CN105081623A - 自动化焊接的焊缝识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化焊接的焊缝识别方法，包括以下步骤：激光测距仪自身进行调平校正；通过机器人标志点对激光测距仪进行相对位置及相对姿态标定；通过激光测距仪对焊接机器人进行校准；利用激光测距仪，测得激光测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离，得到激光测距仪坐标系原点在机器人末端点坐标系中的坐标，根据坐标变换得到激光测距仪原点在世界坐标系中的坐标；利用激光测距仪通过距离变化检出焊缝在其坐标系中的坐标；通过坐标变换获得焊缝在世界坐标系中的坐标。本发明操作简单、稳定性好、经济。激光测距仪独立于被测机器人，其自身经过校正精度高，利用激光测距仪标定机器人，把机器人本身的测量误差屏蔽掉。

Description

自动化焊接的焊缝识别方法

技术领域

本发明涉及的是一种焊缝识别方法，具体的说是一种可实现自动化焊接的焊缝位置识别的方法。

背景技术

焊接作为“工业裁缝”，是工业生产中重要的加工手段，焊接质量对产品的质量有着重要影响。由于焊接环境差，采用自动焊接装备代替工人进行焊接，不仅可以改善工人的工作环境，而且还可以提高焊接效率。目前，尽管自动焊接装备，例如焊接机器人在生产中得到广泛应用，使得焊接质量得到了极大改善，有效提高了企业的劳动生产效率但在应用中仍然存在很多方面的问题，如何寻找并导引自动焊接装备接近焊缝是其中的首要问题之一。任何自动焊接装备进行焊接之前都要确定焊缝的位置，然后进行焊接。

现有技术主要是通过基于视觉的方法对焊缝进行识别与导引。自动焊接装备在焊接时，为了保证自动焊接装备能够准确到达焊接起始点进行焊接工作，其焊缝位置一般通过CCD摄像机对被焊工件进行图像采集、处理，最后把提取的图像特征信息通过通讯软件等一系列工具传送给自动焊接装备控制器，指导自动焊接装备进行焊接工作。这种识别焊缝起始位置的方法需要对焊缝图像进行处理，处理过程较为复杂，对软件方面要求较高，而且该种方法采用CCD摄像机对被焊工件进行图像采集，也不经济，而且在焊接环境恶劣的条件下精度难以得到保证。

发明内容

针对上述技术不足，本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种可靠的，简便的的焊缝位置识别方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：自动化焊接的焊缝识别方法，包括以下步骤：

(1)激光测距仪自身调平校正；

(2)通过机器人标志点对激光测量仪进行相对位置及相对姿态标定；

(3)通过激光测距仪对焊接机器人进行校准；

(4)利用激光测距仪测得激光测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离，得到激光测距仪坐标系原点在机器人末端点坐标系中的坐标；根据坐标变换得到激光测距仪坐标系原点在世界坐标系中的坐标；

(5)利用激光测距仪测得激光测距仪坐标系原点与焊缝起点/终点之间的距离，检出焊缝起点/终点在激光测距仪坐标系中的坐标；

(6)根据激光测距仪坐标系原点在世界坐标系中的坐标，将焊缝起点/终点在激光测距仪坐标系中的坐标通过坐标变换得到焊缝在世界坐标系中的坐标，完成机器人焊缝起点的识别。

所述激光测距仪自身进行调平校正包括以下步骤：

把机器人固定坐标系设置为世界坐标系{W}，在激光测距仪上建立激光测量坐标系{E}，调整测距仪使激光测距仪的X_E、Y_E两轴分别平行世界坐标系中的X_W、Y_W。

所述通过机器人标志点对激光测量仪进行相对位置及相对姿态标定包括以下步骤：

通过焊接机器人对激光测距仪所测目标点与激光测距仪原点的距离L进行校准，激光测距仪对自身的角度进行校准，激光测距仪自身的角度包括激光测距仪轴线与其X_E轴、Y_E轴正方向所形成的角度ɑ、β，得到激光测距仪的测量误差ΔL、Δɑ、Δβ。

所述通过激光测距仪对焊接机器人进行校准包括以下步骤：

通过激光测距仪校准机器人在世界坐标系{W}的X_W、Y_W、Z_W方向移动的距离，得到机器人末端点在X_W、Y_W、Z_W方向上的误差ΔX、ΔY、ΔZ。

所述利用激光测距仪测得激光测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离，得到激光测距仪坐标系原点在机器人末端点坐标系中的坐标；根据坐标变换得到激光测距仪坐标系原点在世界坐标系中的坐标包括以下步骤：

1)机器人末端点坐标系{T}为以机器人末端点为原点建立的一个与世界坐标系各轴平行的坐标系{T}；通过激光测距仪测量机器人末端点t与激光测距仪坐标系原点之间的距离L_t’，可得激光测距仪坐标系原点在机器人末端点坐标系{T}的位置：

