记录，机器人控制器得到记录该示教点的命

  令后，进行逆运动学计算由Ti得到该示教位姿下的机器人的关节角Pi(e e2， e3， e4，

  9 5， 9 6)，并将Pi传给中央监控人机界面，写入遥控示教文件teleteach. tcf中； 步骤六判断示教点是否足够机器人控制器判断示教点是否足够，不能满足要

  求时重复步骤三-步骤五，直到焊缝示教点个数满足规定的要求，最后获得焊缝示教点序列p(pp

  P2，…，Pn) (1《n，为示教点个数); 步骤七遥控示教程序下载操作中央监控界面设定焊接电流、电压参数，存储到 teleteach. tcf中，并把此文件下载到机器人控制器中，如果执行空间鼠标的RUN命令 的物理按键，并通过中央监控界面启动焊接电源，机器人控制器则执行该示教程序完成焊 接； 步骤八示教结束。 本发明具有以下有益效果1.本发明的激光视觉传感辅助遥控示教方法能有效 弥补机械问题导致的误差，快速示教多种形式的焊缝，可完全用之实现遥控焊接；2.本 发明采用的是激光视觉传感器自动提取焊缝的特征点信息，经过程序处理得到示教点，调 整焊枪的位置和姿态这一操作的流程自动完成，大幅度的降低了示教难度，减轻了操作者工作强 度，提高了遥控焊接示教的效率和精度，节约大量的示教时间；3.本发明中的激光视觉传 感器仅用于特征点提取，不用于焊缝跟踪，激光视觉传感器的成本低，易于推广；4.本发明 具有通用性好、灵活性高和实用性强的特点，能适应V型、搭接、对接、角接等多种焊缝坡 口类型和各种各样的环境下的遥控示教。

  图1为本发明应用的遥控焊接装置示意图；图2为本发明视觉传感辅助遥控示教 的程序流程图；图3为激光视觉传感工作图；图4为激光视觉传感的三角测量原理图；图5 为遥控示教的工件为直径200mm的圆筒，焊缝为V型坡口的螺旋线焊缝，螺旋线度，得到激光视觉传感辅助遥控示教的过程曲线mm的工件分 别与厚度为3mm的钢板对接，焊缝为对接坡口的平面正弦曲线焊缝，采用现有遥控示教方 式和本发明的遥控示教方式的示教时间对比图，其中A为现有遥控示教方式的示教时间，B 为本发明的遥控示教方式的示教时间。

  一 结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的方法由以下步骤 实现 步骤一 系统初始化首先选定本地端的中央监控人机界面2作为客户端登陆到 作为服务器的远端机器人控制器8，系统初始化，包括空间鼠标4的初始化，通讯参数初始化，立体视觉系统初始化和宏观视觉系统初始化，在中央监控人机界面2设置系统工作在 遥控示教状态； 步骤二 焊缝接头类型设定手动调节宏观变焦摄像机16和第二可控云台15改 变视野，通过宏观视觉显示器1观察远端的焊接环境，手动控制空间鼠标4发送增量值数据 给机器人控制器8，引导焊枪17到工作平台11附近，通过佩戴液晶光闸眼镜5，调整第一可 控云台12和双目CCD摄像机13来观测焊接作业空间，得到具有精细的深度感的视觉信息， 根据观测的焊缝信息在中央监控人机界面2中设置焊缝接头类型，并通过工业以太网7传 给激光视觉跟踪控制器8以调用相应的焊缝CAD模型库的图像处理模块，手动控制空间鼠 标4发送增量值数据给机器人控制器8，引导焊枪17到焊缝一端上方距焊缝20-—30mm附 近； 步骤三获取焊缝特征点命令激光视觉传感控制器9对反射到激光视觉传感器 工作头18中的CCD上的图像做处理，获得高密度的点描述的焊缝横截面轮廓，计算得到 焊缝特征点在激光视觉传感器坐标系下的位置Pf (x， z)，实现自动提取焊缝的特征点，并编 码传给机器人控制器8 ; 步骤四计算得到焊缝示教点根据事先标定的传感器矩阵Ts，得到焊缝特征点在 世界坐标系下的位置Pf(x， y， z) = TsXPf(x， z)，在中央监控人机界面2中设定弧长，计算 得到焊缝的示教点位置Ps(x，y，z)，调整焊枪17的姿态为示教姿态，计算得到姿态Rr(a，b，

  C)，因此，焊缝示教点的位姿表示为A = Ps+I^，以此来实现自动获取焊缝的示教点；

  步骤五记录形成示教点序列操作者3操作空间鼠标4的物理按键，分别设定速 度、插补方式及引弧命令，按空间鼠标4上的记录键记录，机器人控制器8得到记录该示教 点的命令后，进行逆运动学计算由1\得到该示教位姿下的机器人10的关节角PJ e p e 2， e 3， e 4， e 5， e 6)，并将P,传给中央监控人机界面2，写入遥控示教文件teleteach. tcf中；

  步骤六判断示教点是否足够机器人控制器8判断示教点是否足够，不能够满足要 求时重复步骤三_步骤五，直到焊缝示教点个数满足规定的要求，最后获得焊缝示教点序列P (Pp P2，…，Pn) (1《n，为示教点个数); 步骤七遥控示教程序下载操作中央监控界面2设定焊接电流、电压参数，存储 到teleteach. tcf中，并把此文件下载到机器人控制器8中，如果执行空间鼠标4的RUN 命令的物理按键，并通过中央监控界面2启动焊接电源19，机器人控制器8则执行该示教程 序完成焊接； 步骤八示教结束。 其中步骤一中所述立体视觉系统由立体视觉显示器6和双目CCD摄像机13构成，

