工业界对提高焊接质量和效率有着强烈的需求,因此机器人焊接技术在制造业中应用越来越广泛。然而对于复杂轨迹的焊缝,被广泛应用的示教再现机器人存在编程繁琐、效率低以及示教精度主要取决于操作者的经验等问题。而离线编程由于缺乏对实际环境的检测,难以描述真实的三维空间而使焊接精度不理想。针对上述问题,本文对双目视觉机器人焊缝识别及轨迹规划展开研究,有助于提高机器人焊接精度及自动化水平。本文设计的机器人焊接系统包括线结构光为辅助标识的双目立体视觉平台、图像采集卡、6轴焊接机器人、工控机、焊机、焊枪和MCU通信模块。建立了基于双目立体视觉的焊接机器人系统模型,通过摄像机标定、图像畸变校正、双目立体视觉标定、手眼标定、系统测量实现和机器人TCP标定等步骤,实现了目标点的测量和焊接机器人焊枪的定位。本文开发了一种V型坡口曲线焊缝识别算法。首先,基于高斯图像金字塔、FFT和积分图原理,改进了NCC模板匹配算法,使其能快速找到最大相关匹配位置。然后,设计了一种两类几何分类器,以NCC系数、基准图像与模板图像的熵值绝对差值为特征来判别是否存在V型坡口曲线焊缝。本文提出了一种基于双目视觉的机器人自主轨迹规划算法。以最大相关匹配位置作为大致的焊缝初始位置,引导线结构光到该位置;提取线结构光在焊缝上形成的三个拐点;以弦线方向扫描焊缝,通过数据处理得到平滑的焊缝轨迹;建立焊缝动坐标系,使焊枪位姿与该坐标系逐点重合,实现了机器人轨迹规划。本文开发了基于双目视觉的机器人焊缝识别及轨迹规划的系统软件,并进行焊缝跟踪试验及焊接精度分析。本文研发的双目视觉机器人焊缝识别及轨迹规划算法可有效地用于曲线焊缝的识别和跟踪焊接,获得的曲线焊缝熔宽中心相对于坡口中心平均误差为0.5mm,满足曲线焊缝机器人焊接的要求。