[发明专利]基于三维视觉信息的网格结构工件焊缝定位方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于三维视觉信息的网格结构工件焊缝定位方法及系统，对获取的点云数据进行预处理；利用直线拟合的方式处理预处理后的点云数据，得到相对于每一根钢筋的线段，并离散化处理；依据相机坐标系对拟合的线段进行分类，计算相应的公垂线以及垂足，计算钢筋交叉点的间隙大小及间隙中心点，依据计算结果规划焊接轨迹；迭代进行计算和规划焊接轨迹，直到找到所有钢筋交叉形成的焊缝并形成最终焊接轨迹。

技术领域

本发明属于网格结构工件焊缝定位技术领域，具体涉及一种基于三维视觉信息的网格结构工件焊缝定位方法及系统。

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。

随着社会经济高速发展，基础设施建设加快，以焊接钢网为代表的网格结构工件应用数量逐渐增加。网格结构工件的焊缝位于两根钢筋的十字交叉位置，在人工焊接过程中，需要将横竖两层钢筋搭接固定好再进行焊接，由于交叉位置接触面积小，人为因素影响大，导致焊接的质量难以把控。

另外，焊接技术工人短缺，人工成本增加，使得生产效率大打折扣。

正是因为人工焊接存在着上述缺陷，很多技术领域领域，尤其是精密加工领域开始使用机器人自动化焊接。对于特定结构的焊接，目前通用方法是在焊接过程，利用具有一定定位精度的夹具辅助定位，再经过对机器人进行精密路径规划以保证焊接质量。这种焊接过程没有对焊缝进行直接定位，而是依赖于高精度工具，对于工具要求高，投入成本高，且较难控制。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于三维视觉信息的网格结构工件焊缝定位方法及系统，本发明能够实现对网格结构的工件焊缝进行定位，降低了对工件夹具的精度要求，提高了焊接效率。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种基于三维视觉信息的网格结构工件焊缝定位方法，包括以下步骤：

对获取的点云数据进行预处理；

利用直线拟合的方式处理预处理后的点云数据，得到相对于每一根钢筋的线段，并离散化处理；

依据相机坐标系对拟合的线段进行分类，计算相应的公垂线以及垂足，计算钢筋交叉点的间隙大小及间隙中心点，依据计算结果规划焊接轨迹；

迭代进行计算和规划焊接轨迹，直到找到所有钢筋交叉形成的焊缝并形成最终焊接轨迹。

作为可选择的实施方式，对获取的点云数据进行预处理的具体过程包括：对获取的点云数据依次进行滤波处理和聚类处理，得到无噪点的点云簇。

作为可选择的实施方式，预处理过程中先进行无关点云移除和噪点处理再进行滤波处理或点云稀疏处理。

作为可选择的实施方式，离散化处理后，将每根钢筋线段离散为点云储存。

作为可选择的实施方式，计算公垂线的具体过程包括：

依据相机坐标系对拟合直线进行分类，在相机坐标系下，遍历所有线段，判断线段为横向还是纵向，根据得到的线段点云，进行横竖分组，并用向量进行表示；

从横竖点云组中任选一横线段点云和一纵线段点云，标记线段的端点，依据端点坐标和线段长度，计算确定公垂线与垂足。

作为可选择的实施方式，计算钢筋交叉点的间隙大小及间隙中心点的具体过程包括：

在相机坐标系中，设沿Z轴方向距原点距离大于设定值的为下钢筋，距离小于预设值的为上钢筋，根据点云空间位置关系判断交叉的横线段和竖线段的上下关系；

确定公垂线段偏移上方线段所代表钢筋的半径所得点，根据空间位置在上的钢筋半径、空间位置在下的钢筋半径，计算钢筋间的间隙。