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Te}}\\ Y_{\mathrm{Te}}\\ Z_{\mathrm{Te}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{L}_t\sin {\mathrm{\β}}_t\cos {\mathrm{\α}}_t\\ -L_t\cos {\mathrm{\β}}_t\\ L_t\sin {\mathrm{\β}}_t\sin {\mathrm{\α}}_t\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}({L_t}^{\′}+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\α})\\ -({L_t}^{\′}+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\β})\\ ({L_t}^{\′}+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]$

其中，L_t’、α_t’、β_t’分别为，当激光测距仪测量机器人末端点t时，测距仪测得的测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离、以及此时测距仪轴线与X_E、Y_E之间所形成的角度α_t’、β_t’；L_t、α_t、β_t分别为L_t’、α_t’、β_t’经过误差补偿后的值，即L_t＝L_t’+ΔL，α_t＝α_t’+Δα，β_t＝β_t’+Δβ；ΔL、Δɑ、Δβ为激光测距仪的测量误差。

2)激光测距仪坐标系原点在世界坐标系中的坐标为：

$\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{We}}\\ Y_{\mathrm{We}}\\ Z_{\mathrm{We}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Wt}}\\ Y_{\mathrm{Wt}}\\ Z_{\mathrm{Wt}}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Te}}\\ Y_{\mathrm{Te}}\\ Z_{\mathrm{Te}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Wt}}+L_t\sin {\mathrm{\β}}_t\cos {\mathrm{\α}}_t\\ Y_{\mathrm{Wt}}-L_t\cos {\mathrm{\β}}_t\\ Z_{\mathrm{Wt}}+L_t\sin {\mathrm{\β}}_t\mathrm{in}{\mathrm{\α}}_t\end{array}\right]\\ =\left[\begin{array}{c}({X^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔX})+({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\α})\\ ({Y^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔY})-({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\\ ({Z^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔZ})+({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]\end{array}$

其中L_t’、α_t’、β_t’分别为，当激光测距仪测量机器人末端点t时，测距仪测得的测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离，以及此时测距仪轴线与X_E、Y_E之间所形成的角度α_t’、β_t’；其中L_t、α_t、β_t分别为L_t’、α_t’、β_t’经过误差补偿后的值，即L_t＝L_t’+ΔL，α_t＝α_t’+Δα，β_t＝β_t’+Δβ；X_Wt’、Y_Wt’、Z_Wt’分别表示机器人输出的机器人末端点在机器人坐标系中的坐标值，X_Wt、Y_Wt、Z_Wt是对机器人输出值补偿后的值，即X_Wt＝X_Wt’+ΔX，Y_Wt＝Y_Wt’+ΔY，Z_Wt＝Z_Wt’+ΔZ；ΔL、Δɑ、Δβ为激光测距仪的测量误差。

所述利用激光测距仪测得激光测距仪坐标系原点与焊缝起点/终点之间的距离，检出焊缝起点/终点在激光测距仪坐标系中的坐标包括以下步骤：

通过激光测距仪测量焊缝起始点/终点与测距仪坐标系原点之间的距离L_S’；根据该距离、以及测距仪轴线与其X_E、Y_E轴之间的夹角α_s’、β_s’，得到焊缝起点在测距仪坐标系中的坐标分别为X_Es、Y_Es、Z_Es；

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Es}}\\ Y_{\mathrm{Es}}\\ Z_{\mathrm{Es}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}-L_s\sin {\mathrm{\β}}_s\cos {\mathrm{\α}}_s\\ L_s\cos {\mathrm{\β}}_s\\ L_s\sin {\mathrm{\β}}_s\sin {\mathrm{\α}}_s\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}-({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\α})\\ ({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\\ -({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]$

其中，ΔL、Δɑ、Δβ为激光测距仪的测量误差，分别为测距仪测得的距离静态误差、以及激光测距仪轴线与其X_E、Y_E轴正方向所形成角度的静态误差；

L_S’、α_s’、β_s’分别为，当激光测距仪测量焊缝起点/终点时，测距仪测得的测距仪坐标系原点与焊缝起点/终点之间的距离，以及此时测距仪轴线与X_E、Y_E之间所形成的角度α_s’、β_s’；L_s、α_s、β_s分别为L_s’、α_s’、β_s’经过误差补偿后的值，即L_s＝L_s’+ΔL，α_s＝α_s’+Δα，β_s＝β_s’+Δβ；ΔL、Δɑ、Δβ为激光测距仪的测量误差。

