[发明专利]一种基于线结构光视觉的空间相贯曲线焊缝结构建模方法

权利要求书

1.一种基于线结构光视觉的空间相贯曲线焊缝结构建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：焊缝接口线结构光条纹图像处理，提取条纹单像素中心线；

所述步骤一具体为：(1)调整机器人运动使线结构光条纹垂直于焊缝接口并读取其结构光条原始图像；(2)通过灰度化和高斯滤波进行图像预处理；(3)提取光条所在区域为图像感兴趣ROI区域，并对提取到的ROI图像进行二值化处理，获得条纹二值化图像；(4)选择8领域元素细化结构模型，并根据选定的结构元素对二值图像实现遍历细化运算，经过迭代获取条纹单像素中心线；

步骤二：基于斜率分析提取相贯曲线焊缝点组图像特征；

所述步骤二具体为：(1)构建线结构光条纹中心线的斜率变化曲线；(2)搜索斜率变化曲线的最大值及对应点序；(3)选择结构光条纹中心线曲边交点P^u及两曲边上与交点在邻近区域等距的两点M^u,W^u共同构成曲线焊缝单个局部位置的特征点组(P^u,M^u,W^u)，通过斜率变化曲线最大值对应点序邻近前后两侧局部区域点集的直线拟合，提取特征点组的图像坐标；

步骤三：建立焊缝曲线及其两侧曲面变化特征模型；

所述步骤三具体为：(1)相机-线结构光传感器参数标定；(2)控制机械臂运动，通过结构光分段扫描相贯管焊件的不同区域，按步骤一和步骤二分别进行各焊缝点的图像采集和局部图像特征提取，得到各焊缝特征点组的图像坐标(3)构建机器人焊接系统各坐标系之间的位姿变换关系矩阵；(4)计算各焊缝特征点组在对应相机坐标系下的三维坐标(5)计算各焊缝特征点组在机器人基坐标系下的三维坐标(6)建立焊缝曲线及其两侧曲面变化特征方程；

所述步骤三中的(6)具体为：对上述(5)形成的三个特征点集合{P_i^b}，和{W_i^b}(i＝1～N)采用Bspline曲线拟合分别建立焊缝曲线方程B_P(t)和对应形成焊缝的两侧曲面变化特征曲线方程B_M(t)和B_W(t)；

步骤四：确定焊枪控制位置和姿态；

所述步骤四具体为：(1)构建离散化的焊缝控制点坐标系：具体为：离散化焊缝曲线方程，确定离散焊缝控制点位置坐标序列；离散化两曲面变化特征曲线方程，得到离散后的曲面特征点序列；建立焊缝控制点指向对应的两曲面特征点方向矢量、控制点处切矢量与控制点坐标系各坐标轴方向矢量的运算关系，计算控制点坐标系各坐标轴的方向矢量；(2)依据具体焊接工艺要求确定焊枪坐标系相对于焊缝控制坐标系的变换关系参数，包括起弧前焊丝从导电嘴伸出的长度l、工作角α、行走角β和自转角γ；根据上述参数建立焊枪坐标系和焊缝控制点坐标系之间的转换关系，确定焊枪位姿。