CN110171000A - 坡口切割方法、装置及控制设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种坡口切割方法、装置及控制设备，包括：通过设置在机械手组件的二维相机获取待切割工件的第一二维图像信息；根据第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配待切割工件的型号；通过设置在机械手组件的三维相机获取待切割工件的三维点云信息；根据型号和三维点云信息和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径；控制机械手组件根据切割路径对待切割工件进行切割。本申请的利用了三维相机对待切割工件进行了三维点云信息的获取，可以使后续对切割路径的规划更加精准，同时，由于根据待切割工件的型号对应的工件切割信息对切割路径进行了规划，那么就适应了模板库中所包含的所有型号的工件，因此，通用性更强。

Description

坡口切割方法、装置及控制设备

技术领域

本申请涉及制造业切割技术领域，尤其涉及一种坡口切割方法、装置及控制设备。

背景技术

制造业中进行生产时，对于工件的坡口切割一般采用手工切割、半自动切割或示教再现式全自动切割等方法。其中，手工切割由切割工人握持切割枪对工件进行切割，其切割精度主要依赖于进行切割的切割工人的切割经验；半自动切割则是将切割枪固定在水平移动装置上，按照固定轨道运动，由于轨道固定，这种半自动切割的方式很难完成形状较为复杂的切割；示教再现式全自动切割在机器人末端固定切割枪，根据工程师的示教完成单一工件的切割，但是当工件发生变化时需要重新进行示教，效率较为低下。因此，现有的对于工件坡口切割的方法具有精度低、通用性差等问题。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种坡口切割方法、装置及控制设备。

根据本申请的第一方面，提供一种坡口切割方法，包括：

通过设置在机械手组件的二维相机获取待切割工件的第一二维图像信息；

根据所述第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配所述待切割工件的型号；所述模板库中包括多个型号的二维图像模板；

通过设置在机械手组件的三维相机获取待切割工件的三维点云信息；

根据所述型号和所述三维点云信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径；

控制所述机械手组件根据所述切割路径对所述待切割工件进行切割。

可选的，所述根据所述第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配所述待切割工件的型号，包括：

根据所述第一二维图像信息提取所述待切割工件的第一二维轮廓信息；

将所述模板库中各模板的外形尺寸信息分别与所述第一二维轮廓信息进行对比，得到与所述第一二维轮廓信息匹配的模板；

获取所述模板的型号作为所述待切割工件的型号。

可选的，所述根据所述型号和所述三维点云信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径，包括：

根据所述三维点云信息得到第一三维点云轮廓信息；

根据所述第一三维点云轮廓信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径。

可选的，所述根据所述三维点云信息得到第一三维点云轮廓信息，包括：

将所述三维点云信息转换为第二二维图像信息；

利用边缘提取方法从所述第二二维图像信息中提取第二二维轮廓信息；

将所述第二二维轮廓信息转换为第一三维点云轮廓信息。

可选的，所述根据所述第一三维点云轮廓信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径，包括：

根据预先标定得到的坐标转换关系将所述型号对应的二维图像模板的坐标和所述第一三维点云轮廓信息的坐标转换到所述机械手的坐标系中，得到第三二维轮廓信息和第二三维点云轮廓信息；所述坐标转换关系为二维相机坐标系、三维相机坐标系和机械手坐标系间的转换关系；

利用所述第三二维轮廓信息对所述第二三维点云轮廓信息进行识别，得到所述待切割工件的点云轮廓；

根据所述点云轮廓和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径。

根据本申请的第二方面，提供一种坡口切割装置，包括：

第一获取模块，用于通过设置在机械手组件的二维相机获取待切割工件的第一二维图像信息；

匹配模块，用于根据所述第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配所述待切割工件的型号；所述模板库中包括多个型号的二维图像模板；