所述通过坐标变换得到焊缝在世界坐标系中的坐标包括以下步骤：

根据通过坐标变化得到焊缝起点/终点在在世界坐标系中的坐标值

$\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Ws}}\\ Y_{\mathrm{Ws}}\\ Z_{\mathrm{Ws}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{We}}\\ Y_{\mathrm{We}}\\ Z_{\mathrm{We}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Es}}\\ Y_{\mathrm{Es}}\\ Z_{\mathrm{Es}}\end{array}\right]\\ =\left[\begin{array}{c}({X^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔX})+({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\α})\\ ({Y^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔY})-({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\\ ({Z^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔZ})+({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}-({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\α})\\ ({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\\ -({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]\end{array}$

其中，X_Ws、Y_Ws、Z_Ws分别表示焊缝起点/终点在世界坐标系中的坐标值，X_Es、Y_Es、Z_Es分别表示焊缝起点/终点在测距仪坐标系中的坐标值，X_We、Y_We、Z_We分别表示激光测距仪坐标系原点在世界坐标系中的表示；

L_t’、α_t’、β_t’分别为，当激光测距仪测量机器人末端点t时，测距仪测得的测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离，以及此时测距仪轴线与X_E、Y_E之间所形成的角度；X_Wt’、Y_Wt’、Z_Wt’分别表示机器人输出的机器人末端点在机器人坐标系中的坐标值；

L_S’、α_s’、β_s’分别为，当激光测距仪测量焊缝起点/终点时，测距仪测得的测距仪坐标系原点与焊缝起点/终点之间的距离，以及此时测距仪轴线与X_E、Y_E之间所形成的角度；ΔL、Δɑ、Δβ为激光测距仪的测量误差。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明稳定性好。激光测距仪独立于被测机器人，其自身经过校正精度高，利用激光测距仪标定机器人，把机器人本身的测量误差屏蔽掉。

2.实现简单。只需要通过激光测距仪测量出其与被测点之间的距离，通过坐标变换就可以得到焊缝起点在世界坐标系中的坐标。

3.经济。该焊接机器人焊缝起始位置识别方法使用的激光测距仪，结构简单，而且经济。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为激光测距仪姿态调整装置的示意图；

图3为调整激光测距仪X_E、Y_E两轴分别平行世界坐标系中的X_W、Y_W的示意图；

图4a为校准激光测距仪示意图一；

图4b为校准激光测距仪示意图二；

图5为利用激光测距仪对机器人输出坐标进行校准示意图；

图6为通过激光测距仪对焊缝位置测量示意图。

具体实施方式

下面结合机器人焊接的实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明公开一种面向自动化焊接的焊缝识别方法，该方法以焊接机器人为例进行说明，主要是利用激光测距仪对焊缝位置进行识别的方法。如图1所示，该方法包括以下步骤：

(1)激光测距仪自身调平；(2)通过机器人标志点对激光测距仪进行相对位置及相对姿态标定；(3)利用激光测距仪对焊接机器人进行校准；(4)利用激光测距仪测得激光测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离，检出激光测距仪坐标系原点在机器人末端点坐标系中的坐标，根据坐标变换得到激光测距仪坐标系原点在世界坐标系中的坐标；(5)利用激光测距仪测得激光测距仪坐标系原点与焊缝起点之间的距离，检出焊缝起点在其坐标系中的坐标；(6)通过坐标变换获得焊缝在世界坐标系中的坐标，完成焊接机器人焊缝位置的标定，并将该坐标作为指令发给机器人。

本发明采用的装置包括测距仪及其运动执行机构、机器人、控制系统三部分组成，内置测距仪的安装盒固定于运动执行机构上，用于安装测距仪；测距仪、机器人通过控制系统进行信息传递。

测距仪选用的是武汉欧卡科技有限公司型号为INSIGHT‐200的激光测距仪，运动执行机构采用万向铰机构，如图2所示，由支架、十字轴和两台伺服电机组成，其中电机A安装在支架上，用于驱动十字轴，使整个十字轴以及安装在十字轴B轴上的电机B和测距仪安装盒一起绕A轴转动；电机B安装在十字轴B轴上，用于驱动测距仪安装盒，使测距仪安装盒绕着B轴转动；测距仪的轴线为其发射的光的光轴；测距仪轴线与B轴轴向中心线垂直，并且经过十字轴的中心；测距盒内安装测距仪以及45°反光镜，其中45°反光镜安装在测距仪的正下方，可拆卸；45°反光镜安装时，保证其与测距仪安装盒接触的直角边与A轴在测距仪安装盒底面上的投影垂直，测距仪的轴线与反光镜的一个直角边(反光镜与测距仪安装盒接触的直角边)垂直，且通过反光镜的斜边进行直角反射。

