[發明專利]焊接方案生成方法、裝置以及焊接系統

有效

• 申請號: 201910385143.1
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN110153582B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 都東;蔣啟祥;薛博策
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;B23K31/02;G01B11/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王慶龍;苗曉靜

1.一種焊接方案生成方法，其特征在于，包括：

獲取待加工構件的三角面片模型，根據所述三角面片模型生成初始的焊接方案，所述焊接方案中至少包括各焊接點的坐標；

對所述待加工構件中的焊接點的坐標進行二次測量，根據二次測量的結果對所述三角面片模型進行修正；

根據修正后的三角面片模型修正所述初始的焊接方案，獲得最終的焊接方案；

其中，所述獲取待加工構件的三角面片模型，具體為：

利用線掃描光學傳感器對放置在工作臺上的待加工構件勻速進行掃描，定時采樣待加工構件的二維輪廓；

根據掃描采樣時間的順序，將所有二維輪廓組成輪廓序列，根據掃描時的速度和采樣時間，將所述輪廓序列還原成三維點云數據；

將所述三維點云數據在工作臺平面上進行投影，生成具有深度信息的圖像，對所述圖像按深度信息進行分層處理，得到若干個具有典型深度特征的圖層；

將每一圖層的角點作為特征關鍵點，對所述特征關鍵點使用delaunay三角剖分算法生成對應圖層的三角面片；將所有層的三角面片與深度信息進行合成，獲得三角面片模型。

2.根據權利要求1所述的焊接方案生成方法，其特征在于，所述對所述圖像按深度進行分層處理，得到若干個具有典型深度特征的圖層，具體為：

將所述圖像的一維直方圖中的極大值作為圖像的典型深度特征；

以所述典型深度特征作為閾值，對所述圖像進行多閾值量化，獲得若干個具有典型深度特征的圖層。

3.根據權利要求1所述的焊接方案生成方法，其特征在于，所述根據所述三角面片模型生成初始的焊接方案，具體為：

對所述三角面片模型進行解析，生成由點和邊組成的拓撲學模型，所述拓撲學模型的點為三角面片模型中的頂點，拓撲學模型的邊為三角面片模型中的邊；

獲取所述拓撲學模型中的各個邊的特征量，所述特征量包括邊的長度、邊所在兩個面的夾角、邊的方向向量、邊的中點位置、邊的端點位置、邊端點的法向量以及邊所在兩個面對應的平行面距離；

根據預先構建的篩選算法對各邊的特征量進行分析，得到可焊接的邊，將可焊接的邊的頂點作為焊接點。

4.根據權利要求3所述的焊接方案生成方法，其特征在于，所述焊接方案還包括焊接點的焊接工藝和焊接順序；

其中，根據所述可焊接的邊的特征量，從預先收集的焊接工藝中匹配對應的焊接工藝；

從所述拓撲學模型中提取若干個歐拉圖，每個歐拉圖由所述可焊接的邊；通過深度優先算法確定每個歐拉圖中可焊接的邊的焊接順序。

5.一種焊接方案生成裝置，其特征在于，包括：

方案獲取模塊，用于獲取待加工構件的三角面片模型，根據所述三角面片模型生成初始的焊接方案，所述焊接方案中至少包括各焊接點的坐標；

模型修正模塊，用于對所述待加工構件中的焊接點的坐標進行二次測量，根據二次測量的結果對所述三角面片模型進行修正；

方案修正模塊，用于根據修正后的三角面片模型修正所述初始的焊接方案，獲得最終的焊接方案；

其中，所述獲取待加工構件的三角面片模型，具體為：

利用線掃描光學傳感器對放置在工作臺上的待加工構件勻速進行掃描，定時采樣待加工構件的二維輪廓；

根據掃描采樣時間的順序，將所有二維輪廓組成輪廓序列，根據掃描時的速度和采樣時間，將所述輪廓序列還原成三維點云數據；

將所述三維點云數據在工作臺平面上進行投影，生成具有深度信息的圖像，對所述圖像按深度信息進行分層處理，得到若干個具有典型深度特征的圖層；

將每一圖層的角點作為特征關鍵點，對所述特征關鍵點使用delaunay三角剖分算法生成對應圖層的三角面片；將所有層的三角面片與深度信息進行合成，獲得三角面片模型。

6.一種焊接系統，其特征在于，包括：

如權利要求5所述的焊接方案生成裝置；以及

焊接機器人，用于根據所述焊接方案生成裝置獲得的最終的焊接方案焊接構件。