一种表面焊缝识别系统技术方案

本发明专利技术涉及焊缝识别技术，尤其涉及一种表面焊缝识别系统。本发明专利技术利用现有的激光雷达作为传感器，实现确定焊缝位置的功能，提出基于激光雷达的表面焊缝识别算法，不同于通过视觉图像处理的识别算法，相对来说比较简单实用，此外，本发明专利技术可以进行不同场合的应用，比如用于打磨、抛光等工业机器人当中进行表面处理等方面，用处比较广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊缝识别技术，尤其涉及一种表面焊缝识别系统。
技术介绍
随着工业机器人的迅速发展和工业4.0概念的提出，工业检测机器人越来越受到人们的关注，焊接自动跟踪系统的研制和应用显得越来越重要，焊接自动跟踪系统一般由传感器、信息处理系统和跟踪执行系统组成，在焊接过程中，传感器不断检测有关焊接中心位置的信息，信息处理机构则对偏差信息进行处理，得出焊接的中心位置，然后输出控制信号，执行机构根据得到的控制信号产生所需的运动，实现焊缝的实时跟踪，这其中信息处理机构有着重要的作用，他直接决定输出控制信号的正确与否，从而影响执行机构的焊缝跟踪精度，在基于视觉传感的焊缝跟踪中，信息处理机构需要完成的主要任务是对输入的焊接图像进行一系列的预处理，对处理后的图像再进行搜索得到焊接中心位置，然后焊接位置信息变换成相应的控制信号，但是，这种方法的识别精度不高。近年来，运用计算机视觉、数字图像处理、模式识别、智能控制等当代高新技术，焊缝跟踪研究已经取得了较大的成就，尤其是计算机运算速度大大加快，使得应用复杂算法实时处理连续焊接图像成为可能，因而计算机视觉在焊接中应用研究越来越广泛和深入，如今出现了各种各样的图像处理算法应用到焊缝图像处理步骤中。这些算法有其弊端，很难再实时条件下完成准确的焊缝识别，一般的图像处理技术，例如频域处理方法，这种方法显示将图像进行离散傅里叶变换，然后再对图像进行解析，频域图像处理需要大量的时间，并且这种算法比较复杂，而且对于一些细节的识别准确度不是特别高，伴随智能时代的来临，智能机器人与智能制造越来越为广大人民群众认可，所以，智能识别成了一项关键技术。对于工业机器人领域，机器人对工作运行环境的感知是其完成所承担任务的前提和基础。如何实现场景中物体的有效分类与识别是机器人对于环境感知的核心问题。目前基于视觉图像处理技术来进行场景的感知是该领域的重要方法，然而这种基于图像处理的识别算法比较复杂，而且对于这种方法获取的视觉图像的质量受周围环境（例如光线强度）的变化影响比较大，所以对于深度信息的应用研究体现了很大的优势，而且使被测目标更多细节快速方便地获取成为可能。对于焊接技术，焊缝是焊件经焊接后所形成的结合部分，焊接形成的表面焊缝直接影响作业后产品的质量，所以对焊缝质量的评价以及焊缝的打磨至关重要。目前对于焊缝的处理一般都是人工完成，但是通过人工对表面焊缝处理时产生的粉尘会影响健康，而且作业有一定的危险性，所以考虑专利技术一种表面焊缝的自动识别系统，这种系统可以应用于工业机器人当中从而代替人工操作，市场前景非常大。
技术实现思路
针对上述技术存在的问题，现提供了一种表面焊缝的识别系统。具体的技术方案如下：一种表面焊缝识别系统，应用于对被扫描物体的焊缝信息进行识别，所述识别系统包括：采集模块，利用激光雷达扫描多个数据点的焊缝区域信息；预处理模块，连接所述采集模块，转换所述焊缝区域信息为坐标信息，并且对所述数据点进行预提取；识别算法模块，连接所述预处理模块，根据提取的所述数据点和所述坐标信息对所述焊缝区域信息进行聚类滤波处理，以获取所述焊缝信息。优选的，所述采集模块按照预设的扫描频率和扫描范围进行扫描；以及采集的所述焊缝区域信息以数据包的形式传输。优选的，所述焊缝区域信息包括：所述激光雷达与所述被扫描物体的直线距离、所述激光雷达的角分辨率。优选的，所述预处理模块包括：坐标模块，连接所述采集模块、所述识别算法模块，转换所述焊缝区域信息为坐标信息；提取模块，连接所述采集模块、所述识别算法模块，对所述数据点进行预提取。优选的，所述坐标信息为以所述激光雷达为中心的直角坐标系中每个数据点的坐标；以及所述坐标信息为（D×cosβ），（D×sinβ）；其中，D为所述激光雷达与所述被扫描物体的直线距离，β为所述激光雷达的角分辨率。优选的，所述提取模块以所述激光雷达为中心原点建立世界坐标系，以所述激光雷达扫描平面为XY平面，其中以所述中心原点为起点，垂直于焊缝所在表面的方向为Y轴正方向，垂直于XY平面的坐标轴为Z轴；所述提取模块提取的数据点为世界坐标系中Y轴坐标小于等于L-M的点；其中，L为所述激光雷达至被扫描物体表面的距离，M为误差值。优选的，所述误差值为±0.5mm。优选的，所述激光雷达沿Z轴方向移动，多次扫描所述焊缝区域信息。