焊接机器人空间角焊缝和平焊缝姿态矩阵的建立

式中，n, o, a三列元素分别为焊缝坐标系X, Y, Z轴单位方向向量在世界坐标系三个方向上的投影。根据坐标系的正交性，离线编程系统在提取位姿矩阵信息时只需用两个一维数组分别存储X轴和Z轴的单位方向向量信息。 注意，若角焊缝和平焊缝为开破口焊缝则原点0取值为焊缝间隙的中间点。此时焊缝的坐标系如图4-6所示。 4.4.2任意空间曲线焊缝姿态矩阵的建立 在空间曲线焊缝中，当前焊缝点的位姿随空间曲线的位置的改变不断变化，建立离散的焊缝点坐标系的方法有三种，具体如图4-7所示。

对比上述三种焊缝坐标系的建立方法，图4-7(a)的方法运算操作最复杂，且仅适用于规则实体相交的焊缝位姿坐标系建立，图4-7(c)中坐标系建立计算虽然方便准确但是对于姿态矩阵的实际应用调整缺乏柔性，图4-7(b)中三角形面片的确定可以灵活的选择，综合考虑，本文选择图4-7(b)的方法来建立焊缝姿态坐标系。 按照4.4.1节中焊缝姿态矩阵元素与曲线焊缝坐标系方向向量的对应关系，同理可 以建立空间曲线焊缝的姿态矩阵。 4.4.3焊缝路径关键点位姿矩阵与焊缝的空间描述 根据4.4.1和4.4.2中建立的焊缝关键路径点位置矩阵和姿态矩阵，将它们用一个4x4的矩阵来表示，即可建立焊缝路径关键点的位姿矩阵，该矩阵与机器人位姿矩阵的描述一致。 焊接机器人进行焊接时常需要将焊缝调整到良好的焊接位置。焊缝的调整过程实际上就是变换焊缝关键点空间姿态矩阵的过程。矩阵R便于进行位姿调整时的运算，然而不利于用户指定焊缝空间位置的调整角度。为了解决这个问题通常情况下，用焊缝倾角、焊缝转角和焊缝偏角来描述焊缝信息。 焊缝倾角:焊缝轴线与世界坐标系XY平面的夹角。 焊缝转角:世界坐标系的Z轴与焊缝两侧平面的等平分面的夹角。 焊缝偏角:焊缝轴线与世界坐标系XZ所在平面形成的夹角。

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