一种基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109523548A(43)申请公布日2019.03.26(21)申请号201811573322.X(22)申请日2018.12.21(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人雷正龙沈健雄黎炳蔚陈彦宾陈曦(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人岳泉清(51)Int.Cl.G06T7/00(2017.01)G06T7/60(2017.01)G06T7/73(2017.01)G06K9/46(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取方法(57)摘要一种基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取方法，它涉及窄间隙焊缝特征点提取方法。本发明为了解决现有焊缝跟踪过程中焊缝坡口位置实时识别精度低，特别是针对窄间隙坡口，会导致焊缝对中误差大，容易造成焊偏等质量问题；造成后续的焊缝自适应填充过程中无法准确对应相关焊接参数的问题，本发明采用基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取方法，在扫描激光视觉传感器采集得到数据的基础上，对轮廓特征点提取算法最大截距法进行改进。本发明计算临界阈值时充分考虑了周围区间内所有点的影响，计算稳定性强；利于快速找出窄间隙焊缝位置，不易产生漏检；关键点附近各点不易出现“误判”，算法定位精度高。本发明应用于材料加工工程领域。CN109523548ACN109523548A权利要求书1/2页1.一种基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取方法，其特征在于它包以下步骤：步骤一：焊接前，对待焊工件表面进行打磨和清洗，将打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工装夹具上，设置间隙宽度为0.1～0.5mm；步骤二：利用夹具将激光头刚性固定在焊接机器人运动手臂上，并利用夹具将激光传感器与激光头刚性固定；步骤三：焊前示教焊接机器人运动手臂的运动轨迹，设置传感器扫描参数，其中，扫描角度为0～450，相对功率为10～100％，偏移量为-2000～2000；步骤四：在PC端打开传感器开关开始扫描，通过数据采集卡将采集到的数据实时发送到PC端，由处理算法提取窄间隙关键点信息，提取结果和整个动态过程显示在软件的显示窗口上；其中，所述的处理算法提取窄间隙关键点信息具体操作如下：1)首先求出包含n个焊缝扫描点的局部区间的纵坐标均值μ和均方差σ，按公式(1)和(2)计算临界阈值式中，λ为补偿系数；Zi为第i个扫描点对应的纵坐标；2)一次循环扫描后依次遍历所有的扫描值，当纵坐标超出临界阈值范围后，根据式(3)进行放大，提取得到窄间隙特征点信息，即完成所述的基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取；式中，α为增强系数，Zi为第i个扫描点对应的纵坐标；z′i为放大处理后第i个扫描点对应的纵坐标；所述的增强系数α按公式(4)和(5)计算，将式(4)计算得到的传感器内参数Cf代入到式(5)中计算得到增强系数α；Cf＝N/W视(4)式中，W视为激光传感器的扫描视野范围，N为扫描点的个数，l0为最大截距法采用的斜率计算点焊缝中心的位置；zi为第i个扫描点对应的纵坐标；n′z为计算斜率下界对应的纵坐标差值；n′x为计算斜率下界对应的横坐标差值；为纵坐标阈值；nz为计算斜率上界对应的纵坐标差值；Cf为传感器内参数。2.根据权利要求1所述的一种基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取方法，其特征在于补偿系数λ为2～3。3.根据权利要求1所述的一种基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取方法，其特征在于间隙宽度为薄板端接、对接或角接接头的间隙宽度。4.根据权利要求3所述的一种基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取方法，其特征在2CN109523548A权利要求书2/2页于薄板的厚度为2mm、4mm、5mm或10mm。5.根据权利要求1所述的一种基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取方法，其特征在于利用夹具将激光传感器刚性固定在KUKA机器人上。6.根据权利要求1或3所述的一种基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取方法，其特征在于间隙宽度为0.2～0.4mm。7.根据权利要求1所述的一种基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取方法，其特征在于扫描角度为0～350，相对功率为50～100％，偏移量为-1000～1000。8.根据权利要求7所述的一种基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取方法，其特征在于扫描角度为0～300，相对功率为50～100％，偏移量为-500～500。9.根据权利要求8所述的一种基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取方法，其特征在于扫描角度为0～200，相对功率为70～100％，偏移量为-300～300。10.根据权利要求9所述的一种基于临界阈值的窄间隙焊缝特征点提取方法，其特征在于扫描角度为0～100，相对功