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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明公开了一种导管架平台TKY管节点焊接坡口特征提取方法，方法包括：使用三维扫描仪扫描获取TKY管节点表面点云信息，并进行降噪处理；建立TKY管节点的标准模型并转译为点云模型，并完成实际点云模型和标准点云模型的配准；对配准的点云模型进行区块划分；使用每个点云区块拟合主管以及各个支管的轴线方程；使用过每个支管轴线的平面束截取降噪处理后的实际点云模型获取实际的焊接坡口特征。本发明可以提取实际TKY管节点的焊接坡口特征，在此发明基础上进行后续焊接路径规划可以提高机器人焊接质量。

主权项：1.一种导管架平台TKY管节点焊接坡口特征提取方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：使用三维扫描仪扫描获取导管架平台TKY管节点工件表面点云信息文件，并对焊缝点云数据进行预处理，消除点云模型中的噪声点，所述预处理的方法采用现有方法即可，如高斯滤波算法或半径滤波算法；步骤二：计算步骤一降噪后的点云中所有点的单位法向量信息，使用表示，下标j表示点云中各个点的序号；步骤三：建立TKY管节点的标准三维模型，将三维模型转译成点云模型，并规定点云模型的坐标系。所述坐标系原点为TKY管节点主管的几何中心，坐标系x轴方向与主管轴线方向平行，坐标系y轴方向与任意一个垂直于主管的支管轴线方向平行，z轴方向根据右手定则确定；步骤四：使用点云配准算法将步骤一中降噪后的点云模型与步骤三中转译的点云模型进行配准；步骤五：根据步骤三中建立的TKY管节点的标准模型计算出各个轴线的单位方向向量，使用表示，其中i表示管的编号，i＝0,1,2…，表示标准模型中主管的轴线单位方向向量，分别表示标准模型中第1,2,3…根支管的轴线单位方向向量；步骤六：对步骤四中配准后的点云模型进行区块划分，具体过程为：对于编号为i的管，取点云中所有的点计算如果点云中的某点属于编号为i的管，那么该点的法向量应与垂直，的值应该趋近0，因此设置一个阈值δ，删除的所有点，剩下的点可以暂时作为编号为i的管对应的点；步骤七：使用RANSAC方法拟合主管以及各个支管的轴线方程，将主管以及各个支管拟合后的轴线方程表示为：其中xi1,yy1,zz1为第i根管的轴线上的一点，li,mi,ni为第i根管的轴线上的另一点；步骤八：使用过每个支管轴线的平面束截取步骤一降噪后的点云模型获取实际的坡口形状，对每个截面内的坡口边线进行直线拟合最终提取到所有截面内的TKY管节点焊接坡口特征。具体过程为：第一步：生成过每个支管轴线的平面束，所述平面束为n个等间隔的平面，每两个相邻的平面的夹角为2πn-1。将平面束中的平面使用P1,P2,P3…Pn表示；第二步：设置距离阈值d，对于平面束中的每个平面Pn，计算步骤六中该支管对应的点云区块中的每个点到平面Pn的距离，取距离小于d的点作为该平面截取到的点云模型特征；第三步：继续使用RANSAC方法对第二步中截取的点云模型特征进行直线拟合获取该截面下的所有坡口边线方程，至此完成TKY管节点焊接坡口特征提取。

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