  自动提取焊缝的特征点是按如下方法得到的焊枪17固接在机器人10的第六关节上，激光

  视觉传感器工作头18与焊枪17固接，并事先标定，激光视觉传感器工作头18与焊枪17间

  的安装距离为25mm，工件14定位在工作平台11上，当激光视觉传感器工作头18工作时，激

  光视觉传感器工作头18中的激光发射器20发射的激光点通过激光视觉传感器工作头18中的棱镜21转换为激光线反射，通过激光视觉传感器工作头18中的滤镜 22打到激光视觉传感器工作头18中的CCD 23上，根据三角测量原理，激光束从发出点到工 件14表面之间的距离与在激光视觉传感器工作头18的CCD 23上成的像点到激光视觉传 感器工作头18的CCD 23中心点之间的距离近似线性函数关系。其它组成及步骤与具体实 施方式一相同。

  一种用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控示教方法，其特征在于所述方法由以下步骤实现步骤一系统初始化首先选定本地端的中央监控人机界面(2)作为客户端登陆到作为服务器的远端机器人控制器(8)，系统初始化，包括空间鼠标(4)的初始化，通讯参数初始化，立体视觉系统初始化和宏观视觉系统初始化，在中央监控人机界面(2)设置系统工作在遥控示教状态；步骤二焊缝接头类型设定手动调节宏观变焦摄像机(16)和第二可控云台(15)改变视野，通过宏观视觉显示器(1)观察远端的焊接环境，手动控制空间鼠标(4)发送增量值数据给机器人控制器(8)，引导焊枪(17)到工作平台(11)附近，通过佩戴液晶光闸眼镜(5)，调整第一可控云台(12)和双目CCD摄像机(13)来观测焊接作业空间，得到具有精细的深度感的视觉信息，根据观测的焊缝信息在中央监控人机界面(2)中设置焊缝接头类型，并通过工业以太网(7)传给激光视觉跟踪控制器(8)以调用相应的焊缝CAD模型库的图像处理模块，手动控制空间鼠标(4)发送增量值数据给机器人控制器(8)，引导焊枪17到焊缝一端上方距焊缝20-30mm附近；步骤三获取焊缝特征点命令激光视觉传感控制器(9)对反射到激光视觉传感器工作头(18)中的CCD上的图像进行处理，获得高密度的点描述的焊缝横截面轮廓，计算得到焊缝特征点在激光视觉传感器坐标系下的位置Pf(x，z)，实现自动提取焊缝的特征点，并编码传给机器人控制器(8)；步骤四计算得到焊缝示教点根据事先标定的传感器矩阵Ts，得到焊缝特征点在世界坐标系下的位置Pf(x，y，z)＝Ts×Pf(x，z)，在中央监控人机界面(2)中设定弧长，计算得到焊缝的示教点位置Ps(x，y，z)，调整焊枪17的姿态为示教姿态，计算得到姿态Rr(a，b，c)，因此，焊缝示教点的位姿表示为Ti＝Ps+Rr；步骤五记录形成示教点序列操作者(3)操作空间鼠标(4)的物理按键，分别设定速度、插补方式及引弧命令，按空间鼠标(4)上的记录键记录，机器人控制器(8)得到记录该示教点的命令后，进行逆运动学计算由Ti得到该示教位姿下的机器人(10)的关节角Pi(θ1，θ2，θ3，θ4，θ5，θ6)，并将Pi传给中央监控人机界面(2)，写入遥控示教文件teleteach.tcf中，从而实现自动获取焊缝的示教点；步骤六判断示教点是否足够机器人控制器(8)判断示教点是否足够，不能满足规定的要求时重复步骤三-步骤五，直到焊缝示教点个数满足要求，最后获得焊缝示教点序列P(P1，P2，…，Pn)(1≤n，为示教点个数)；步骤七遥控示教程序下载操作中央监控界面2设定焊接电流、电压参数，存储到teleteach.tcf中，并把此文件下载到机器人控制器(8)中，如果执行空间鼠标4的“RUN”命令的物理按键，并通过中央监控界面(2)启动焊接电源(19)，机器人控制器(8)则执行该示教程序完成焊接；步骤八示教结束。

  2. 根据权利要求1所述用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控示教方法，其特征是 步骤三和步骤五中所述机器人(10)具有六个自由度。

  3. 根据权利要求1所述用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控示教方法，其特征是 步骤三中自动提取焊缝的特征点是按如下方法得到的焊枪(17)固接在机器人(10)的第六关节上，激光视觉传感器工作头(18)与焊枪(17)固接，并事先标定，激光视觉传感器工 作头(18)与焊枪(17)间的安装距离为25mm，工件(14)定位在工作平台(11)上，当激光 视觉传感器工作头(18)工作时，激光视觉传感器工作头(18)中的激光发射器(20)发射的 激光点通过激光视觉传感器工作头(18)中的棱镜(21)转换为激光线)反 射，通过激光视觉传感器工作头(18)中的滤镜(22)打到激光视觉传感器工作头(18)中的 CCD(23)上，根据三角测量原理，激光束从发出点到工件(14)表面之间的距离与在激光视 觉传感器工作头(18)的CCD(23)上成的像点到激光视觉传感器工作头(18)的CCD(23)中 心点之间的距离近似线性函数关系。

  用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控示教方法，它涉及一种用于遥控焊接的遥控示教方法。本发明的目的是解决遥控焊接中难以完成的复杂焊缝的遥控示教、以及示教中焊枪的位置和姿态调整的耗时长问题。步骤一系统初始化；步骤二焊缝接头类型设定；步骤三自动获取焊缝特征点；步骤四计算得到焊缝示教点Ti＝Ps+Rr；步骤五记录形成示教点序列；步骤六判断示教点是否足够；步骤七遥控示教程序下载；步骤八示教结束。本发明用于遥控焊接。