双目视觉焊接机器人的焊缝轨迹在线跟踪位置给定的机器人视觉控制
通过5.1节和5.2节已经完成了对空间中目标物体表面三维焊缝的建模，知道了焊缝模型与焊接机器人的相对位置，接下来就是控制焊接机器人焊枪进行焊接作业。本文的双目焊接机器人执行机构是由可上下、左右、前后、旋转运动的机械臂组成，机械臂各关节均由相应的PLC控制器所控制，计算机实时处理图像并进行逆运动学求解后将运动参数传给电机驱动器，使机械臂进行相应的运动。为了使焊接机器人能够精确的完成焊接流程，在整个焊接过程中需要实时的进行位置修正计算。
每次采集图像的同时，由计算机返回焊接机器人末端焊枪当前的位姿，可以求得焊枪此时在基坐标系下的坐标，设焊接机器人的运动速度为V，以一定的步长在拟合的空间直线上取点，得到其在直线各个点上的位置坐标，计算焊枪和各个点位置的相对位置误差并将其作为反馈信号传给PLC控制器，实现对焊缝的跟踪，其具体的控制流程如图5.3所示。
运动过程中机器人姿态调整
通常情况下，双目视觉焊接机器人在对目标焊缝进行焊接作业的过程中，焊枪尖需要垂直于焊缝且与焊缝保持固定的距离r，因此焊枪沿着焊缝进行移动时必须时刻调整焊枪的位姿，保证焊枪尖一直处于适当的位置。
焊接机器人在开始焊接工作时，必须确定好焊缝初始点，而焊缝初始点在三维空间下的坐标可以通过双目视觉原理计算得到，根据基坐标系与机器人末端坐标系的转换关系，可以求得该点在机器人末端坐标系下的坐标:
由(5-17)得:
其中:Xs1，Ys1，Ys1为焊缝初始点在机器人末端坐标系下的坐标，Xw1，Yw1，Zw1为焊缝初始点在基坐标系下的坐标，n, o,a,p表示当前情况下机器人的位姿。
这里以XOY平面的S形焊缝为例，设XOY平面内焊接初始段拟合的直线L1方程为ax + by = 1，焊缝初始点沿着L1移动一定的距离到达目标位置则:
其中a, b是己知的拟合直线的参数，ds为拟合直线L1上焊缝的长度。
以拟合直线L1上目标位置为圆心，以枪尖到焊缝之间的距离为半径，以起始段焊缝反方向画圆弧，以圆弧与拟合直线L1的延长线交点作为焊枪尖在基坐标系中的焊缝终结点位置，则:
其中:r为焊枪尖到焊缝的距离，是固定值，Xw2，Yw2， Yw2为在对拟合直线L1焊接时，焊缝终结点在基坐标系下的坐标。
而焊枪枪尖在焊接焊缝终结点时的坐标由机器人的位姿求取:
其中:Xwj1，Ywj1，Zwj1表示基坐标系下，焊枪尖在焊接焊缝初始点时的坐标，N为机器人的位姿变化矩阵。
焊缝终结点位置与枪尖目标位置之间的直线在XOY平面的投影与基坐标系的X轴方向的夹角为:
同理在焊接焊缝初始点时：
即焊枪在拟合直线L1上焊接时，需要沿着基坐标系的Z轴方向旋转Θjf2-θjf1的角度，从而保证焊接的姿态正确。当焊接完拟合直线L1时，求得机器人的当前位姿:
其中:(θjf2-θjf1）w表示焊枪在基坐标系下变化的角度，（θjf2-θjf1）s表示焊枪在机器人末端坐标系下变化的角度。
式(5-25)中，T表示焊接机器人沿着拟合直线L1焊接使用的时间，Vθ表示平均角速度。
焊接机器人焊枪姿态调整示意图如图5.4所示。同理，对于拟合的直线段L2，L3…同样可以进行相应的位置计算，实现了焊枪对目标物体表面整个焊缝的识别与跟踪。
由此知道了焊枪在焊接每一段焊缝时的起点位姿、角度，终点位姿、角度，在下章中可对每一段焊缝的路径进行规划，最终完成焊接作业。