【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于图像处理，具体涉及钢捆标牌的自动焊接方法及装置。
技术介绍
1、钢厂在对钢材进行打捆包装之后，通常要在每个钢捆的端面上焊接一定数量的标牌，这些标牌用于显示钢捆的基本信息，例如型号、规格及生产日期等。传统的标牌焊接方式是通过人工焊接，效率较低，无法适用于产量较大的生产。为了提高效率，目前许多钢厂已普遍采用机器控制的方式，实现标牌的自动焊接。
2、自动焊接标牌的流程大致包括：当钢捆被输送至待焊接位置时，系统控制双目相机采集钢捆的端面图像，通过图像处理，选取第一个标牌焊接点，然后根据第一个标牌焊接点的三维坐标，控制伸缩焊枪进行焊接，焊接完成后，系统再次控制双目相机采集钢捆端面图像，判断第一个标牌是否成功焊接。如果未成功焊接，则控制双目相机再次进行图像采集，通过图像处理，重新获取第一个标牌焊接点再次焊接；如果成功焊接，则重复执行上述操作，进行第二个标牌的焊接点选取及焊接工作，以此类推，直至焊接完所有标牌。
3、自动焊接过程中，花费时间最长的就是图像处理。而上述流程中，在焊接每一个标牌之前，都需进行图像采集及图像处理才能获取焊接点的坐标，因此若要完成一个钢捆所有标牌的焊接工作，将花费较长时间。在需焊接的标牌数量较大时，上述自动焊接方式的效率较低，将无法满足实际生产要求。
技术实现思路
1、为解决现有钢捆标牌焊接方式效率低的问题，本申请首先提供一种基于三维点云的自动焊接标牌方法，其特征在于，包括：
2、采集钢捆端面的三维点云图；
3
4、对聚类分割得到的每一类点云进行平面提取，去除点云拖尾；
5、计算每一类点云的质心坐标，得到质心坐标点集，筛除z坐标的最大值与最小值的差值不符合要求的质心坐标点或提取平面的点数不符合要求的一类点云的质心坐标点；
6、进行钢筋粘连判断，筛除存在粘连的一类点云的质心坐标点；
7、进行防碰撞检测，筛除存在碰撞风险的一类点云的质心坐标点；
8、避开钢捆边缘位置确定焊接区域，筛除焊接区域内机器人无法到达的质心坐标点，得到符合要求的标牌焊接点；
9、将符合要求的标牌焊接点在机器人坐标系下的位置坐标发送给机器人进行标牌焊接。
10、本专利技术进一步的技术方案是：
11、优选地，采集钢捆端面的三维点云图，包括：当钢捆到达待焊接区域工位时，触发三维视觉传感器拍照，采集钢捆端面的三维点云图。
12、优选地，机器人进行标牌焊接完成后，还包括：
13、机器人返回预设安全位，重新触发三维视觉传感器拍照，再次采集钢捆端面的三维点云图；
14、根据再次采集的钢捆端面的三维点云图判断标牌是否焊接成功；
15、若标牌焊接成功，则焊接流程结束继续等待下一个钢捆到位；
16、若标牌焊接失败，则进行补焊操作。
17、优选地，对聚类分割得到的每一类点云进行平面提取，去除点云拖尾，包括：采用ransac算法拟合平面。
18、优选地，进行钢筋粘连判断，筛除存在粘连的一类点云的质心坐标点，包括：根据聚类的个数计算点云个数的中位数，计算剩余质心坐标点对应的每一类点云的个数与中位数的比值，筛除比值不在正常范围内的一类点云的质心坐标点。
19、优选地，进行防碰撞检测，筛除存在碰撞风险的一类点云的质心坐标点，包括与焊接装置防碰撞检测：
20、对经过钢筋粘连判断后的剩余质心坐标点按z坐标降序排列；
21、取任意质心坐标点，对所有经过钢筋粘连判断后的剩余质心坐标点进行遍历，将满足如下条件的质心坐标点存入第一点集；
22、xa-w≤center_set[i].x≤xa+w
23、ya-h≤center_set[i].y≤xa+h
24、其中，(xa，ya)表示所取任意质心坐标点的坐标，w、h分别表示焊接装置所在区域的宽度和高度，center_set[i].x、center_set[i].y分别表示任意剩余质心坐标点i的x坐标和y坐标；
25、对第一点集内的质心坐标点按z坐标降序排列，计算每个质心坐标点的z坐标与第一点集中z坐标的最大值的绝对值的差值，筛除差值不符合要求的质心坐标点。
26、优选地，避开钢捆边缘位置确定焊接区域，筛除焊接区域内机器人无法到达的质心坐标点，得到符合要求的标牌焊接点，包括：
27、对经过防碰撞检测的剩余质心坐标点进行遍历，筛选出符合如下要求的质心坐标点：
28、x min+dis_x1≤center_set[i].x≤x max-dis_x2
29、y min+dis_y1≤center_set[i].y≤y max-dis_y2
30、其中，xmin、xmax、ymin、ymax均为机器人坐标系中的坐标值，xmin、xmax为钢捆在x方向上的最小值和最大值，ymin、ymax为钢捆在y方向上的最小值和最大值，dis_x1、dis_x2为综合焊接区域和机器人无法到达的区域在钢捆x方向上需做出的偏差，dis_y1、dis_y2为综合焊接区域和机器人无法到达的区域在钢捆y方向上需做出的偏差；center_set[i].x、center_set[i].y分别表示任意剩余质心坐标点i的x坐标和y坐标；
