【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高精密制造形状复杂零件的智能定位，特别涉及一种复杂异形工件的对称轴搜索定位方法。
技术介绍
1、当前一些高精密制造领域的复杂焊接构件的对接装配大多数是手动或半自动，这些装配方式需要人工校准对接精度，在形状复杂的焊接工件坡口对接时，由于坡口为复杂曲线，对接难度进一步增加，因此需要一种能够在空间中精确定位出工件坡口的定位方法，通过线激光获取工件三维深度信息，映射为二维图像进行空间定位，可以减少对人工的依赖。
2、图像的对称轴是图像的一个重要特征，在现有的图像处理方法中，寻找图像的对称轴对物体模型匹配，场景理解以及识别与定位都有重大的意义。
3、经对现有技术文献检索分析，发现专利公布号为cn 105825528 a的中国专利文献所公开的“一种图像对称轴检测方法”；专利授权公告号为cn 106780528b的中国专利文献所公开的“基于边缘线匹配的图像对称轴检测方法”；专利公布号为cn 105184830 a的中国专利文献所公开的“一种对称图像对称轴检测定位方法”。
4、上述专利主要采用提取图像有效特征点或利用图像全部点对方法来检测图像对称轴，会使匹配结果不够精确或者耗费大量时间，效率和识别精度很难满足高精密制造的质量要求。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种复杂异形工件的对称轴搜索定位方法，通过采用线激光扫描待安装工件表面，进行对称轴搜索后可得到工件偏移位置及角度，方法简单，信息全面，定位精准。
2、
3、一种复杂异形工件的对称轴搜索定位方法，包括以下步骤：
4、步骤s1：传感器扫描待装配件表面，获得待装配区域三维点云数据；
5、步骤s2：三维点云进行预处理及数据降维；
6、步骤s3：提取装配件坡口内外边缘轮廓线；
7、步骤s4：寻找坡口内边缘曲线的对称轴；
8、步骤s5：以曲线极点为内边缘曲线特征点，映射回三维点云数据，以顶端或底部特征点作为空间位置的基准，与标准位置进行比较得到位置偏差。
9、进一步的，步骤s2包括如下步骤：
10、步骤s2.1：首先采用中值滤波对孤立的噪声进行滤波去噪，在去除噪声的同时保持原有的边缘特性；
11、步骤s2.2：将三维点云转化为二维深度图，扫描获取的三维点云数据量大，为了更直观提取点云数据特征，通过建立三维数据与二维灰度图的转化关系，将三维点云数据转化为二维灰度图，实现数据降维；
12、步骤s2.3：灰度图二值化，采用自适应阈值法对灰度图进行处理，将阈值以下的像素统一赋值为0，阈值以上的赋值为255，实现图片二值化，突出坡口边缘特征。
13、进一步的，步骤s3包括如下步骤：
14、步骤s3.1：去除图像中的小连通域，通过搜索连通区域轮廓，获取连通区域的轮廓面积，确定连通区域阈值，然后基于阈值删除其中小于阈值的连通区域；
15、步骤s3.2：基于canny算法检测坡口边缘轮廓，使用高斯滤波器平滑图像，滤除噪声；利用sobel算子计算图中每个像素点的梯度强度和方向；应用非极大值抑制消除边缘检测带来的杂散效应；采用双阈值检测来确定真实和潜在的边缘；
16、步骤s3.3：形态学闭运算连通边缘轮廓线，采用5×5卷积核对上述边缘轮廓先膨胀后腐蚀，连接缺口，形成完整的边缘轮廓线；
17、步骤s3.4：基于随机采样一致法对轮廓边缘曲线拟合，在边缘点集中随机选取k个点，对k个点曲线拟合，计算点集中其它点到该拟合曲线的距离，并设置一定的阈值，若大于阈值，称为外点，则舍弃，小于阈值，为内点，并统计内点个数；然后以新的内点为基础，再次迭代进行曲线拟合，最后选择内点数最多的拟合曲线，此时的曲线为最优拟合曲线，得到装配件坡口的内外边缘轮廓线。
18、进一步的，步骤s4包括如下步骤：
19、步骤s4.1：逐行遍历图中所有像素点，统计内边缘轮廓线所有点的坐标；
20、步骤s4.2：数据压缩，去除内边缘轮廓中间区域的数据点集，只保留轮廓线首尾区域的部分数据点集，以便在寻找对称轴时提高搜索速度；
21、步骤s4.3：计算并筛选内边缘轮廓线长轴，对首尾区域数据点一一匹配并计算长度，并依据工件轮廓模型长轴值确定长轴点对集；
22、步骤s4.4：搜索确定最终的对称轴，从第一条可能对称轴开始，逐步判断左侧轮廓数据点的对称点与右侧轮廓数据点的重合度，若落在原轮廓线上则总数加一，若落在轮廓线上的点数+剩余未判断的点数小于最大点数则直接跳过本次搜索，直至判断完所有的长轴点对，则其中重合度最大的即为轮廓线的对称轴。
23、本专利技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
24、1、本专利技术一种复杂异形工件的对称轴搜索定位方法，将三维点云转化为二维深度图，降低数据维度，大大降低了计算量。同时，可以很方便应用滤波去噪、阈值分割、形态学运算、边缘检测等成熟方法进行图像处理，以及随机采样一致法拟合边缘轮廓线，显著降低了大量点云数据处理的难度，提高了辨识精度；
25、2、本专利技术一种复杂异形工件的对称轴搜索定位方法，依据数据分布特征，对轮廓数据进行数据压缩，仅保留首尾数据点集，显著降低了对称轴搜索的计算量；
26、3、本专利技术在搜索对称轴算法中，若落在轮廓线上的点数+剩余未判断的点数小于最大点数则直接跳过本次比较，减少了每次搜索的数据对比量。
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1.一种复杂异形工件的对称轴搜索定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种复杂异形工件的对称轴搜索定位方法，其特征在于，步骤S2包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种复杂异形工件的对称轴搜索定位方法，其特征在于，步骤S3包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种复杂异形工件的对称轴搜索定位方法，其特征在于，步骤S4包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种复杂异形工件的对称轴搜索定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种复杂异形工件的对称轴搜索定位方法，其特征在于，步骤s2包括如下步骤：
3.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：张轲，周义虎，王皖勇，郝思彧，张嘉煜，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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