在现代工业生产中，激光焊接是一项高精度、高效率的关键技术，它对焊接的精度和速度有着极高的要求。传统的激光焊接机器人在执行焊接任务时，虽然定位精度较高，但在实际应用中其运动轨迹精度却往往不能得到保证，这对于高速、高精度的激光焊接作业而言是不容忽视的问题。为解决这一问题，研究者提出了一种基于立体视觉的激光焊接机器人轨迹跟踪控制方法。
该方法的核心在于通过摄像机组成的视觉反馈控制系统，实时监测并校正焊接机器人的运动轨迹。具体而言，研究团队将摄像机安装在工业机器人的末端执行器上，利用摄像机捕捉激光焦点和焊缝线的图像信息，进而进行图像处理。在图像处理环节，采用了阈值分割方法来检测激光焦点，使用GPI方法快速识别出焊缝线。通过线-线匹配和双目立体视觉技术计算激光焦点和焊缝线的空间位置，可以得到激光焦点相对于焊缝线的误差。随后，结合机器人运动学原理，实时控制机器人的运动以消除误差，从而确保焊接轨迹的精准度。
该研究强调了视觉反馈在提升工业机器人环境感知能力方面的重要性。通过视觉系统，机器人可以感知并适应工作环境的变化，实现对焊接轨迹的精确控制。视觉伺服技术的应用，使机器人能够在执行焊接任务时，根据视觉系统的反馈信息，实时调整运动轨迹，以适应焊缝的实际位置和形状，保证焊接质量。
文章提到的关键技术还包括摄像机内外参数的标定、立体视觉坐标系的建立、机器人手-眼关系和手-工具关系的标定等。这些都是确保视觉系统能准确测量激光焦点和焊缝线空间位置，实现精确轨迹跟踪的基础。通过这些技术手段，可以在图像中准确找到激光焦点和焊缝线的位置，再通过坐标变换，获得工具坐标系下的位置信息，以此来控制机器人实现精确焊接。
在实际操作中，由摄像机拍摄激光焦点和焊缝轨迹图像，通过图像处理技术获取两者的位置信息。然后利用眼-手坐标变换和手-工具坐标变换，计算出在工具坐标系下的位置，控制机器人使得激光焦点能够准确地达到焊缝曲线上，并保持预定的焊接速度沿着焊缝移动。
文章还介绍了一些图像特征提取的方法。对于激光焦点，可以使用预设的灰度阈值将其与背景图像区分开来，再利用形心计算方法获得激光焦点的具体位置。对于焊缝曲线，由于其曲率较小，可以将其分解成若干直线段进行检测。这可以通过灰度投影积分法快速实现，该方法可以快速检测直线目标，并在搜索范围内快速确定直线段的位置。
通过视觉伺服系统，机器人得以实时获取焊接过程中的图像信息，并进行处理分析，最终实现对机器人焊接轨迹的精确控制。这种方法不仅能够提高焊接的质量和精度，而且还能适应复杂的生产环境，极大地提升了机器人的灵活性和自主性。这对于推动工业机器人技术的发展和应用具有重要的意义。
基于立体视觉的激光焊接机器人轨迹跟踪研究，不仅涉及机器人技术和视觉伺服系统的设计，还涉及到图像处理和机器人运动学的综合应用。该研究的成功实施，对于提升工业机器人的实际应用能力、满足现代化生产需求具有重要的推动作用。未来，随着相关技术的进一步完善和发展，可以期待这一技术将在更多领域中得到应用，从而推动工业自动化和智能化的不断进步。