31、筛选出的质心坐标点即为可焊接点；
32、根据焊接标牌张数和选点规则，选取符合要求的标牌焊接点；若需焊接一张标牌，则在钢捆端面中间区域选取四个标牌焊接点；若需焊接两张标牌，则在钢捆端面左边区域和右边区域各选两个标牌焊接点。
33、本申请还提供一种基于三维点云的自动焊接标牌装置，其特征在于，包括：
34、采集模块，用于采集钢捆端面的三维点云图；
35、预处理模块，对点云进行预处理，包括降采、杂点处理和聚类分割；
36、提取平面模块，用于对聚类分割得到的每一类点云进行平面提取，去除点云拖尾；
37、点云特征标记模块，计算每一类点云的质心坐标，得到质心坐标点集，筛除z坐标的最大值与最小值的差值不符合要求的质心坐标点或提取平面的点数不符合要求的一类点云的质心坐标点；
38、钢筋粘连判断模块，用于筛除存在粘连的一类点云的质心坐标点；
39、防碰撞检测模块，用于筛除存在碰撞风险的一类点云的质心坐标点；
40、标牌焊接点位置计算模块，避开钢捆边缘位置确定焊接区域，筛除焊接区域内机器人无法到达的质心坐标点，得到符合要求的标牌焊接点；
41、标牌焊接点位置发送模块，将符合要求的标牌焊接点在机器人坐标系下的位置坐标发送给机器人进行标牌焊接。
42、优选地，所述标牌焊接点位置计算模块包括标定算法模块，用于采用五点标定法实现视觉坐标系至机器人坐标系的转换。
43、本申请还提供一种基本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于三维点云的自动焊接标牌方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于三维点云的自动焊接标牌方法，其特征在于，采集钢捆端面的三维点云图，包括：当钢捆到达待焊接区域工位时，触发三维视觉传感器拍照，采集钢捆端面的三维点云图。
3.如权利要求1所述的基于三维点云的自动焊接标牌方法，其特征在于，机器人进行标牌焊接完成后，还包括：
4.如权利要求1所述的基于三维点云的自动焊接标牌方法，其特征在于，对聚类分割得到的每一类点云进行平面提取，去除点云拖尾，包括：采用RANSAC算法拟合平面。
5.如权利要求1所述的基于三维点云的自动焊接标牌方法，其特征在于，进行钢筋粘连判断，筛除存在粘连的一类点云的质心坐标点，包括：根据聚类的个数计算点云个数的中位数，计算剩余质心坐标点对应的每一类点云的个数与中位数的比值，筛除比值不在正常范围内的一类点云的质心坐标点。
6.如权利要求1所述的基于三维点云的自动焊接标牌方法，其特征在于，进行防碰撞检测，筛除存在碰撞风险的一类点云的质心坐标点，包括与焊接装置防碰撞检测：
7.如权
8.如权利要求1所述的基于三维点云的自动焊接标牌方法，其特征在于，避开钢捆边缘位置确定焊接区域，筛除焊接区域内机器人无法到达的质心坐标点，得到符合要求的标牌焊接点，包括：
9.一种基于三维点云的自动焊接标牌装置，其特征在于，包括：
10.如权利要求9所述的基于三维点云的自动焊接标牌装置，其特征在于，所述标牌焊接点位置计算模块包括标定算法模块，用于采用五点标定法实现视觉坐标系至机器人坐标系的转换。
11.一种基于三维点云的自动焊接标牌方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于三维点云的自动焊接标牌方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于三维点云的自动焊接标牌方法，其特征在于，采集钢捆端面的三维点云图，包括：当钢捆到达待焊接区域工位时，触发三维视觉传感器拍照，采集钢捆端面的三维点云图。
3.如权利要求1所述的基于三维点云的自动焊接标牌方法，其特征在于，机器人进行标牌焊接完成后，还包括：
4.如权利要求1所述的基于三维点云的自动焊接标牌方法，其特征在于，对聚类分割得到的每一类点云进行平面提取，去除点云拖尾，包括：采用ransac算法拟合平面。
5.如权利要求1所述的基于三维点云的自动焊接标牌方法，其特征在于，进行钢筋粘连判断，筛除存在粘连的一类点云的质心坐标点，包括：根据聚类的个数计算点云个数的中位数，计算剩余质心坐标点对应的每一类点云的个数与中位数的比值，筛除比值不在正常范围内的一类点云的质心坐标点。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：林启森，杨文，徐宗立，王昆，
申请(专利权)人：江苏金恒信息科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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