[發明專利]基于三維視覺信息的工件焊縫定位方法及系統

有效

• 申請號: 202110303640.X
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113042939B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 田新誠;韋傲;耿煜森;宋銳;馬昕;李貽斌
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13;G06T17/00;B23K37/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種基于三維視覺信息的工件焊縫定位方法，其特征是：包括以下步驟：

獲取焊接場景的圖像，獲取三維視覺點云信息；

通過點云濾波算法對獲取的初始點云信息進行預處理，得到工件點云；

通過焊縫提取算法進行焊縫點云提取，得到目標點簇；當焊縫為對接I型焊縫時，通過焊縫提取算法進行焊縫點云提取，得到目標點簇的具體過程包括：提取左面塊與右面塊的邊緣線，根據一個點與其鄰域內其他點在切平面內投影的向量夾角來選取邊緣點，利用滑動質心法提取目標邊緣，分別取左面塊的右邊緣與右面塊的左邊緣；

對目標點簇，利用奇異值分解算法直線擬合得到目標焊縫直線方程，得到目標焊縫軌跡。

2.如權利要求1所述的一種基于三維視覺信息的工件焊縫定位方法，其特征是：當焊縫為對接V型焊縫時，通過焊縫提取算法進行焊縫點云提取，得到目標點簇的具體過程包括：使用隨機采樣一致算法擬合平面參數,在工件點云中去除所得平面模型的所有內點，得到V型凹槽點云。

3.如權利要求1所述的一種基于三維視覺信息的工件焊縫定位方法，其特征是：選取邊緣點的方法包括：三維點云投影至二維深度圖像，在圖像上提取邊緣，再加入深度返還到三維數據，或，直接在點云中獲取邊緣點。

4.如權利要求1所述的一種基于三維視覺信息的工件焊縫定位方法，其特征是：當焊縫為端接接頭焊縫時，通過焊縫提取算法進行焊縫點云提取，得到目標點簇的具體過程包括：利用主成分分析法計算點云法向量，通過法向量內積法判斷焊縫目標點簇；遍歷點云所有點為采樣點，依次以其近鄰點法向量內積大小判斷是否為焊縫目標點，將焊縫目標點加入焊縫目標點集中。

5.如權利要求4所述的一種基于三維視覺信息的工件焊縫定位方法，其特征是：利用主成分分析法計算點云法向量的具體過程包括：在點云中選取采樣點，取得采樣點的近鄰點，在近鄰點集合中計算協方差矩陣，利用特征值分解求出協方差矩陣的特征值，以及對應的特征向量，將最小的特征值對應的特征向量作為該點的法向量，即采樣點的近鄰域法向量，遍歷點云所有點為采樣點，循環計算所有點云中點的法向量。

6.如權利要求1所述的一種基于三維視覺信息的工件焊縫定位方法，其特征是：通過點云濾波算法對獲取的初始點云信息進行預處理的過程中，先進行無關點云移除和噪點處理再進行點云稀疏處理。

7.如權利要求1所述的一種基于三維視覺信息的工件焊縫定位方法，其特征是：對目標點簇，利用奇異值分解算法直線擬合得到目標焊縫直線方程，得到目標焊縫軌跡的具體過程包括：

根據目標點簇各點的平均坐標，擬合焊縫過點，焊縫方向等于最大奇異值對應的奇異向量，表示焊縫方程，確定焊縫的起始于終止點，得到焊縫軌跡。

8.一種基于三維視覺信息的工件焊縫定位系統，其特征是：包括：

點云信息獲取模塊，被配置為獲取焊接場景的圖像，獲取三維視覺點云信息；

點云信息預處理模塊，被配置為通過點云濾波算法對獲取的初始點云信息進行預處理，得到工件點云；

目標點簇提取模塊，被配置為通過焊縫提取算法進行焊縫點云提取，得到目標點簇；當焊縫為對接I型焊縫時，通過焊縫提取算法進行焊縫點云提取，得到目標點簇的具體過程包括：提取左面塊與右面塊的邊緣線，根據一個點與其鄰域內其他點在切平面內投影的向量夾角來選取邊緣點，利用滑動質心法提取目標邊緣，分別取左面塊的右邊緣與右面塊的左邊緣；

焊縫軌跡確定模塊，被配置為對目標點簇，利用奇異值分解算法直線擬合得到目標焊縫直線方程，得到目標焊縫軌跡。

9.一種電子設備，其特征是：包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令，所述計算機指令被處理器運行時，完成權利要求1-7中任一項所述的一種基于三維視覺信息的工件焊縫定位方法中的步驟。

10.一種計算機可讀存儲介質，其特征是：用于存儲計算機指令，所述計算機指令被處理器執行時，完成權利要求1-7中任一項所述的一種基于三維視覺信息的工件焊縫定位方法中的步驟。