第二获取模块，用于通过设置在机械手组件的三维相机获取待切割工件的三维点云信息；

规划模块，用于根据所述型号和所述三维点云信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径；

切割控制模块，用于控制所述机械手组件根据所述切割路径对所述待切割工件进行切割。

可选的，所述匹配模块包括：

提取单元，用于根据所述第一二维图像信息提取所述待切割工件的第一二维轮廓信息；

对比单元，用于将所述模板库中各模板的外形尺寸信息分别与所述第一二维轮廓信息进行对比，得到与所述第一二维轮廓信息匹配的模板；

第一获取单元，用于获取所述模板的型号作为所述待切割工件的型号。

可选的，所述规划模块包括：

第二获取单元，用于根据所述三维点云信息得到第一三维点云轮廓信息；

规划单元，用于根据所述第一三维点云轮廓信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径。

可选的，所述第二获取单元包括：

第一转换子单元，用于将所述三维点云信息转换为第二二维图像信息；

提取子单元，用于利用边缘提取方法从所述第二二维图像信息中提取第二二维轮廓信息；

第二转换子单元，用于将所述第二二维轮廓信息转换为第一三维点云轮廓信息。

所述规划单元包括：

第三转换子单元，用于根据预先标定得到的坐标转换关系将所述型号对应的二维图像模板的坐标和所述第一三维点云轮廓信息的坐标转换到所述机械手的坐标系中，得到第三二维轮廓信息和第二三维点云轮廓信息；所述坐标转换关系为二维相机坐标系、三维相机坐标系和机械手坐标系间的转换关系；

识别子单元，用于利用所述第三二维轮廓信息对所述第二三维点云轮廓信息进行识别，得到所述待切割工件的点云轮廓；

规划子单元，用于根据所述点云轮廓和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径。

根据本申请的第三方面，提供一种坡口切割控制设备，包括：

处理器，以及与所述处理器相连接的存储器；

所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序至少用于执行如下所述的坡口切割方法：

通过设置在机械手组件的二维相机获取待切割工件的第一二维图像信息；

根据所述第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配所述待切割工件的型号；所述模板库中包括多个型号的二维图像模板；

通过设置在机械手组件的三维相机获取待切割工件的三维点云信息；

根据所述型号和所述三维点云信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径；

控制所述机械手组件根据所述切割路径对所述待切割工件进行切割。

可选的，所述根据所述第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配所述待切割工件的型号，包括：

根据所述第一二维图像信息提取所述待切割工件的第一二维轮廓信息；

将所述模板库中各模板的外形尺寸信息分别与所述第一二维轮廓信息进行对比，得到与所述第一二维轮廓信息匹配的模板；

获取所述模板的型号作为所述待切割工件的型号。

可选的，所述根据所述型号和所述三维点云信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径，包括：

根据所述三维点云信息得到第一三维点云轮廓信息；

根据所述第一三维点云轮廓信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径。

可选的，所述根据所述三维点云信息得到第一三维点云轮廓信息，包括：

将所述三维点云信息转换为第二二维图像信息；

利用边缘提取方法从所述第二二维图像信息中提取第二二维轮廓信息；

将所述第二二维轮廓信息转换为第一三维点云轮廓信息。

可选的，所述根据所述第一三维点云轮廓信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径，包括：

根据预先标定得到的坐标转换关系将所述型号对应的二维图像模板的坐标和所述第一三维点云轮廓信息的坐标转换到所述机械手的坐标系中，得到第三二维轮廓信息和第二三维点云轮廓信息；所述坐标转换关系为二维相机坐标系、三维相机坐标系和机械手坐标系间的转换关系；

利用所述第三二维轮廓信息对所述第二三维点云轮廓信息进行识别，得到所述待切割工件的点云轮廓；

根据所述点云轮廓和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径。

所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过设置在机械手组件的二维相机获取待切割工件的第一二维图像信息；根据第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配待切割工件的型号；通过设置在机械手组件的三维相机获取待切割工件的三维点云信息；根据型号和三维点云信息和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径；控制机械手组件根据切割路径对待切割工件进行切割。上述切割过程中，利用二维相机获取的第一二维图像信息从模板库中匹配待切割工件的型号，然后根据该型号对应的工件切割信息和三维相机获取的待切割工件的三维点云信息规划切割路径，从而控制机械手组件根据切割路径对待切割工件进行切割，由于本申请的坡口切割方法利用了三维相机对待切割工件进行了三维点云信息的获取，三维点云信息中包含了工件的三维信息，可以使后续对切割路径的规划更加精准，同时，由于根据待切割工件的型号对应的工件切割信息对切割路径进行了规划，那么就适应了模板库中所包含的所有型号的工件，因此，通用性更强。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请的实施例一提供的一种坡口切割方法的流程示意图。

