一种导管架平台TKY管节点焊接坡口特征提取方法

技术领域

本发明涉及焊接坡口特征提取方法，尤其涉及导管架平台TKY管节点焊接坡口特征提取方法。

背景技术

TKY管节点是导管架平台广泛使用的一种节点形式。TKY管节点的焊接质量直接关乎到整个导管架平台的安全，因此对TKY管节点的焊接质量要求很高，通常都是采用经验丰富的焊工进行手工焊接。但是随着机器人焊接技术的发展，现在已经有很多研究开始探索TKY管节点的机器人焊接方法，通过离线编程实现机器人的自动化焊接。但是由于制造过程中产生的误差，实际的焊接坡口可能与理论的坡口形状不同，这给机器人离线编程造成了很大的困难。提取实际的TKY管节点焊接坡口特征可以为机器人离线编程中的轨迹规划提供更为准确的指导，提高最终的焊接质量。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种导管架平台TKY管节点焊接坡口特征提取方法。该方法通过对实际TKY管节点进行三维扫描获取其点云模型，并对获取到的点云模型进行处理最终提取TKY管节点焊接坡口特征，为TKY管节点的机器人自动化焊接技术研究提供了前提。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

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

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；

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；

步骤六：对步骤四中配准后的点云模型进行区块划分；

步骤七：使用RANSAC方法拟合主管以及各个支管的轴线方程；

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。

与现有技术相比较，采用本发明的优点在于：本发明实现了导管架平台TKY管节点焊接坡口特征的提取，通过对三维扫描仪获取的点云数据进行处理最终提取到TKY管节点各个截面下实际的焊接坡口特征。

附图说明

图1为本发明的焊接坡口特征提取方法流程图。

具体实施方式

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种导管架平台TKY管节点焊接坡口特征提取方法，该方法使用三维扫描仪获取实际的TKY管节点表面点云信息，通过对点云信息的处理最终提取出实际的焊接坡口特征，使后续焊接路径规划等研究更加贴近实际，准确度更高。

本发明一种导管架平台TKY管节点焊接坡口特征提取方法，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

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

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

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：

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2π/(n-1)。将平面束中的平面使用P

第二步：设置距离阈值d，对于平面束中的每个平面P

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。