本发明的具体步骤如下：

(1)激光测距仪自身进行调平校正：调整激光测距仪的安装轴，使得激光测距仪的X_E、Y_E两轴分别平行世界坐标系中的X_W、Y_W。

如图3所示，测距仪坐标系原点E在测距仪光源处，在测距仪上建立测距仪坐标系，并表示为{E}，{W}表示世界坐标系，建立在机器人基座上与机器人固定坐标系重合。测距仪发出一束光，经45°反光镜反射之后得到的光束垂直于X_E和测距仪轴线形成的平面，并让这束光线照射在与世界坐标系X_WWZ_W平面平行的平面上X_W’W’Z_W’形成光斑p₁，调整测距仪装置的姿态，测距仪坐标系原点不动，使其绕Z_E轴转动，当测距仪测得的激光测距仪坐标系的原点E与X_W’W’Z_W’平面之间的距离L’的值不再减小时，记录标记此时的光斑p₂,说明此时X_EEZ_E与X_WWZ_W平行。此时调整激光测距仪的轴线与Z_W平行，在保持现有姿态不变的同时，使其绕着Y_E转动，当激光测距仪在与世界坐标系X_WWZ_W平面平行的平面X_W’W’Z_W’内形成光斑P₃到达Z_W轴方向的最低点时，说明激光测距仪的轴线Z_E已与Z_W平行。

(2)通过机器人标志点对激光测量仪进行相对位置及相对姿态标定：通过焊接机器人对测距仪所测目标点距离L进行校准，激光测距仪对自身的角度进行校准，激光测距仪自身的角度包括激光测距仪轴线与其X_E轴、Y_E轴正方向所形成的角度ɑ、β，可以得到激光测距仪的测量误差ΔL、Δɑ、Δβ。

如图4a所示，操纵机器人使其末端点与激光测距仪坐标系的原点E重合，即实际的测量距离L为0，此时，测距仪的输出值并不为0，那么此时测距仪的输出值即为L的静态误差ΔL；测距仪轴线与X_E正方向的夹角为ɑ，测距仪轴线与Y_E正方向的夹角为β。

如图4b所示，保持激光测距仪姿态不变，操纵机器人，使其末端点从激光测距仪坐标原点移开，标记地面上的光斑e₁，并记下此时测距仪测得的激光测距仪坐标系的原点E与光斑e₁之间的距离L₁，保持激光测距仪轴线与Y轴方向的夹角β不变，使测距仪绕Y_E轴转动，记录激光测距仪显示的角度，根据电机B转动的圈数，可以计算出测距仪轴线的转动角度ɑ’，把此时地面上的光斑标记为e₂，测得激光测距仪坐标系的原点E与光斑e₂之间的距离L₂，在L₁、L₂组成的直角三角形里，利用勾股定理计算出激光测距仪绕Y_E轴实际转动的角度

α＝arccos(L₁/L₂)

由此可以得到激光测距仪轴线与X_E之间形成的角度ɑ的静态误差

Δα＝a-α'

同理，调整激光测距仪使其发出的光线与水平面垂直，并记录此时地面上的光斑e₃，测得激光测距仪原点E与光斑e₃之间的距离L₃，保持激光测距仪轴线与X_E轴方向的夹角α不变，使测距仪绕X_E轴转动，记录激光测距仪显示的角度，计算出测距仪轴线的转动角度β’，把此时地面上的光斑标记为e₄，测得激光测距仪坐标系的原点E与光斑e₄之间的距离L₄，在L₃、L₄组成的直角三角形里，利用勾股定理计算出激光测距仪绕X_E轴实际转动的角度

β＝arccos(L₃/L₄)

由此可以得到激光测距仪轴线与Y_E之间形成的角度β的静态误差

Δβ＝β-β'

(3)通过激光测距仪对焊接机器人进行校准：由于机器人各关节之间存在传动等误差，通过激光测距仪校准机器人在X_W、Y_W、Z_W方向移动的距离，测得机器人末端点在X_W、Y_W、Z_W方向上的误差ΔX、ΔY、ΔZ；

如图5所示，机器人末端点沿X_E轴方向从R₁点直线移动至R₂，根据机器人坐标变化可以计算得到R₁R₂的距离X_R，与此同时，利用测距仪测得激光测距仪坐标系的原点E与R₁的距离L_R1’、与R₂的距离L_R2’，以及机器人末端点在R₁时测距仪轴线与X_E、Y_E轴所形成的角度ɑ₁’、β₁’，机器人末端点在R₂点时测距仪轴线与X_E、Y_E轴所形成的角度ɑ₂’、β₂’，根据以上参数在测距仪坐标系中测得机器人末端沿X_W轴方向实际移动的距离为X_E。

