[發明專利]一種基于線掃描數據提取焊后焊縫邊緣點的方法

有效

• 申請號: 201710763164.3
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107705312B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 李維詩;周婷婷;王文祥;于連棟;夏豪杰
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13;G06T7/136
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發明公開了一種基于線掃描數據提取焊后焊縫邊緣點的方法，首先通過三維激光掃描設備獲取焊后焊縫的線掃描數據并輸入計算機中，根據待提取的焊縫邊緣點在掃描線中的位置交互設定掃描線方向；然后，計算每一條掃描線相鄰線段間的有向夾角以及有向夾角的累加和，并進行移動平均處理；最后，自前向后遍歷，自適應設定閾值，根據閾值自動確定焊縫邊緣點的位置。本發明方法為焊縫檢測中邊緣點識別提供了一種快速、準確的分析方法，操作簡便，計算結果可靠。

技術領域

本發明涉及無損檢測技術與機器人領域，具體是一種基于線掃描數據提取焊后焊縫邊緣點的方法。

背景技術

焊件在焊接過程中因焊接工藝與設備條件的偏差，殘余應力狀態和冶金因素變化的影響以及結構材料與尺寸的差異等，往往會在焊縫中產生不同程度與數量的氣孔、夾渣、未熔合、未焊透以及裂紋等缺陷。為了檢測這些焊縫缺陷，實際應用中，常常需要通過超聲探傷等無損檢測方法來實現，目前主要采用手動方式，檢測效率低，人為因素也容易對檢測結果產生不利影響。將無損檢測技術與機器人技術相結合，研究自動化檢測技術，是解決上述問題的有效途徑。

在機器人應用中，路徑規劃及機器人編程是一項關鍵技術，目前主要有兩種方式：基于自學習或者示教的在線編程和基于CAD模型的離線編程。在線示教編程簡單直接，目前，國內外應用的工業機器人系統大多采用示教再現模式，但是示教再現模式在實際生產中存在如下缺點：(1)編程者處于機器人工作空間中，危險系數高；(2)運動規劃的失誤容易導致工裝夾具或者機器人的損壞。對于無損檢測應用，磕碰容易導致價格昂貴的探頭器件損壞；(3)示教編程很難實現復雜的機器人作業，采用示教編程很難得到優化的測量路徑；(4)編程質量取決于編程者的經驗；(5)示教編程需要占用機器人的作業時間。

離線編程是應用計算機圖形學技術實現一個交互式軟件環境，機器人作業的全過程在數字化環境里實現。與傳統的在線示教編程相比，離線編程具有如下優點：(1)編程者遠離危險的工作環境，安全系數高；(2)在編程期間不會損壞工裝夾具及機器人等相關設備；(3)容易生成復雜的運動軌跡，且便于編輯機器人程序，有利于提高編程效率和編程質量；(4)對編程人員的經驗要求不高；(5)編程時不影響機器人的正常生產；(6)便于和CAD/CAM系統結合,做到CAD/CAM/機器人一體化。但是，對于焊件來說，工件與CAD模型之間很難準確匹配，因此很難利用CAD模型進行離線編程，而采用激光三維掃描技術獲取焊縫位置，并基于掃描數據實現離線編程就可以避免上述缺陷。

目前工業中也存在各種各樣的焊縫自動化跟蹤技術，但大多是針對焊接之前的焊縫識別，本發明主要針對焊后焊縫，通過對激光三維掃描技術獲取的掃描數據進行分析、計算，來提取焊縫邊緣點。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于線掃描數據提取焊后焊縫邊緣點的方法，以實現準確、自動化識別焊縫邊緣，從而實現焊縫的精準檢測。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種基于線掃描數據提取焊后焊縫邊緣點的方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)、通過三維激光掃描設備獲取焊后焊縫的線掃描數據并輸入計算機中，根據待提取的焊縫邊緣點在掃描線中的位置交互設定掃描線方向；

(2)、計算每一條掃描線相鄰線段間的有向夾角以及有向夾角的累加和，并進行移動平均處理；

(3)、自前向后遍歷，自適應確定閾值，根據閾值自動確定焊縫邊緣點的位置。

所述的一種基于線掃描數據提取焊后焊縫邊緣點的方法，其特征在于：所述步驟(1)中交互設定掃描線方向時，當待提取的焊縫邊緣點離掃描線起始點近時，掃描線方向不變；否則將所有掃描線反向。

所述的一種基于線掃描數據提取焊后焊縫邊緣點的方法，其特征在于：所述步驟(2)過程如下：