[发明专利]平面对接工件焊接轨迹寻位方法和系统

说明书

本发明涉及平面对接工件焊接轨迹寻位方法和系统，包括以下步骤：获取待焊接工件所在平面的图像点云信息为初始点云，经预处理后，根据近邻点数将初始点云划分为平面点云和非平面点云；非平面点云经密度阈值过滤得到待焊接工件的边缘点点云，直线拟合边缘点点云得到两组基底；平面点云经聚类得到待焊接工件的平面点云；以待焊接工件的边缘点点云为基底进行基变换，在待焊接工件平面点云中得到工件左右两侧的焊缝边缘点；分别拟合两侧的焊缝边缘点，根据得到的两条拟合曲线获得中间线方程，即为焊缝的拟合方程，经插值处理得到焊接轨迹。利用焊接场景的点云图像，经处理后提取焊缝轨迹，实现对平面对接工件焊缝的寻位，提高了焊接效率。

技术领域

本发明涉及焊接定位技术领域，具体为平面对接工件焊接轨迹寻位方法和系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

平面对接工件是指待焊接工件位于平面上，焊缝为对接焊缝的工件，是焊接领域中经常使用的焊接方式，在建筑板材、桥梁、集装箱板、车厢板、大型机械等领域都有应用。在人工焊接的过程中，由于工人的技术等因素，容易导致最终焊接质量难以把控，随着人工成本的增加，生产效率不足难以满足需求。

为了能够解决人工焊接的缺点，机器人自动化焊接被引入。目前常用的自动化焊接方法中，会使用高精度的夹具将工件夹持定位，再通过对机器人进行人工示教以及路径规划。此种方法要求夹具的精度较高，同时平面焊缝的类型也较多，例如直线型、S型、带坡口以及不带坡口等多种类型，则需要根据不同的平面对接焊缝类型进行人工示教，对生产效率的提升作用有限。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供平面对接工件焊接轨迹寻位方法和系统，使用三维相机对焊接场景进行拍摄得到点云图像，经处理后从图像中提取焊缝点云经拟合后得到焊缝轨迹，实现对平面对接工件焊缝的寻位，降低了传统自动化焊接中对高精度夹具的要求，免除了繁琐的人工示教，提高焊接效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供平面对接工件焊接轨迹寻位方法和系统，包括以下步骤：

获取待焊接工件所在平面的图像点云信息为初始点云，经预处理后，根据近邻点数将初始点云划分为平面点云和非平面点云；

非平面点云经密度阈值过滤得到待焊接工件的边缘点点云，直线拟合边缘点点云得到两组基底；平面点云经聚类得到待焊接工件的平面点云；

以待焊接工件的边缘点点云为基底进行基变换，在待焊接工件平面点云中得到工件左右两侧的焊缝边缘点；

分别拟合两侧的焊缝边缘点，根据得到的两条拟合曲线获得中间线方程，即为焊缝的拟合方程，经插值处理得到焊接轨迹。

预处理包括，依次以初始点云中的每一个点为圆心，以设定半径进行近邻搜索，得到近邻点数。

根据近邻点数将初始点云划分为平面点云和非平面点云，包括，近邻搜索得到的点数等于点密度与近邻圆面积的乘积，则为平面点云。

根据近邻点数将初始点云划分为平面点云和非平面点云，还包括，近邻搜索得到的点数小于点密度和近邻圆的面积的乘积，则为非平面点云。

非平面点云经密度阈值过滤得到待焊接工件的边缘点点云，包括，通过设定的密度阈值遍历非平面点云，去除点云的边缘点，得到待焊接工件的边缘点点云。

平面点云经聚类得到待焊接工件的平面点云，包括，平面点云通过聚类得到三个聚类平面，根据背景平面的包围盒在水平面上的投影面积，去除平面点云中的背景平面，得到焊接工件的平面点云。

工件左右两侧的焊缝边缘点分别位于焊缝的两侧，形状与焊缝一致，并且相对于焊缝点左右对称。