本申请实施例提供了一种焊缝位置的确定方法和装置、电子设备及存储介质,属于机器人焊接技术领域，该方法通过对获取的焊件点云数据进行预处理，得到焊件浮点型数据，再进行二维栅格化处理，得到第一网格，然后遍历第一网格的每一个子网格，确定每一个子网格的目标点云，以生成第一曲面，再获取每一个子网格的目标点云的三维坐标，构建得到X坐标矩阵、Y坐标矩阵和Z坐标矩阵；然后进行梯度计算，并根据梯度计算结果计算得到第一曲面中每一个目标点云的高斯曲率和平均曲率，最后根据第一曲面中每一个目标点云的高斯曲率和平均曲率，确定焊缝位置。该方法能够有效识别出焊缝位置，且识别精度高，运算速度快。运算速度快。运算速度快。
【技术实现步骤摘要】
焊缝位置的确定方法和装置、电子设备及存储介质
[0001]本申请涉及机器人焊接
，尤其涉及一种焊缝位置的确定方法和装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
[0002]焊接是当代制造领域中一种重要的材料成型与加工技术，在建筑工程、航天航空、机械制造、电子等工业制造领域有着越来越广泛的应用。发展焊接及其相关的产业对我国从制造大国转变为制造强国有着极其重要的意义。但随着制造装备的发展，单层单道焊与单层多道焊在装备生产制造的过程中已经无法满足其要求，在焊接中厚板的过程中因受到焊接功率等因素影响，必须使用多层多道的焊接方法。
[0003]在焊接中，人工焊接的缺点主要表现在焊接工人的劳动强度大，同时焊接时的烟雾对工人的健康也有较大的影响，此外人工焊接效率低、焊缝外观差，而焊接的质量对产品可靠性有着重要的影响。因此机器人焊接是改善焊接工人劳动条件重要的研究热点，而在机器人焊接中，焊缝的实时检测对实现机器人自动化焊接也尤其重要。
[0004]在机器人焊接中，最重要的问题是焊缝识别问题，对于焊缝的准确查找，直接影响焊接的准确率。传统的光学相机，无法屏蔽焊接中遇到的高强度光污染等问题，且传统传感器也无法达到视觉的识别精度。目前，针对视觉传感器在焊接领域应用的绝大多数都是利用二维图像对焊缝进行处理，此类方法由于无法得到深度信息的图像，因而无法直接用于机器人焊接。
技术实现思路
[0005]本申请实施例的主要目的在于提出一种焊缝位置的确定方法和装置、电子设备及存储介质。通过对获取的焊件点云数据进行处理和计算，得到高斯曲率和平均曲率，再以高斯曲率和平均曲率确定焊缝位置，识别准确、运算速度快。
[0006]为实现上述目的，本申请实施例的第一方面提出了一种焊缝位置的确定方法，所述方法包括：
[0007]对焊件点云数据进行预处理，得到焊件浮点型数据；
[0008]对所述焊件浮点型数据进行二维栅格化处理，得到第一网格；
[0009]遍历所述第一网格的每一个子网格，确定每一个所述子网格的目标点云，以生成第一曲面；
[0010]获取每一个所述子网格的目标点云的三维坐标，构建得到X坐标矩阵、Y坐标矩阵和Z坐标矩阵；
[0011]对所述X坐标矩阵、Y坐标矩阵和Z坐标矩阵进行梯度计算，并根据所述梯度计算结果计算得到所述第一曲面中每一个所述目标点云的高斯曲率和平均曲率；
[0012]根据所述第一曲面中每一个所述目标点云的高斯曲率和平均曲率，确定焊缝位置。
[0013]在一些实施例，所述对焊件点云数据进行预处理，得到焊件浮点型数据包括：
[0014]通过点云相机采集得到焊件点云数据；
[0015]基于开放式的自然交互框架链接所述点云相机，提取得到点云数据格式文件的焊件点云数据；
[0016]通过所述点云数据格式文件的焊件点云数据，提取得到焊件浮点型数据。
[0017]在一些实施例，所述对所述焊件浮点型数据进行二维栅格化处理，得到第一网格，包括：
[0018]根据坐标值将所述焊件浮点型数据中的所有点云分布在XY平面内；
[0019]提取所述XY平面内的点云的X坐标最大值、X坐标最小值、Y坐标最大值和Y坐标最小值；
[0020]根据所述X坐标最大值和X坐标最小值，计算得到X方向分辨率；
[0021]根据所述Y坐标最大值和Y坐标最小值，计算得到Y方向分辨率；
[0022]以所述X坐标最大值、X坐标最小值、Y坐标最大值和Y坐标最小值为边界，以所述X方向分辨率和Y方向分辨率为间隔，划分得到第一网格。
[0023]在一些实施例，所述遍历所述第一网格的每一个子网格，确定每一个所述子网格的目标点云，以生成第一曲面，包括：
[0024]当所述第一网格的目标子网格中有落入点云，选取落入所述目标子网格中的任意一个点云为目标点云；
[0025]当所述第一网格的目标子网格中没有落入点云，选取所述目标子网格的中心点为待定目标点云；
[0026]获取所述待定目标点云的相邻点云点，并计算各个所述相邻点云点的Z坐标的差分中值；
[0027]将计算得到的各个所述相邻点云点的Z坐标的差分中值赋值给所述待定目标点云的Z坐标，以将所述待定目标点云修改为目标点云；
[0028]确定每一个所述子网格的目标点云，以生成第一曲面。
[0029]在一些实施例，在获取所述待定目标点云的相邻点云点之后，所述方法还包括：
[0030]获取各个所述相邻点云点的Z坐标；
[0031]若所述Z坐标为0的相邻点云点的个数大于第一阈值，则确定所述待定目标点云的Z坐标为0；
[0032]将所述待定目标点云确定为目标点云。
