【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及焊縫打磨，具體而言，涉及一種基于激光視覺的焊縫打磨方法及打磨設備。
技術介紹
1、目前，工業機器人在越來越多的領域發揮著重要作用，在焊接、打磨、鑄造等材料加工工程中都可以替代人工，在這些高噪聲、高污染的環境中代替了傳統人工生產，大大提高加工效率，減少了人工成本。通過在工業機器人的本體上添加視覺傳感、聲音傳感等方法進行多信息融合大大提高了工業機器人的智能化，使得機器人可以像人工一樣處理各種復雜的工況。
2、另外，隨著材料科學等相關領域的快速發展，使得焊接技術也得到快速發展，使得焊接技術也被應用于復雜的空間曲面結構中。
3、雖然現有技術中通過給機器人設備添加視覺傳感器可以實現替代人工進行焊縫打磨作業。但是，這些自動打磨設備基于視覺傳感器采集焊縫信息后，為保證打磨精度，對焊縫進行自動打磨的方法復雜，普遍需要離線編程，造成自動打磨設備的打磨效率低下，而面對結構更加復雜的空間曲面結構上的焊縫打磨效率更低。
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題是，如何在保證打磨精準性同時，提高自動打磨設備的自動打磨效率的技術問題。
2、為解決上述問題，本專利技術提供一種基于激光視覺的焊縫打磨方法，包括：
3、采集焊縫及其兩側工件表面被線激光掃描的圖像并生成點云信息；
4、基于所述點云信息中每條線激光點云的斜率突變，分割出焊縫點云；
5、基于所述焊縫點云，沿著所述焊縫設置打磨路徑；
6、使打磨設備的執行末端
7、其中，所述線激光的線長方向與所述焊縫的延伸方向交叉設置。
8、可選地，采集焊縫及其兩側工件表面被線激光照射的圖像并生成點云信息包括：
9、標定所述執行末端的末端工具中心點；
10、改變所述打磨設備的機械臂的不同姿態并使用所述執行末端處的激光相機拍攝相應的多個不同角度的照片；
11、基于多個所述照片，獲得所述激光相機的手眼轉換矩陣
12、設定所述激光相機采集焊縫及其兩側工件表面的起點和終點；
13、使所述執行末端沿著焊縫從所述起點移動到所述終點，同時利用所述激光相機實時采集所述末端工具中心點的當前位置ptcp；
14、利用點云三維重建公式，計算獲得所述點云信息在基坐標系中的位置，所述點云三維重建公式為：
15、
16、其中，pbase為所述點云信息在基坐標系中的位置，pl為所述激光相機采集的焊縫及其兩側工件表面的點云位置，為所述激光相機的手眼轉換矩陣，是基于所述當前位置ptcp計算得出的所述末端工具中心點與基坐標系的轉換矩陣。
17、可選地，基于所述點云信息中的線激光的點云斜率突變，分割出焊縫點云之前包括：
18、對所述點云信息進行離群點濾波處理，包括：
19、對所述點云信息中的每個點設定空間球形鄰域范圍，所述空間球形鄰域范圍的半徑為lr，所述點云信息中的第i點的球形空間內點的個數為ni；
20、使用平均距離公式，對所述點云信息中的每個點計算平均距離dri和標準差σri，所述平均距離公式為：
21、
22、其中，dri表示所述點云信息中第i點的平均距離，(xij，yij，zij)表示所述點云信息中第i點的球形空間內的第j點的空間坐標，(xi，yi，zi)表示所述點云信息中第i點的空間坐標；
23、使用標準差公式，計算獲得所述點云信息中第i點的標準差，所述標準差公式為：
24、
25、其中，σri表示所述點云信息中第i點的標準差，drij表示所述點云信息中第i點與球形空間內的第j點的距離；
26、設定平均距離的閾值drt和標準差的閾值σrt，當dri＞drt且σri＞σrt時，第i點被判定為離群點；
27、將所述離群點剔除。
28、可選地，基于所述點云信息中每條線激光點云的斜率突變，分割出焊縫點云包括：
29、步驟1、基于所述點云信息，計算單條線激光點云中的所述焊縫兩側工件表面斜率及所述焊縫處的多個點云的斜率；
30、步驟2、基于所述焊縫兩側工件表面的斜率及所述焊縫處的多個點云的斜率，計算獲得單條線激光點云中的所述焊縫的寬度兩側的邊緣點；
31、步驟3、基于單條線激光點云中的所述焊縫的寬度兩側的邊緣點，分割出單條線激光點云中的所述焊縫點云；
32、步驟4、對所述點云信息中的每條線激光點云重復執行步驟1至步驟3，分割出所述焊縫點云。
33、可選地，步驟1、基于所述點云信息，計算單條線激光點云中的所述焊縫兩側工件表面斜率及所述焊縫處的多個點云的斜率包括：