图2是本申请的实施例一提供的一种匹配模板的流程示意图。

图3是本申请的实施例一提供的切割路径规划流程示意图。

图4是本申请的实施例二提供的一种坡口切割装置的结构示意图。

图5是本申请的实施例三提供的一种坡口切割控制设备的结构示意图。

图6是本申请的实施例四提供的一种坡口切割系统的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

随着中国制造业的发展，人们对平板工件坡口切割的质量和效率提出了更高的要求。坡口切割在焊接流程中起着至关重要的作用，大到盾构机、船体甲板的焊接，小到平面钢材工件的焊接，一般都需要在焊接前进行坡口切割。在工程项目中，对平板工件连接处进行坡口切割是为了提高焊接质量，保证焊件能够被焊透，达到足够的熔化深度。目前，手工切割、半自动切割和示教再现式全自动切割是工业生产中对平板工件坡口切割的主要切割方式。在科技日益发展的今天，工厂中平板工件的坡口切割方法仍主要采用传统的手工切割与半自动切割。

手工切割具有易操作、成本低和方便快捷等优点，适用于单件小批量的生产模式。但是，手工切割对工人的切割技术有一定的要求，需要经过特殊的培训才能切出满足使用要求的坡口，而且还会受工人主观情绪影响，坡口切割质量和切割效率容易不稳定，影响生产流程，工人工作处于高温，飞溅的工作环境下，工作环境恶劣，劳动强度较高。

半自动切割也是较为主流的切割方式，通过固定的轨道设置切割路径，由人工控制切割的进给速度进行工件切割。这种方式提高了切割质量，减轻了工人的劳动负担。但是半自动切割的灵活性不足，只能切割形状规则的工件。

伴随着机器人技术，机器视觉技术，人工智能技术的发展，高度自动化、智能化的工业生产正在逐步实现。对于焊接自动化的需求，更加迫切的要求对平板工件的坡口切割实现自动化和智能化，因此对全自动化切割设备的研究也越来越多。

比如示教再现式全自动化切割，就是利用机器人技术，采用六轴机械手组件搭配外部轴进行切割的切割方式，示教再现式全自动切割需要经验较为丰富的工程师提前对机械手组件切割路径进行轨迹示教，机械手组件按照示教轨迹往复工作。示教再现式机械手组件全自动化切割系统能够提高工厂的自动化程度，但是系统柔性较低，无法快速适应产品和周围环境的变化，降低了工作效率。

为了解决上述技术问题，本申请提出了一种坡口切割方法、装置及控制设备，利用二维相机和三维相机对机械手组件进行视觉引导，从而完成对工作台上任意摆放的各工件的高精度坡口切割。下面以实施例的形式对本申请的坡口切割方法、装置、设备进行说明。

实施例一

请参阅图1，图1是本申请的实施例一提供的一种坡口切割方法的流程示意图。

如图1所示，本实施例提供的坡口切割方法包括：

步骤S101、通过设置在机械手组件的二维相机获取待切割工件的第一二维图像信息。

其中，二维相机可以是任意能够获取待切割工件二维图像的图像传感设备，比如水星相机。另外，二维相机可以采用eye-in-hand模式，固定在机械手的末端，与机械手末端同步移动。

步骤S102、根据第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配待切割工件的型号；模板库中包括多个型号的二维图像模板。

模板库中存储有涉及到坡口切割的所有型号工件的图纸信息，各型号的图纸信息中包括对应型号工件的外形尺寸信息和工件切割信息。在构建模板库时，可以由预先编写好的程序直接读取dxf格式的图纸文件，得到该图纸文件中涉及的工件的型号、该型号的工件的外形尺寸及该型号的切割信息，若电子版图纸不是dxf格式的，比如是CAD的dwg格式，可以先将dwg格式的图纸转换为dxf格式。