[0033]在一些实施例，所述对所述X坐标矩阵、Y坐标矩阵和Z坐标矩阵进行梯度计算，并根据所述梯度计算结果计算得到所述第一曲面中每一个所述目标点云的高斯曲率和平均曲率，包括：
[0034]对所述X坐标矩阵进行一阶梯度计算和二阶梯度计算，得到一阶X坐标矩阵和二阶X坐标矩阵；
[0035]对所述Y坐标矩阵进行一阶梯度计算和二阶梯度计算，得到一阶Y坐标矩阵和二阶Y坐标矩阵；
[0036]对所述Z坐标矩阵进行一阶梯度计算和二阶梯度计算，得到一阶Z坐标矩阵和二阶Z坐标矩阵；
[0037]根据所述一阶X坐标矩阵、一阶Y坐标矩阵、一阶Z坐标矩阵、二阶X坐标矩阵、二阶Y坐标矩阵和二阶Z坐标矩阵，计算得到所述第一曲面中每一个所述目标点云的高斯曲率和平均曲率。
[0038]在一些实施例，所述根据所述第一曲面中每一个所述目标点云的高斯曲率和平均曲率，确定焊缝位置，包括：
[0039]选取所述高斯曲率小于0且所述平均曲率小于0的目标点云；
[0040]将选取的所述目标点云的位置确定为焊缝位置。
[0041]为实现上述目的，本申请实施例的第二方面提出了一种焊缝位置的确定装置，所述装置包括：
[0042]第一处理模块，用于对焊件点云数据进行预处理，得到焊件浮点型数据；
[0043]第二处理模块，用于对所述焊件浮点型数据进行二维栅格化处理，得到第一网格；
[0044]第一确定模块，用于遍历所述第一网格的每一个子网格，确定每一个所述子网格的目标点云，以生成第一曲面；
[0045]构建模块，用于获取每一个所述子网格的目标点云的三维坐标，构建得到X坐标矩阵、Y坐标矩阵和Z坐标矩阵；
[0046]计算模块，用于对所述X坐标矩阵、Y坐标矩阵和Z坐标矩阵进行梯度计算，并根据所述梯度计算结果计算得到所述第一曲面中每一个所述目标点云的高斯曲率和平均曲率；
[0047]第二确定模块，用于根据所述第一曲面中每一个所述目标点云的高斯曲率和平均曲率，确定焊缝位置。
[0048]为实现上述目的，本申请实施例的第三方面提出了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器、存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序以及用于实现所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种焊缝位置的确定方法，其特征在于，所述方法包括：对焊件点云数据进行预处理，得到焊件浮点型数据；对所述焊件浮点型数据进行二维栅格化处理，得到第一网格；遍历所述第一网格的每一个子网格，确定每一个所述子网格的目标点云，以生成第一曲面；获取每一个所述子网格的目标点云的三维坐标，构建得到X坐标矩阵、Y坐标矩阵和Z坐标矩阵；对所述X坐标矩阵、Y坐标矩阵和Z坐标矩阵进行梯度计算，并根据所述梯度计算结果计算得到所述第一曲面中每一个所述目标点云的高斯曲率和平均曲率；根据所述第一曲面中每一个所述目标点云的高斯曲率和平均曲率，确定焊缝位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对焊件点云数据进行预处理，得到焊件浮点型数据包括：通过点云相机采集得到焊件点云数据；基于开放式的自然交互框架链接所述点云相机，提取得到点云数据格式文件的焊件点云数据；通过所述点云数据格式文件的焊件点云数据，提取得到焊件浮点型数据。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述焊件浮点型数据进行二维栅格化处理，得到第一网格，包括：根据坐标值将所述焊件浮点型数据中的所有点云分布在XY平面内；提取所述XY平面内的点云的X坐标最大值、X坐标最小值、Y坐标最大值和Y坐标最小值；根据所述X坐标最大值和X坐标最小值，计算得到X方向分辨率；根据所述Y坐标最大值和Y坐标最小值，计算得到Y方向分辨率；以所述X坐标最大值、X坐标最小值、Y坐标最大值和Y坐标最小值为边界，以所述X方向分辨率和Y方向分辨率为间隔，划分得到第一网格。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述遍历所述第一网格的每一个子网格，确定每一个所述子网格的目标点云，以生成第一曲面，包括：当所述第一网格的目标子网格中有落入点云，选取落入所述目标子网格中的任意一个点云为目标点云；当所述第一网格的目标子网格中没有落入点云，选取所述目标子网格的中心点为待定目标点云；获取所述待定目标点云的相邻点云点，并计算各个所述相邻点云点的Z坐标的差分中值；将计算得到的各个所述相邻点云点的Z坐标的差分中值赋值给所述待定目标点云的Z坐标，以将所述待定目标点云修改为目标点云；确定每一个所述子网格的目标点云，以生成第一曲面。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在获取所述待定目标点云的相邻点云点之后，所述方法还包括：获取各个...
【专利技术属性】
技术研发人员：李辰潼，植美浃，许曦，高建文，廖伟东，
申请(专利权)人：中集集团集装箱控股有限公司中国国际海运集装箱集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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