[发明专利]基于三维视觉的柱面圆弧焊缝打磨轨迹生成方法及装置

权利要求书

1.基于三维视觉的柱面圆弧焊缝打磨轨迹生成方法，其特征在于，包括以下：

获取待加工工件位置的第一点云信息；

对所述第一点云信息进行预处理得到降噪后的目标工件点云信息；

对降噪后的目标工件点云信息进行拟合并提取焊缝信息，对所述焊缝信息进行拟合得到空间圆；

对所述空间圆进行拟合，得到初始的打磨轨迹；

基于初始的打磨轨迹求取最优机器人反解，并于关节空间下固定第六轴，得到最终打磨轨迹点。

2.根据权利要求1所述的基于三维视觉的柱面圆弧焊缝打磨轨迹生成方法，其特征在于，具体的，降噪后的所述目标工件点云信息通过以下方式获取，

通过直通滤波的方式去除所述第一点云信息中的环境信息；

利用高斯滤波进行降噪处理；

对降噪后的点云信息识别并去除其中的工作台平面所对应的点云信息，则剩余的点云即为降噪后的目标工件点云信息。

3.根据权利要求1所述的基于三维视觉的柱面圆弧焊缝打磨轨迹生成方法，其特征在于，具体的，对降噪后的目标工件点云信息进行拟合并提取焊缝信息，对所述焊缝信息进行拟合得到空间圆，包括以下，

对降噪后的目标工件点云信息进行拟合得到由部分点云形成的空间圆柱体以及其他点云，去除落在空间圆柱体上的所有点云，则剩下的点云即为焊缝点簇circle_P，再通过最小二乘的原理对所述焊缝点簇circle_P进行拟合得到空间圆，获得空间圆参数：半径circle_r、圆心circle_c、垂直圆弧所在平面单位向量circle_n。

4.根据权利要求3所述的基于三维视觉的柱面圆弧焊缝打磨轨迹生成方法，其特征在于，具体的，对所述空间圆进行拟合，得到初始的打磨轨迹，包括以下，

S410、空间圆的参数方程可以表如下，

p＝c+r*cos(θ)*a+r*sin(θ)*b(θ∈(-π,π])

其中，a为空间圆所在平面上的一单位向量，b为单位向量b＝N×a，p为空间圆上的点，r为空间圆半径，θ为cp和a所成角度，N为与圆所在平面垂直的单位向量；

S420、排序焊缝点簇circle_P中的点，确定弧度θ取值：

基于点簇circle_P拟合直线line1，直线方向向量为line1_N，取线上一超远点line1_p作为基点，分别计算circle_P中所有点与line1_p的距离，并基于距离对点排序，得到排序后的距离最远的两个点，分别为第一个点一级最后一个点这里计为p_start、p_end，计算θ：

S430、确定单位向量a，b：

记p1＝p_start-circle_c，p2＝p_start-p_end，p_direction＝p2×p1，

若|p_direction.norm()+circle_n|1，则a＝p1.norm()，b＝circle_n×a，a＝b×circle_n，

否则a＝(p_end-circle_c).norm()，b＝circle_n×a，a＝b×circle_n，

其中n.norm()作用为返回向量n的单位向量，

基于以上能够确定a、b，进而得到焊缝所对应的空间圆的数学表示为：

p＝circle_c+circle_r*cos(θ)*a+circle_r*sin(θ)*b(θ∈[0,θc])

S440、基于空间圆的数学表示以π/180的步长获取焊缝打磨轨迹点，记为轨迹点簇p_tr，计算轨迹点簇p_tr中每个点对应的法向量信息：p_tr_n[i]＝p_tr[i]-circle_c，基于此得到初始的打磨轨迹。

5.根据权利要求1所述的基于三维视觉的柱面圆弧焊缝打磨轨迹生成方法，其特征在于，具体的，基于初始的打磨轨迹求取最优机器人反解，并于关节空间下固定第六轴，得到最终打磨轨迹点，包括以下，

基于轴角形式分别求解每对点法向量对应无数解中的一个，最终得到初步的打磨轨迹，然后通过运动学反解求出关节空间下对应的最优关节状态，然后使每组解中第六个轴关节值固定为0，即可求出最终的圆弧焊缝打磨轨迹。