[发明专利]基于三维视觉信息的工件焊缝定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于三维视觉信息的工件焊缝定位方法，其特征是：包括以下步骤：

获取焊接场景的图像，获取三维视觉点云信息；

通过点云滤波算法对获取的初始点云信息进行预处理，得到工件点云；

通过焊缝提取算法进行焊缝点云提取，得到目标点簇；当焊缝为对接I型焊缝时，通过焊缝提取算法进行焊缝点云提取，得到目标点簇的具体过程包括：提取左面块与右面块的边缘线，根据一个点与其邻域内其他点在切平面内投影的向量夹角来选取边缘点，利用滑动质心法提取目标边缘，分别取左面块的右边缘与右面块的左边缘；

对目标点簇，利用奇异值分解算法直线拟合得到目标焊缝直线方程，得到目标焊缝轨迹。

2.如权利要求1所述的一种基于三维视觉信息的工件焊缝定位方法，其特征是：当焊缝为对接V型焊缝时，通过焊缝提取算法进行焊缝点云提取，得到目标点簇的具体过程包括：使用随机采样一致算法拟合平面参数,在工件点云中去除所得平面模型的所有内点，得到V型凹槽点云。

3.如权利要求1所述的一种基于三维视觉信息的工件焊缝定位方法，其特征是：选取边缘点的方法包括：三维点云投影至二维深度图像，在图像上提取边缘，再加入深度返还到三维数据，或，直接在点云中获取边缘点。

4.如权利要求1所述的一种基于三维视觉信息的工件焊缝定位方法，其特征是：当焊缝为端接接头焊缝时，通过焊缝提取算法进行焊缝点云提取，得到目标点簇的具体过程包括：利用主成分分析法计算点云法向量，通过法向量内积法判断焊缝目标点簇；遍历点云所有点为采样点，依次以其近邻点法向量内积大小判断是否为焊缝目标点，将焊缝目标点加入焊缝目标点集中。

5.如权利要求4所述的一种基于三维视觉信息的工件焊缝定位方法，其特征是：利用主成分分析法计算点云法向量的具体过程包括：在点云中选取采样点，取得采样点的近邻点，在近邻点集合中计算协方差矩阵，利用特征值分解求出协方差矩阵的特征值，以及对应的特征向量，将最小的特征值对应的特征向量作为该点的法向量，即采样点的近邻域法向量，遍历点云所有点为采样点，循环计算所有点云中点的法向量。

6.如权利要求1所述的一种基于三维视觉信息的工件焊缝定位方法，其特征是：通过点云滤波算法对获取的初始点云信息进行预处理的过程中，先进行无关点云移除和噪点处理再进行点云稀疏处理。

7.如权利要求1所述的一种基于三维视觉信息的工件焊缝定位方法，其特征是：对目标点簇，利用奇异值分解算法直线拟合得到目标焊缝直线方程，得到目标焊缝轨迹的具体过程包括：

根据目标点簇各点的平均坐标，拟合焊缝过点，焊缝方向等于最大奇异值对应的奇异向量，表示焊缝方程，确定焊缝的起始于终止点，得到焊缝轨迹。

8.一种基于三维视觉信息的工件焊缝定位系统，其特征是：包括：

点云信息获取模块，被配置为获取焊接场景的图像，获取三维视觉点云信息；

点云信息预处理模块，被配置为通过点云滤波算法对获取的初始点云信息进行预处理，得到工件点云；

目标点簇提取模块，被配置为通过焊缝提取算法进行焊缝点云提取，得到目标点簇；当焊缝为对接I型焊缝时，通过焊缝提取算法进行焊缝点云提取，得到目标点簇的具体过程包括：提取左面块与右面块的边缘线，根据一个点与其邻域内其他点在切平面内投影的向量夹角来选取边缘点，利用滑动质心法提取目标边缘，分别取左面块的右边缘与右面块的左边缘；

焊缝轨迹确定模块，被配置为对目标点簇，利用奇异值分解算法直线拟合得到目标焊缝直线方程，得到目标焊缝轨迹。

9.一种电子设备，其特征是：包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-7中任一项所述的一种基于三维视觉信息的工件焊缝定位方法中的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征是：用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-7中任一项所述的一种基于三维视觉信息的工件焊缝定位方法中的步骤。