[发明专利]基于交互式的焊缝曲线提取与自动轨迹生成方法

权利要求书

1.基于交互式的焊缝曲线提取与自动轨迹生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对机器人视觉系统进行标定，建立焊接件的RGB-D图像的像素坐标与世界坐标系的三维坐标之间的数学映射关系；

S2：基于标定后的机器人视觉系统，提取光栅条纹图像的相位场分布，计算焊接件上物点的物点高度，建立物点高度与相位之间的数学映射关系；

S3：对焊接件上焊缝位置进行连续标注；

S4：设定兴趣区域，根据焊缝的标注痕迹获取焊接区域的最小包围盒，并提取标注痕迹的中心线，形成特征曲线；

S5：对所述特征曲线进行离散，生成路径点集合，并对所述路径点集合进行拟合，生成焊接轨迹；

S501：对所述特征曲线进行离散，并对离散后形成的离散点进行迭代计算，拾取路径点，得到路径点集合；

所述步骤S501得到路径点集合的具体方法为：

将所述特征曲线按照其曲线的曲率值进行离散，得到若干离散点；

取所述特征曲线的任一端的端点作为起始点，设定曲率误差阈值，自起始点开始迭代计算每一离散点的切向向量；

判断起始点的切向向量和与该起始点相邻的下一离散点的切向向量之差是否小于或等于误差阈值，若是，则拾取该离散点作为路径点，并以该路径点为起始点进行后续离散点的迭代拾取；否则将该离散点舍弃，并继续判断下一离散点与该起始点之间对应的差值与误差阈值的大小关系，直至所有离散点均判断完成，形成路径点集合；

S502：采用滑动轨迹方法依次对所述路径点集合中的路径点进行拟合，拟合出机器人的焊接轨迹；

所述步骤S502拟合出机器人的焊接轨迹的具体方法为：

设定每一周期内拟合的路径点总数，采用滑动方法将所述路径点集合中的路径点按照拾取时序进行拟合，在拟合的每一周期内舍弃上一周期拟合的路径点中时序在前的预定数量的路径点，并按时序新增从路径点集合中选取相同数量的路径点进行拟合，得到机器人最终的焊接轨迹。

2.根据权利要求1所述的基于交互式的焊缝曲线提取与自动轨迹生成方法，其特征在于，所述步骤S1建立焊接件的RGB-D图像的像素坐标与世界坐标系的三维坐标之间的数学映射关系的具体方法为：

采用带有预知位置点的标靶作为特征点提取图像，基于所述特征点在像素坐标系中的位置与所述特征点在世界坐标系中的坐标建立对应的数学映射关系，求解深度相机的内参数和外参数；所述特征点在像素坐标系中的位置与所述特征点在世界坐标系中的坐标之间的数学映射关系可表示为：

其中：Z_c为特征点在像素坐标系中的位置；(x_w,y_w,z_w)为特征点在世界坐标系中的坐标；(u,v)为特征点的图像坐标；为深度相机的内参数矩阵；M_w为外参数矩阵。

3.根据权利要求1所述的基于交互式的焊缝曲线提取与自动轨迹生成方法，其特征在于，所述步骤S2得到物点高度与相位值之间的数学映射关系的具体方法为：

S201：采用四步相移法并利用机器人视觉系统采集到四幅光栅条纹图像；

S202：对每一次相移的相移值进行赋值，计算区间相位值，并通过解相位方法得到完整的相位值，得到光栅条纹图像中的相位场分布；

S203：根据得到的相位场分布，计算焊接件上物点的物点高度，得到物点高度与相位值之间的数学映射关系。