X_E＝|(L_R2'+ΔL)sin(β₂'+Δβ)cos(α₂'+Δα)-(L_R1'+ΔL)sin(β₁'+Δβ)cos(α₁'+Δα)|，

计算ΔX＝X_R-X_E，即是机器人在X_W方向上的静态误差，X_R为机器人测得的R₁R₂的距离；

同理，机器人末端点沿Y_E轴方向从R₃点移动至R₄，根据机器人坐标变化可以计算得到R₃R₄的距离Y_R,与此同时，利用测距仪测得激光测距仪坐标系的原点E与R_S的距离L_R3’、与R₄的距离L_R4’，以及机器人末端点在R₃时测距仪轴线与X_E、Y_E轴所形成的角度ɑ₃’、β₃’，机器人末端点在R₄点时测距仪轴线与X_E、Y_E轴所形成的角度ɑ₄’、β₄’，根据以上参数在测距仪坐标系中测得机器人末端沿Y_W轴方向实际移动的距离为Y_E。

Y_E＝|(L_R4'+ΔL)sin(β₄'+Δβ)cos(α₄'+Δα)-(L_R3'+ΔL)sin(β₃'+Δβ)cos(α₃'+Δα)|，

计算ΔY＝Y_R-Y_E，即是机器人在Y_W方向上的静态误差，Y_R为机器人测得的R₃R₄的距离；

同理，机器人末端点沿Z_E轴方向从R₅点移动至R₆，根据机器人坐标变化可以计算得到R₅R₆的距离Z_R,与此同时，利用测距仪测得激光测距仪坐标系的原点E与R₅的距离L_R5’、与R₆的距离L_R6’，以及机器人末端点在R₅时测距仪轴线与X_E、Y_E轴所形成的角度ɑ₅’、β₅’，机器人末端点在R₆点时测距仪轴线与X_E、Y_E轴所形成的角度ɑ₆’、β₆’，根据以上参数在测距仪坐标系中测得机器人末端沿Z_W轴方向实际移动的距离为Z_E。

Z_E＝|(L_R6'+ΔL)sin(β₆'+Δβ)cos(α₆'+Δα)-(L_R5'+ΔL)sin(β₅'+Δβ)cos(α₅'+Δα)|，

计算ΔZ＝Z_R-Z_E，即是机器人在Z_W方向上的静态误差，Z_R为机器人测得的R₃R₄的距离；

(4)利用激光测距仪测得激光测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离，可以计算得到激光测距仪坐标系原点在机器人末端点坐标系中的坐标，通过坐标变换得到激光测距仪坐标系原点在世界坐标系中的坐标：

如图6所示，以机器人末端点为原点建立一个与世界坐标系各轴平行的坐标系{T},在本步骤(4)中通过激光测距仪测量机器人末端点t与激光测距仪坐标系原点E之间的距离L_t’，此时，激光测距仪轴线与X_E、Y_E两轴形成的角度分别是α_t’、β_t’由此可得激光测距仪坐标系原点在{T}的坐标X_Te、Y_Te、Z_Te。

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Te}}\\ Y_{\mathrm{Te}}\\ Z_{\mathrm{Te}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{L}_t\sin {\mathrm{\β}}_t\cos {\mathrm{\α}}_t\\ -L_t\cos {\mathrm{\β}}_t\\ L_t\sin {\mathrm{\β}}_t\sin {\mathrm{\α}}_t\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}({L_t}^{\′}+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\α})\\ -({L_t}^{\′}+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\β})\\ ({L_t}^{\′}+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]$

其中L_t’、α_t’、β_t’分别为，当激光测距仪测量机器人末端点t时，测距仪测得的测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离，以及此时测距仪轴线与X_E、Y_E之间所形成的角度α_t’、β_t’。其中L_t、α_t、β_t分别为L_t’、α_t’、β_t’经过误差补偿后的值，即L_t＝L_t’+ΔL，α_t＝α_t’+Δα，β_t＝β_t’+Δβ。

X_we、Y_we、Z_we；X_wt、Y_wt、Z_wt表示由机器人输出的机器人末端点的坐标值，X_Te、Y_Te、Z_Te分别表示激光测距仪坐标系原点在机器人末端坐标系中的位置，那么激光测距仪坐标系原点在世界坐标系中可以表示为：

$\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{We}}\\ Y_{\mathrm{We}}\\ Z_{\mathrm{We}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Wt}}\\ Y_{\mathrm{Wt}}\\ Z_{\mathrm{Wt}}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Te}}\\ Y_{\mathrm{Te}}\\ Z_{\mathrm{Te}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Wt}}+L_t\sin {\mathrm{\β}}_t\cos {\mathrm{\α}}_t\\ Y_{\mathrm{Wt}}-L_t\cos {\mathrm{\β}}_t\\ Z_{\mathrm{Wt}}+L_t\sin {\mathrm{\β}}_t\mathrm{in}{\mathrm{\α}}_t\end{array}\right]\\ =\left[\begin{array}{c}({X^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔX})+({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\α})\\ ({Y^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔY})-({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\\ ({Z^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔZ})+({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]\end{array}$