优选的，所述识别算法模块包括分组模块，分组模块用以将提取的所述数据点分组；其中，分组方法为：相邻两个提取的数据点之间的距离小于等于预设值时，该两个数据点为同一组，且其中一数据点为该组的最后一个数据点；相邻两个提取的数据点之间的距离大于预设值时，该两个数据点为不同组，且其中一个数据点为新建立的一个组的第一个数据点。优选的，所述识别算法模块还包括：识别模块，连接所述分组模块，用以根据所述数据点的分组和所述坐标信息计算所述焊缝信息；其中，所述识别模块根据每组的第一个数据点、最后一个数据点和中心原点坐标确定焊缝宽度信息；所述识别模块根据每组Y轴的坐标机制确定焊缝高度信息。上述技术方案的有益效果是：上述技术方案利用现有的激光雷达作为传感器，实现确定焊缝位置的功能，提出基于激光雷达的表面焊缝识别算法，不同于通过视觉图像处理的识别算法，相对来说比较简单实用，此外，上述技术方案可以进行不同场合的应用，比如用于打磨、抛光等工业机器人当中进行表面处理等方面，用处比较广泛。附图说明图1为本专利技术一种表面焊缝的识别系统的实施例的结构示意图；图2为本专利技术一种表面焊缝的识别系统的实施例的原理图；图3为本专利技术一种表面焊缝的识别方法的实施例的流程图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明：实施例一本实施例提供了一种表面焊缝识别系统，如图1所示，应用于对被扫描物体的焊缝信息进行识别，所述识别系统包括：采集模块，利用激光雷达扫描多个数据点的焊缝区域信息；预处理模块，连接所述采集模块，转换所述焊缝区域信息为坐标信息，并且对所述数据点进行预提取；识别算法模块，连接所述预处理模块，根据提取的所述数据点和所述坐标信息对所述焊缝区域信息进行聚类滤波处理，以获取所述焊缝信息。本实施例中，采集模块包括一激光雷达，激光雷达作为传感器对多个数据点的焊缝区域信息进行扫描获取，预处理模块根据焊缝区域信息计算得到坐标信息，需要说明的是，本实施例中的焊缝区域信息为焊缝的周围信息，此外本实施例中的识别算法模块采用聚类滤波处理方式，根据提取的数据点的信息和坐标信息，获取焊缝信息。进一步的，所述采集模块按照预设的扫描频率和扫描范围进行扫描；以及采集的所述焊缝区域信息以数据包的形式传输。本实施例中，如图1所示，本系统有三大主要模块组成，包括采集模块、预处理模块以及识别算法模块。其中，采集模块：设定扫描频率与扫描范围，通过激光雷达进行焊缝周围信息（即焊缝区域信息）的不断扫描，实现信息的采集。进一步的，所述焊缝区域信息包括：所述激光雷达与所述被扫描物体的直线距离、所述激光雷达的角分辨率。本实施例中，预处理模块：实现信息的预处理，将所述激光雷达与所述被扫描物体的直线距离、角度信息值转换为坐标系中的坐标值，能够实现信息的初步提取。识别算法模块：过对扫描点信息的聚类滤波处理，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面焊缝识别系统，其特征在于，应用于对被扫描物体的焊缝信息进行识别，所述识别系统包括：采集模块，利用激光雷达扫描多个数据点的焊缝区域信息；预处理模块，连接所述采集模块，转换所述焊缝区域信息为坐标信息，并且对所述数据点进行预提取；识别算法模块，连接所述预处理模块，根据提取的所述数据点和所述坐标信息对所述焊缝区域信息进行聚类滤波处理，以获取所述焊缝信息。

【技术特征摘要】
1.一种表面焊缝识别系统，其特征在于，应用于对被扫描物体的焊缝信息进行识别，所述识别系统包括：采集模块，利用激光雷达扫描多个数据点的焊缝区域信息；预处理模块，连接所述采集模块，转换所述焊缝区域信息为坐标信息，并且对所述数据点进行预提取；识别算法模块，连接所述预处理模块，根据提取的所述数据点和所述坐标信息对所述焊缝区域信息进行聚类滤波处理，以获取所述焊缝信息。2.根据权利要求1所述的表面焊缝识别系统，其特征在于，所述采集模块按照预设的扫描频率和扫描范围进行扫描；以及采集的所述焊缝区域信息以数据包的形式传输。3.根据权利要求1所述的表面焊缝识别系统，其特征在于，所述焊缝区域信息包括：所述激光雷达与所述被扫描物体的直线距离、所述激光雷达的角分辨率。4.根据权利要求1所述的表面焊缝识别系统，其特征在于，所述预处理模块包括：坐标模块，连接所述采集模块、所述识别算法模块，转换所述焊缝区域信息为坐标信息；提取模块，连接所述采集模块、所述识别算法模块，对所述数据点进行预提取。5.根据权利要求1所述的表面焊缝识别系统，其特征在于，所述坐标信息为以所述激光雷达为中心的直角坐标系中每个数据点的坐标；以及所述坐标信息为（D×cosβ），（D×sinβ）；其中，D为所述激光雷达与所述被扫描物体的直线距离，β为所述激光雷达的角分辨率。6.根据权利要求4所述的表面焊缝识别系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昊，
申请(专利权)人：上海斐讯数据通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31