[发明专利]基于激光雷达的探伤机器人焊缝路径识别装置及方法

权利要求书

1.一种基于激光雷达的探伤机器人焊缝路径识别方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：

S1：获取激光雷达输出的原始数据，通过对原始数据进行数据处理得到激光雷达测量的距离数组；

S2：通过滤波函数进行各点距离数据的滤波，得到距离序列；

S3：通过高阶运算与焊缝位置确定函数进行焊缝位置的确定；

S4：根据步骤S3中得到的一二阶导数序列数值进行判断确定是否为焊缝特征，识别出焊缝位置；

S5：分别对一二阶导数运算各自求出位置信息，判断二者误差是否在规定范围，输出焊缝相对中心的偏移量，对焊缝的实际位置进行定位，供给探伤机器人的运动机构进行运动控制；

所述的步骤S1中原始数据获取具体包括以下步骤：

S11：主控制器接串口数据；

S12：根据通讯协议进行各部分数据提取；

S13：标定距离数组和空间位置；

S14：输出原始数据；

所述的步骤S3中高阶运算具体包括以下步骤：

S31：传入步骤S2中得到的滤波数据；

S32：对该序列相邻数据间做一阶求导和二阶求导运算，计算过程如下：

高阶数据运算如下:其中y1为一阶导数计算结果，y2为二阶导数计算结果；

S33：将求出的一阶导数序列和二阶导数序列存入相应的数组，输出高阶数据；

所述的步骤S4中焊缝识别具体包括以下步骤：

S41：分别对一阶导数序列和二阶导数序列进行数值判断，找到一阶导数序列和二阶导数序列中不为0的点，并记录下不为0的点的位置；

S42：对一阶导数序列提取两个相邻的不为0的一阶导数点，并判断这两位置下一阶导数数据符号是否相反用以确定是否为焊缝特征；对于二阶导数序列提取相邻的四个二阶导数不为0的点，并记录下该点的位置，判断其是否对称且位置连续；

S43：根据不为0的点在数组中的位置确定焊缝中心位置。

2.根据权利要求1所述的基于激光雷达的探伤机器人焊缝路径识别方法，其特征在于：所述的步骤S2中滤波处理具体包括以下步骤：

S21：将步骤S1中得到的原始数据进行传入；

S22：进入定时器进行任务中断；

S23：通过Fir函数进行各点距离数据的滤波，函数如下

其中y为最新的输出数据，x为输入数据，B为滤波系数；

S24：输出相应的滤波数据。

3.根据权利要求1所述的基于激光雷达的探伤机器人焊缝路径识别方法，其特征在于：所述的步骤S5中焊缝定位具体包括以下步骤：

S51：通过一、二阶导数运算各自求出的位置信息，判断二者误差在规定范围，

S52：计算出一阶导数和二阶导数确定位置的平均值，根据实际运行中心位置与计算出的平均值求出偏差量；

S53：根据求出的偏差量设定运动机构的运行数据。

4.一种基于激光雷达的探伤机器人焊缝路径识别装置，基于权利要求1-3任一所述的基于激光雷达的探伤机器人焊缝路径识别方法，其特征在于：所述的装置包括探伤机器人(1)，所述探伤机器人(1)上设有焊缝路径识别模块(2)和运动机构，所述焊缝路径识别模块(2)包括激光雷达(4)，所述激光雷达(4)连接有数据分析电路(6)和主控制器，所述激光雷达(4)将数据传输至数据分析电路(6)，经过数据处理、分析提取出焊缝路径信息后主控制器将路径信息向外传输至运动机构进行运动控制。

5.根据权利要求4所述的基于激光雷达的探伤机器人焊缝路径识别装置，其特征在于：所述的激光雷达(4)通过螺丝(8)连接有转接固定板(3)，转接固定板(3)固定于数据分析电路(6)的电路基板上。

6.根据权利要求4所述的基于激光雷达的探伤机器人焊缝路径识别装置，其特征在于：所述的焊缝路径识别模块(2)通过螺栓安装在探伤机器人(1)的前端。

7.根据权利要求4所述的基于激光雷达的探伤机器人焊缝路径识别装置，其特征在于：所述的激光雷达(4)的外部设有透光保护罩(7)。