其中L_t’、α_t’、β_t’分别为，当激光测距仪测量机器人末端点t时，测距仪测得的测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离，以及此时测距仪轴线与X_E、Y_E之间所形成的角度α_t’、β_t’；其中L_t、α_t、β_t分别为L_t’、α_t’、β_t’经过误差补偿后的值，即L_t＝L_t’+ΔL，α_t＝α_t’+Δα，β_t＝β_t’+Δβ；X_Wt’、Y_Wt’、Z_Wt’分别表示机器人输出的机器人末端点在机器人坐标系中的坐标值，X_Wt、Y_Wt、Z_Wt是对机器人输出值补偿后的值，即X_Wt＝X_Wt’+ΔX，Y_Wt＝Y_Wt’+ΔY，Z_Wt＝Z_Wt’+ΔZ。

(5)通过激光测距仪测量焊缝起始点与测距仪坐标系原点之间的距离,检出焊缝起点在测距仪坐标系中的坐标；根据测距仪测得的测距仪坐标系原点与起点之间的距离L_S’，以及此时测距仪与X_E、Y_E轴之间的夹角α_s’、β_s’，计算焊缝起点在测距仪坐标系中的坐标分别为X_Es、Y_Es、Z_Es；

如图6所示，激光测距仪发出的光线照射在焊缝外一点q上，通过调整电机A、电机B转动的角度，使光斑与焊缝起点s重合，此时测得激光测距仪坐标系原点E与起点s的距离L_S’以及角度ɑ_s’、β_s’，计算得焊缝在测距仪坐标系中的坐标X_Es、Y_Es、Z_Es。

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Es}}\\ Y_{\mathrm{Es}}\\ Z_{\mathrm{Es}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}-L_s\sin {\mathrm{\β}}_s\cos {\mathrm{\α}}_s\\ L_s\cos {\mathrm{\β}}_s\\ L_s\sin {\mathrm{\β}}_s\sin {\mathrm{\α}}_s\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}-({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\α})\\ ({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\\ -({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]$

其中L_S’、α_s’、β_s’分别为，当激光测距仪测量焊缝起点s时，测距仪测得的测距仪坐标系原点与焊缝起点之间的距离，以及此时测距仪轴线与X_E、Y_E之间所形成的角度α_s’、β_s’；L_s、α_s、β_s分别为L_s’、α_s’、β_s’经过误差补偿后的值，即L_s＝L_s’+ΔL，α_s＝α_s’+Δα，β_s＝β_s’+Δβ。

(6)通过坐标变换获得焊缝起点在世界坐标系中的坐标，完成机器人焊缝起点的标定，并将该坐标作为指令发给机器人：根据坐标变换，计算焊缝起点在世界坐标系中的坐标，根据激光测距仪原点在世界坐标系中的坐标，得到焊缝起点在世界坐标系中的坐标，控制系统将该坐标值作为指令发给机器人完成了焊缝起点的识别。

计算焊缝起点在世界坐标系中的坐标,由步骤(4)、(5)可知激光测距仪原点在世界坐标系中的坐标X_we、Y_we、Z_we和焊缝起点在激光测距仪坐标系中的坐标X_Es、Y_Es、Z_Es，根据坐标变换得到焊缝起点在世界坐标系中的坐标。

$\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Ws}}\\ Y_{\mathrm{Ws}}\\ Z_{\mathrm{Ws}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{We}}\\ Y_{\mathrm{We}}\\ Z_{\mathrm{We}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Es}}\\ Y_{\mathrm{Es}}\\ Z_{\mathrm{Es}}\end{array}\right]\\ =\left[\begin{array}{c}({X^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔX})+({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\α})\\ ({Y^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔY})-({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\\ ({Z^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔZ})+({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}-({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\α})\\ ({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\\ -({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]\end{array}$

其中，X_Ws、Y_Ws、Z_Ws分别表示焊缝起点在世界坐标系中的坐标值，X_Es、Y_Es、Z_Es分别表示焊缝起点在测距仪坐标系中的坐标值。

重复步骤(5)和(6)，同理测量焊缝终点，可以测得焊缝终点在世界坐标系中的坐标，把焊缝终点坐标作为指令发送给机器人，焊缝起止点的坐标确定之后，整条直线焊缝在世界坐标系中的位置也就确定了，后续通过对机器人进行离线编程等方法，完成整条焊缝的焊接。

按照上述事实例，即可很好的实现本发明。需要说明的是，在本说明书的知道下本领域技术人员所作出的任何等同替代方式，或明显变形方式均应在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.自动化焊接的焊缝识别方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)激光测距仪自身调平校正；

