機(jī)器人視覺伺服控制[3]是當(dāng)今智能機(jī)器人研究和發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的機(jī)器人控制方法相比，機(jī)器人視覺伺服控制具有精度高實(shí)時(shí)性好、靈活性高等眾多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)中得到更多的關(guān)注與應(yīng)用，驅(qū)使機(jī)器人技術(shù)向智能化方向發(fā)展。機(jī)器人視覺伺服控制因其自身的優(yōu)越性而在眾多領(lǐng)域中得以應(yīng)用，其中在機(jī)器人焊縫跟蹤領(lǐng)域應(yīng)用**廣泛。目前，基于視覺傳感器的機(jī)器人焊縫跟蹤控制方法主要包括兩種:視覺示教跟蹤與自動(dòng)跟蹤。視覺示教跟蹤指的是預(yù)先通過視覺傳感器檢測焊縫位置信息，然后指導(dǎo)離線編程系統(tǒng)完成軌跡規(guī)劃。
但是該方法不能消除在焊接過程中因熱變形而產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)誤差，因此容易導(dǎo)致跟蹤性能不佳。對于傳統(tǒng)的自動(dòng)跟蹤方法，機(jī)器人能夠通過視覺傳感器感知外部環(huán)境的變化，實(shí)時(shí)地調(diào)整自身姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)方向以較好地完成跟蹤任務(wù)。國內(nèi)外的學(xué)者已經(jīng)在這方面進(jìn)行了較多的研究。例如，Liu提出了一種基于激光視覺的機(jī)器人實(shí)時(shí)焊縫跟蹤方法[4]，Ma提出了一種針對薄板對焊的焊縫跟蹤方法。這些方法都表現(xiàn)出了較好的跟蹤精度和穩(wěn)定性，可是這些方法都只是適用于低速和焊縫近似為直線型的情況，在高速和焊縫為鋸齒形等非純直線型的情況下并沒有進(jìn)行討論[5]。關(guān)于控制方法魯棒性的研究，Kim曾指出一種具有魯棒性的基于視覺的焊縫跟蹤方法[6]，Huag也試圖利用新的算法來消除焊接過程中產(chǎn)生的飛濺和強(qiáng)光對圖像處理的影響[7]。國內(nèi)陳忠也提出了一種基于線激光視覺的機(jī)器人焊縫跟蹤魯棒控制方法[8]。縫的輪廓形狀、激光器和工業(yè)相機(jī)的位置關(guān)系均有十分密切的關(guān)系。而且，激光條紋的形狀偏差和不連續(xù)性與焊縫的深度息息相關(guān)。當(dāng)激光器和工業(yè)相機(jī)的位置關(guān)系經(jīng)過標(biāo)定目保持不變時(shí)，焊縫輪廓的空間信息可通過激光條紋的圖像坐標(biāo)來獲得