机器人焊接圆环轨迹方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115937162A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211629495.5(22)申请日2022.12.19(71)申请人无锡图创智能科技有限公司地址214028江苏省无锡市经济开发区高浪东路999-8-A1-101-101(72)发明人葛继卢成浩刘国营席云斌(74)专利代理机构无锡市汇诚永信专利代理事务所(普通合伙)32260专利代理师葛莉华(51)Int.Cl.G06T7/00(2017.01)G06T7/292(2017.01)G06T7/70(2017.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称机器人焊接圆环轨迹方法及装置(57)摘要本申请公开一种机器人焊接圆环轨迹方法及装置，涉及计算机视觉检测领域，通过相机模组拍摄获取圆环标记的点云图像，通过噪点滤波获得拟合点云集合；从拟合点云集合中确定三个目标点云，根据建立的空间坐标系拟合构建目标球面方程和目标切面；基于拟合的目标球面和目标切面确定目标圆环方程，并根据圆环上选取的目标点云计算生成安插点云及其对应的空间坐标；基于安插点云和目标点云确定机器人机械手臂末端的姿态数据，并生成焊接点的运动轨迹。本方案在满足焊接精度要求的基础上，对含噪点的点云图像进行滤波，拟合出最接近的圆环方程，并使用最少点云数量确定出机器人机械手臂末端的姿态数据，提高圆环焊接效率。CN115937162ACN115937162A权利要求书1/3页1.一种机器人焊接圆环轨迹方法，其特征在于，包括：通过相机模组拍摄获取圆环标记的点云图像，并通过噪点滤波获得拟合点云集合；从所述拟合点云集合中确定三个目标点云，并根据建立的空间坐标系拟合构建目标球面方程和目标切面；所述目标球面方程构建的目标球面上覆盖有除所述目标点云以外最多的拟合点云，所述目标切面为机器人焊接面；基于拟合的所述目标球面和所述目标切面确定目标圆环方程，并根据圆环上选取的目标点云计算生成安插点云及其对应的空间坐标；所述安插点云位于相邻所述目标点云之间，且位于目标圆环之内；基于所述安插点云和所述目标点云确定机器人机械手臂末端的姿态数据，并生成焊接点的运动轨迹。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过噪点滤波获得拟合点云集合，包括：提取点云图像中的所有点云，获得点云集合；所述点云集合中包含噪点数据；遍历所有点云，分别统计每个点云到K个邻居点云之间的平均邻居距离di；计算所有点云的平均邻居距离di的均值距离μ和标准差σ，将大于距离阈值dmax的点云确定噪点数据，过滤后获得所述拟合点云集合；距离阈值dmax表示如下：dmax＝μ+τσ其中，τ表示点云的比例系数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从所述拟合点云集合中确定三个目标点云，并根据建立的空间坐标系拟合构建目标球面方程和目标切面，包括：建立空间坐标系，并将所述拟合点云轮询组合，分别构建出若干组构建集和对应验证集，所述构建集中包含有三个拟合点云，用于构建球面方程，所述验证集中包含有除去构建球面方程外的其他拟合点云；分别基于每组的三个拟合点云坐标和组成的切面方程构建候选球面方程；将所述验证集中的所述其他点云代入所述候选球面方程中验证，确定球面所能覆盖的点云数量；将球面覆盖点云数量最多的所述候选球面方程确定为所述目标球面方程，对应目标构建集和目标验证集中包含的所有点云确定为目标圆环上的所述目标点云，所述目标点云所处的平面确定为所述目标切面。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于拟合的所述目标球面和所述目标切面确定目标圆环方程，并根据圆环上选取的目标点云计算生成安插点云及其对应的拟合安插点云，包括：根据所述目标圆环方程随机生成圆上的M个坐标点，并根据位置关系进行排序；根据欧拉公式分别计算相邻两个坐标点之间的距离Di，并根据以下公式计算安插点数Nui：Nui＝Di/L其中，Di表示第i组相邻坐标之间的欧氏距离，Nui表示第i组相邻坐标点之间需要安插的点数，L表示机器人手臂焊接轨迹的最大间隙；2CN115937162A权利要求书2/3页根据相邻坐标点P1和P2构成的点云向量，计算两点向量上的第n个安插点Pi，计算公式如下：其中，表示两坐标点之间的向量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述安插点云和所述目标点云确定机器人机械手臂末端的姿态数据，并生成焊接点的运动轨迹，包括：基于所述目标圆环方程的圆心和所述安插点云Pi的空间坐标，确定所述安插点云Pi对应到圆环上的拟合目标点云Pci，表示如下：Pci＝(r/rp)*(Pi‑center)+center其中的r表示所述目标圆环的半径，rp表示所述安插点云Pi到圆心center的距离，所述拟合安插点云位于所述目标圆环之上；将所