(2)通过机器人标志点对激光测量仪进行相对位置及相对姿态标定；

(3)通过激光测距仪对焊接机器人进行校准；

(4)利用激光测距仪测得激光测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离，得到激光测距仪坐标系原点在机器人末端点坐标系中的坐标；根据坐标变换得到激光测距仪坐标系原点在世界坐标系中的坐标；

(5)利用激光测距仪测得激光测距仪坐标系原点与焊缝起点/终点之间的距离，检出焊缝起点/终点在激光测距仪坐标系中的坐标；

(6)根据激光测距仪坐标系原点在世界坐标系中的坐标，将焊缝起点/终点在激光测距仪坐标系中的坐标通过坐标变换得到焊缝在世界坐标系中的坐标，完成机器人焊缝起点的识别。

2.根据权利要求1所述的自动化焊接的焊缝识别方法，其特征在于所述激光测距仪自身进行调平校正包括以下步骤：

把机器人固定坐标系设置为世界坐标系{W}，在激光测距仪上建立激光测量坐标系{E}，调整测距仪使激光测距仪的X_E、Y_E两轴分别平行世界坐标系中的X_W、Y_W。

3.根据权利要求1所述的自动化焊接的焊缝识别方法，其特征在于所述通过机器人标志点对激光测量仪进行相对位置及相对姿态标定包括以下步骤：

通过焊接机器人对激光测距仪所测目标点与激光测距仪原点的距离L进行校准，激光测距仪对自身的角度进行校准，激光测距仪自身的角度包括激光测距仪轴线与其X_E轴、Y_E轴正方向所形成的角度ɑ、β，得到激光测距仪的测量误差ΔL、Δɑ、Δβ。

4.根据权利要求1所述的自动化焊接的焊缝识别方法，其特征在于所述通过激光测距仪对焊接机器人进行校准包括以下步骤：

通过激光测距仪校准机器人在世界坐标系{W}的X_W、Y_W、Z_W方向移动的距离，得到机器人末端点在X_W、Y_W、Z_W方向上的误差ΔX、ΔY、ΔZ。

5.根据权利要求1所述的自动化焊接的焊缝识别方法，其特征在于所述利用激光测距仪测得激光测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离，得到激光测距仪坐标系原点在机器人末端点坐标系中的坐标；根据坐标变换得到激光测距仪坐标系原点在世界坐标系中的坐标包括以下步骤：

1)机器人末端点坐标系{T}为以机器人末端点为原点建立的一个与世界坐标系各轴平行的坐标系{T}；通过激光测距仪测量机器人末端点t与激光测距仪坐标系原点之间的距离L_t’，可得激光测距仪坐标系原点在机器人末端点坐标系{T}的位置：

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Te}}\\ Y_{\mathrm{Te}}\\ Z_{\mathrm{Te}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{L}_t\sin {\mathrm{\β}}_t\cos {\mathrm{\α}}_t\\ -L_t\cos {\mathrm{\β}}_t\\ L_t\sin {\mathrm{\β}}_t\sin {\mathrm{\α}}_t\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}({L_t}^{\′}+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\α})\\ -({L_t}^{\′}+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\β})\\ ({L_t}^{\′}+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}_t}^{\′}+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]$

其中，L_t’、α_t’、β_t’分别为，当激光测距仪测量机器人末端点t时，测距仪测得的测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离、以及此时测距仪轴线与X_E、Y_E之间所形成的角度α_t’、β_t’；L_t、α_t、β_t分别为L_t’、α_t’、β_t’经过误差补偿后的值，即L_t＝L_t’+ΔL，α_t＝α_t’+Δα，β_t＝β_t’+Δβ；ΔL、Δɑ、Δβ为激光测距仪的测量误差。

2)激光测距仪坐标系原点在世界坐标系中的坐标为：

$\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{We}}\\ Y_{\mathrm{We}}\\ Z_{\mathrm{We}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Wt}}\\ Y_{\mathrm{Wt}}\\ Z_{\mathrm{Wt}}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Te}}\\ Y_{\mathrm{Te}}\\ Z_{\mathrm{Te}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Wt}}+L_t\sin {\mathrm{\β}}_t\cos {\mathrm{\α}}_t\\ Y_{\mathrm{Wt}}-L_t\cos {\mathrm{\β}}_t\\ Z_{\mathrm{Wt}}+L_t\sin {\mathrm{\β}}_t\mathrm{in}{\mathrm{\α}}_t\end{array}\right]\\ =\left[\begin{array}{c}({X^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔX})+({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\α})\\ ({Y^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔY})-({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\\ ({Z^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔZ})+({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]\end{array}$