步骤S103、通过设置在机械手组件的三维相机获取待切割工件的三维点云信息。

需要说明的是，三维相机可以是三维AT相机，三维相机可以采用eye-in-hand模式，固定在机械手的末端，与机械手末端同步移动。

步骤S104、根据型号和三维点云信息和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径。

步骤S105、控制机械手组件根据切割路径对待切割工件进行切割。

通过设置在机械手组件的二维相机获取待切割工件的第一二维图像信息；根据第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配待切割工件的型号；通过设置在机械手组件的三维相机获取待切割工件的三维点云信息；根据型号和三维点云信息和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径；控制机械手组件根据切割路径对待切割工件进行切割。上述切割过程中，利用二维相机获取的第一二维图像信息从模板库中匹配待切割工件的型号，然后根据该型号对应的工件切割信息和三维相机获取的待切割工件的三维点云信息规划切割路径，从而控制机械手组件根据切割路径对待切割工件进行切割，由于本申请的坡口切割方法利用了三维相机对待切割工件进行了三维点云信息的获取，三维点云信息中包含了工件的三维信息，可以使后续对切割路径的规划更加精准，同时，由于根据待切割工件的型号对应的工件切割信息对切割路径进行了规划，那么就适应了模板库中所包含的所有型号的工件，因此，通用性更强。

请参阅图2，图2是本申请的实施例一提供的一种匹配模板的流程示意图。

如图2所示，步骤S102可以包括：

步骤S1021、根据第一二维图像信息提取待切割工件的第一二维轮廓信息。

从第一二维图像信息中提取第一二维轮廓信息涉及到了图像轮廓的提取，而图像轮廓提取的方法可以有很多种，比如基于区域的方法、基于边缘的方法、基于活动轮廓的方法和基于视觉特性的方法，此处可优选基于边缘的方法，可以是基于边缘检测，也可以是基于边缘分组。基于边缘检测可以通过边缘检测算法、去除杂点、冗余边缘、修复边缘等步骤实现；基于边缘分组则可以通过线逼近算法去除噪声及边缘点逐步组合合并实现对轮廓的提取。

步骤S1022、将模板库中各模板的外形尺寸信息分别与第一二维轮廓信息进行对比，得到与第一二维轮廓信息匹配的模板。

步骤S1023、获取模板的型号作为待切割工件的型号。

由于二维相机在使用前必然经过标定，因此，通过二维相机获取的第一二维图像信息是带有坐标信息的，那么第一二维轮廓信息也必然具有坐标信息，因此，可以通过该坐标信息计算出待切割工件的外形尺寸信息，通过和模板库中各型号的模板对应的外形尺寸进行对比，找到模板库中与带切割工件匹配的模板对应的型号，也就是带切割工件的型号。

请参阅图3，图3是本申请的实施例一提供的切割路径规划流程示意图。

如图3所示，步骤S104可以包括：

步骤S1041、根据三维点云信息得到第一三维点云轮廓信息。

步骤S1042、根据第一三维点云轮廓信息和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径。

步骤S1041中，可以先将三维点云信息转换为第二二维图像信息；然后利用边缘提取方法从第二二维图像信息中提取第二二维轮廓信息；最后将第二二维轮廓信息转换为第一三维点云轮廓信息。

步骤S1042中，先根据预先标定得到的坐标转换关系将型号对应的二维图像模板的坐标和第一三维点云轮廓信息的坐标转换到机械手的坐标系中，得到第三二维轮廓信息和第二三维点云轮廓信息；然后利用第三二维轮廓信息对第二三维点云轮廓信息进行识别，得到待切割工件的点云轮廓；最后根据点云轮廓和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径。

需要说明的是，坐标转换关系为二维相机坐标系、三维相机坐标系和机械手坐标系间的转换关系，该坐标转换关系可以在系统第一次运行前进行标定，可以仅标定一次。

另外，上述机械手可以包括滑台及固定在滑台上的六轴KUKA机器人。

实施例二

请参阅图4，图4是本申请的实施例二提供的一种坡口切割装置的结构示意图。

如图4所示，本实施例提供的坡口切割装置包括：

第一获取模块41，用于通过设置在机械手组件的二维相机获取待切割工件的第一二维图像信息；

匹配模块42，用于根据第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配待切割工件的型号；模板库中包括多个型号的二维图像模板；

