一种基于三维点云的焊接方法、装置、电子设备及介质与流程

本申请涉及激光焊接领域，具体而言，涉及一种基于三维点云的焊接方法、装置、电子设备及介质。

背景技术：

1、由于焊接轨迹是激光焊接系统运行时的必要条件，也是焊接中最重要的步骤。在线编程系统通过示教确定运动轨迹和姿态，在运行时，使用视觉设备修正轨迹，保证精度。离线编程通过待焊接工件的三维模型或扫描焊缝整体形状，数据处理后获取焊枪的运行轨迹和姿态。示教是比较耗时和繁琐的工作，尤其在处理数量较少、轨迹曲线比较复杂的待焊接工件，示教在占用很长工作时间的情况下也受操作者人为因素影响，导致焊接轨迹精度低。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种基于三维点云的焊接方法、装置、电子设备及介质，用以解决了现有技术存在的上述问题，在降低点云数据处理量的同时提高了焊接精度。

2、第一方面，提供了一种基于三维点云的焊接方法，该方法可以包括：

3、获取3d工业相机拍摄的工作台和工作台上的待焊接工件的空间点云数据集；

4、对目标空间点云数据集进行切片，得到多个有序排列的子点云数据集；所述目标空间点云数据集是对所述空间点云数据集筛选后得到的；

5、针对任一子点云数据集，对所述子点云数据集进行垂直映射处理，得到子平面点云数据集；

6、对多个有序排列的子平面点云数据集进行点云拟合，确定焊缝点云轨迹；

7、基于所述焊缝点云轨迹和坐标系转换关系，确定焊缝轨迹，以使机械臂根据所述焊缝轨迹，对所述待焊接工件进行焊接；其中，所述坐标系转换关系表征3d工业相机坐标系与机械臂坐标系的转换关系。

8、在一种可能的实现中，所述工作台上设置多个固定的标定物；

9、所述坐标系转换关系的确定包括：

10、通过所述空间点云数据集中多个标定物中心点的点云的第一坐标和机械臂坐标系中相应标定物中心点的第二坐标，确定3d工业相机坐标系与机械臂坐标系的坐标系转换关系。

11、在一种可能的实现中，获取3d工业相机拍摄的工作台和工作台上的待焊接工件的空间点云数据集，包括：

12、获取3d工业相机在工作台上方多次垂直拍摄的工作台和工作台上的待焊接工件的初始空间点云数据集；所述工作台的台面为矩形；

13、对多个初始空间点云数据集进行叠加，得到空间点云数据集。

14、在一种可能的实现中，所述目标空间点云数据集是对所述空间点云数据集筛选后得到的，包括：

15、在所述目标空间点云数据集中剔除所述工作台外的空间点云数据；

16、获取所述标定物的顶部平面到所述工作台上表面的目标距离；剔除与所述顶部平面的高程差大于目标距离的空间点云数据，得到所述工作台中待焊接工件的目标空间点云数据集。

17、在一种可能的实现中，对目标空间点云数据集进行切片，得到多个有序排列的子点云数据集，包括：

18、以工作台台面的短边所在的垂直平面为开始平面，按照配置的第一预设距离，对所述目标空间点云数据集进行切片，得到多个有序排列的子点云数据集。

19、在一种可能的实现中，针对任一子点云数据集，对所述子点云数据集进行垂直映射处理，确定子平面点云数据集，包括：

20、针对任一子点云数据集，将第二预设距离内的子点云数据集垂直映射至目标垂直平面中，确定所述子平面点云数据集；其中，所述第二预设距离为所述第一预设距离的一半。

21、在一种可能的实现中，对多个有序排列的子平面点云数据集进行拟合，确定焊缝点云轨迹，包括：

22、针对任一子平面点云数据集，采用视觉算法，对所述子平面点云数据集进行筛选，确定焊点点云数据；

23、基于各子平面点云数据集的排列顺序和各子平面点云数据相应的焊点点云数据，拟合焊缝点云轨迹。

24、第二方面，提供了一种基于三维点云的焊接装置，该装置可以包括：

25、获取单元，用于获取3d工业相机拍摄的工作台和工作台上的待焊接工件的空间点云数据集；

26、切片单元，用于对目标空间点云数据集进行切片，得到多个有序排列的子点云数据集；所述目标空间点云数据集是对所述空间点云数据集筛选后得到的；

27、映射单元，用于针对任一子点云数据集，对所述子点云数据集进行垂直映射处理，得到子平面点云数据集；

28、拟合单元，用于对多个有序排列的子平面点云数据集进行点云拟合，确定焊缝点云轨迹；

29、转换单元，用于基于所述焊缝点云轨迹和坐标系转换关系，确定焊缝轨迹，以使机械臂根据所述焊缝轨迹，对所述待焊接工件进行焊接；其中，所述坐标系转换关系表征3d工业相机坐标系与机械臂坐标系的转换关系。

30、第三方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

31、存储器，用于存放计算机程序；

32、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。

33、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。

34、本申请提供一种基于三维点云的焊接方法，该方法包括：获取3d工业相机拍摄的工作台和工作台上的待焊接工件的空间点云数据集；对目标空间点云数据集进行切片，得到多个有序排列的子点云数据集；针对任一子点云数据集，对子点云数据集进行垂直映射处理，得到子平面点云数据集；对多个有序排列的子平面点云数据集进行点云拟合，确定焊缝点云轨迹；基于焊缝点云轨迹和坐标系转换关系，确定焊缝轨迹，以使机械臂根据焊缝轨迹，对待焊接工件进行焊接。本申请在现有激光焊接系统中，通过增加3d工业相机，生成待焊接工件的空间点云数据；通过“切片”处理，将待焊接工件的三维点云转化为平面点云，从三维处理降到二维处理，降低数据处理量、提高处理效率、减小焊点的误差，能够快速识别焊缝类型，确定焊缝追踪点后，再按照顺序排列三维空间的轨迹点，拟合不同的焊缝轨迹，下发焊接机器人，焊接机器人控制机械臂开始焊接。本申请能够取消手工示教过程、适用一定范围内的不同待焊接工件、能够快速开始焊接、不需要工件三维模型。

技术特征：

1.一种基于三维点云的焊接方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作台上设置多个固定的标定物；

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取3d工业相机拍摄的工作台和工作台上的待焊接工件的空间点云数据集，包括：

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标空间点云数据集是对所述空间点云数据集筛选后得到的，包括：

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对目标空间点云数据集进行切片，得到多个有序排列的子点云数据集，包括：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，针对任一子点云数据集，对所述子点云数据集进行垂直映射处理，确定子平面点云数据集，包括：

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对多个有序排列的子平面点云数据集进行拟合，确定焊缝点云轨迹，包括：

8.一种基于三维点云的焊接装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一所述的方法步骤。

技术总结本申请提供一种基于三维点云的焊接方法、装置、电子设备及介质，涉及激光焊接领域，本申请在现有激光焊接系统中，通过增加3D工业相机，生成待焊接工件的空间点云数据；通过“切片”处理，将待焊接工件的三维点云转化为平面点云，从三维处理降到二维处理，降低数据处理量、提高处理效率、减小焊点的误差，能够快速识别焊缝类型，确定焊缝追踪点后，再按照顺序排列三维空间的轨迹点，拟合不同的焊缝轨迹，下发焊接机器人，焊接机器人控制机械臂开始焊接。本申请能够取消手工示教过程、适用一定范围内的不同待焊接工件、能够快速开始焊接、不需要工件三维模型。技术研发人员：夏勇,刘战杰受保护的技术使用者：华工科技产业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29