其中L_t’、α_t’、β_t’分别为，当激光测距仪测量机器人末端点t时，测距仪测得的测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离，以及此时测距仪轴线与X_E、Y_E之间所形成的角度α_t’、β_t’；其中L_t、α_t、β_t分别为L_t’、α_t’、β_t’经过误差补偿后的值，即L_t＝L_t’+ΔL，α_t＝α_t’+Δα，β_t＝β_t’+Δβ；X_Wt’、Y_Wt’、Z_Wt’分别表示机器人输出的机器人末端点在机器人坐标系中的坐标值，X_Wt、Y_Wt、Z_Wt是对机器人输出值补偿后的值，即X_Wt＝X_Wt’+ΔX，Y_Wt＝Y_Wt’+ΔY，Z_Wt＝Z_Wt’+ΔZ；ΔL、Δɑ、Δβ为激光测距仪的测量误差。

6.根据权利要求1所述的自动化焊接的焊缝识别方法，其特征在于所述利用激光测距仪测得激光测距仪坐标系原点与焊缝起点/终点之间的距离，检出焊缝起点/终点在激光测距仪坐标系中的坐标包括以下步骤：

通过激光测距仪测量焊缝起始点/终点与测距仪坐标系原点之间的距离L_S’；根据该距离、以及测距仪轴线与其X_E、Y_E轴之间的夹角α_s’、β_s’，得到焊缝起点在测距仪坐标系中的坐标分别为X_Es、Y_Es、Z_Es；

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Es}}\\ Y_{\mathrm{Es}}\\ Z_{\mathrm{Es}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}-L_s\sin {\mathrm{\β}}_s\cos {\mathrm{\α}}_s\\ L_s\cos {\mathrm{\β}}_s\\ L_s\sin {\mathrm{\β}}_s\sin {\mathrm{\α}}_s\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}-({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\α})\\ ({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\\ -({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]$

其中，ΔL、Δɑ、Δβ为激光测距仪的测量误差，分别为测距仪的测得的距离静态误差、以及激光测距仪轴线与其X_E、Y_E轴正方向所形成角度的静态误差；

L_S’、α_s’、β_s’分别为，当激光测距仪测量焊缝起点/终点时，测距仪测得的测距仪坐标系原点与焊缝起点/终点之间的距离，以及此时测距仪轴线与X_E、Y_E之间所形成的角度α_s’、β_s’；L_s、α_s、β_s分别为L_s’、α_s’、β_s’经过误差补偿后的值，即L_s＝L_s’+ΔL，α_s＝α_s’+Δα，β_s＝β_s’+Δβ；ΔL、Δɑ、Δβ为激光测距仪的测量误差。

7.根据权利要求1所述的自动化焊接的焊缝识别方法，其特征在于所述通过坐标变换得到焊缝在世界坐标系中的坐标包括以下步骤：

根据通过坐标变化得到焊缝起点/终点在在世界坐标系中的坐标值

$\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Ws}}\\ Y_{\mathrm{Ws}}\\ Z_{\mathrm{Ws}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{We}}\\ Y_{\mathrm{We}}\\ Z_{\mathrm{We}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Es}}\\ Y_{\mathrm{Es}}\\ Z_{\mathrm{Es}}\end{array}\right]\\ =\left[\begin{array}{c}({X^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔX})+({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\α})\\ ({Y^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔY})-({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\\ ({Z^{\′}}_{\mathrm{Wt}}+\mathrm{\ΔZ})+({L^{\′}}_t+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_t+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}-({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\cos ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\α})\\ ({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\cos ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\\ -({L^{\′}}_s+\mathrm{\ΔL})\sin ({{\mathrm{\β}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\β})\sin ({{\mathrm{\α}}^{\′}}_s+\mathrm{\Δ\α})\end{array}\right]\end{array}$

其中，X_Ws、Y_Ws、Z_Ws分别表示焊缝起点/终点在世界坐标系中的坐标值，X_Es、Y_Es、Z_Es分别表示焊缝起点/终点在测距仪坐标系中的坐标值，X_We、Y_We、Z_We分别表示激光测距仪坐标系原点在世界坐标系中的表示；

L_t’、α_t’、β_t’分别为，当激光测距仪测量机器人末端点t时，测距仪测得的测距仪坐标系原点与机器人末端点之间的距离，以及此时测距仪轴线与X_E、Y_E之间所形成的角度；X_Wt’、Y_Wt’、Z_Wt’分别表示机器人输出的机器人末端点在机器人坐标系中的坐标值；

L_S’、α_s’、β_s’分别为，当激光测距仪测量焊缝起点/终点时，测距仪测得的测距仪坐标系原点与焊缝起点/终点之间的距离，以及此时测距仪轴线与X_E、Y_E之间所形成的角度；ΔL、Δɑ、Δβ为激光测距仪的测量误差。