34、將單條線激光點云中的點云沿著所述焊縫的寬度方向排序，并記錄所述單條線激光點云中的點云總個數為np；
35、設定所述單條線激光點云中用于評估所述焊縫兩側工件表面斜率的點云數量為nb；
36、所述焊縫兩側工件為兩個基板，分別使用第一斜率公式計算所述焊縫兩側工件處的斜率：
37、
38、其中，k1為兩個所述基板中的一個的斜率，k2兩個所述基板中的另一個的斜率，xi為所述單條線激光點云中的第i點點云沿著所述焊縫的寬度方向的坐標，zi為所述單條線激光點云中的第i點點云沿著豎向的坐標；
39、設定所述單條線激光點云中用于評估所述焊縫處的多個點云的斜率的點云個數為nw，使用第二斜率公式評估nw個點云的斜率kj，所述第二斜率公式為：
40、
41、其中，1≤j≤np-2*nb，floor表示向下取整，依次對j由1到np-2*nb計算nw個點云的斜率kj。
42、可選地，步驟2、基于所述焊縫兩側工件表面的斜率及所述焊縫處的多個點云的斜率，計算獲得單條線激光點云中的所述焊縫的寬度兩側的邊緣點包括：
43、步驟2.1、設定所述焊縫兩側工件的一側初始角度閾值為θt1，并且θt1的下降梯度為δθ；
44、步驟2.2、依次計算nw個點云的斜率kj與k1的夾角θ1j，并與角度閾值θt1做對比，并在θ1j＞θt1時將步驟1中的j標記為jk1，計算夾角θ1j的公式為：
45、
46、其中，計算步驟1中的j由1開始計算直到np-2*nb；
47、步驟2.3、若步驟1中的j由1到np-2*nb均未獲得θ1j＞θt1，則令θt1＝θt1-δθ，并重復步驟2.2，直到在θ1j＞θt1時將步驟1中的j標記為jk1，結束計算；
48、步驟2.4、設定所述焊縫兩側工件的另一側初始角度閾值為θt2，并且θt2的下降梯度也為δθ，將步驟2.2和步驟2.3中的θt1替換為θt2并重復執行步驟2.2和步驟2.3，直到計算得到θ2j＞θt2，并記錄此時步驟1中的j為jk2，結束計算；
49、步驟2.5、分割焊本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于激光視覺的焊縫打磨方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的焊縫打磨方法，其特征在于，采集焊縫及其兩側工件表面被線激光照射的圖像并生成點云信息包括：
3.根據權利要求1所述的焊縫打磨方法，其特征在于，基于所述點云信息中的線激光的點云斜率突變，分割出焊縫點云之前包括：
4.根據權利要求1所述的焊縫打磨方法，其特征在于，
5.根據權利要求4所述的焊縫打磨方法，其特征在于，步驟1、基于所述點云信息，計算單條線激光點云中的所述焊縫兩側工件表面斜率及所述焊縫處的多個點云的斜率包括：
6.根據權利要求5所述的焊縫打磨方法，其特征在于，步驟2、基于所述焊縫兩側工件表面的斜率及所述焊縫處的多個點云的斜率，計算獲得單條線激光點云中的所述焊縫的寬度兩側的邊緣點包括：
7.根據權利要求6所述的焊縫打磨方法，其特征在于，
8.根據權利要求7所述的焊縫打磨方法，其特征在于，
9.根據權利要求7所述的焊縫打磨方法，其特征在于，使打磨設備的執行末端沿著所述打磨路徑對工件表面打磨之后還包括：>
10.一種打磨設備，其特征在于，所述打磨設備用于執行權利要求1至9中任意一項所述的焊縫打磨方法，所述打磨設備包括機械臂和打磨頭，所述打磨頭為液控浮動打磨頭，所述打磨頭與所述機械臂連接。
...【技術特征摘要】
1.一種基于激光視覺的焊縫打磨方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的焊縫打磨方法，其特征在于，采集焊縫及其兩側工件表面被線激光照射的圖像并生成點云信息包括：
3.根據權利要求1所述的焊縫打磨方法，其特征在于，基于所述點云信息中的線激光的點云斜率突變，分割出焊縫點云之前包括：
4.根據權利要求1所述的焊縫打磨方法，其特征在于，
5.根據權利要求4所述的焊縫打磨方法，其特征在于，步驟1、基于所述點云信息，計算單條線激光點云中的所述焊縫兩側工件表面斜率及所述焊縫處的多個點云的斜率包括：
6.根據權利要求5所述的焊縫打磨方法...
【專利技術屬性】
技術研發人員：裴培，王宗義，紀宇，郭衛東，
申請(專利權)人：蕪湖行健智能機器人有限公司，
類型：發明
國別省市：
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