第二获取模块43，用于通过设置在机械手组件的三维相机获取待切割工件的三维点云信息；

规划模块44，用于根据型号和三维点云信息和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径；

切割控制模块45，用于控制机械手组件根据切割路径对待切割工件进行切割。

进一步地，匹配模块42可以包括：

提取单元421，用于根据第一二维图像信息提取待切割工件的第一二维轮廓信息；

对比单元422，用于将模板库中各模板的外形尺寸信息分别与第一二维轮廓信息进行对比，得到与第一二维轮廓信息匹配的模板；

第一获取单元423，用于获取模板的型号作为待切割工件的型号。

进一步地，规划模块44可以包括：

第二获取单元441，用于根据三维点云信息得到第一三维点云轮廓信息；

规划单元442，用于根据第一三维点云轮廓信息和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径。

进一步地，第二获取单元441可以包括：

第一转换子单元4411，用于将三维点云信息转换为第二二维图像信息；

提取子单元4412，用于利用边缘提取方法从第二二维图像信息中提取第二二维轮廓信息；

第二转换子单元4413，用于将第二二维轮廓信息转换为第一三维点云轮廓信息。

规划单元442可以包括：

第三转换子单元4421，用于根据预先标定得到的坐标转换关系将型号对应的二维图像模板的坐标和第一三维点云轮廓信息的坐标转换到机械手的坐标系中，得到第三二维轮廓信息和第二三维点云轮廓信息；坐标转换关系为二维相机坐标系、三维相机坐标系和机械手坐标系间的转换关系；

识别子单元4422，用于利用第三二维轮廓信息对第二三维点云轮廓信息进行识别，得到待切割工件的点云轮廓；

规划子单元4423，用于根据点云轮廓和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径。

通过设置在机械手组件的二维相机获取待切割工件的第一二维图像信息；根据第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配待切割工件的型号；通过设置在机械手组件的三维相机获取待切割工件的三维点云信息；根据型号和三维点云信息和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径；控制机械手组件根据切割路径对待切割工件进行切割。上述切割过程中，利用二维相机获取的第一二维图像信息从模板库中匹配待切割工件的型号，然后根据该型号对应的工件切割信息和三维相机获取的待切割工件的三维点云信息规划切割路径，从而控制机械手组件根据切割路径对待切割工件进行切割，由于本申请的坡口切割方法利用了三维相机对待切割工件进行了三维点云信息的获取，三维点云信息中包含了工件的三维信息，可以使后续对切割路径的规划更加精准，同时，由于根据待切割工件的型号对应的工件切割信息对切割路径进行了规划，那么就适应了模板库中所包含的所有型号的工件，因此，通用性更强。

实施例三

请参阅图5，图5是本申请的实施例三提供的一种坡口切割控制设备的结构示意图。

如图5所示，本实施例提供的坡口切割控制设备包括：

处理器51，以及与处理器相连接的存储器52；

存储器用于存储计算机程序，计算机程序至少用于执行如下的坡口切割方法：

通过设置在机械手组件的二维相机获取待切割工件的第一二维图像信息；

根据第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配待切割工件的型号；模板库中包括多个型号的二维图像模板；

通过设置在机械手组件的三维相机获取待切割工件的三维点云信息；

根据型号和三维点云信息和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径；

控制机械手组件根据切割路径对待切割工件进行切割。

可选的，根据第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配待切割工件的型号，包括：

根据第一二维图像信息提取待切割工件的第一二维轮廓信息；

将模板库中各模板的外形尺寸信息分别与第一二维轮廓信息进行对比，得到与第一二维轮廓信息匹配的模板；

获取模板的型号作为待切割工件的型号。

可选的，根据型号和三维点云信息和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径，包括：

根据三维点云信息得到第一三维点云轮廓信息；

根据第一三维点云轮廓信息和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径。

可选的，根据三维点云信息得到第一三维点云轮廓信息，包括：

将三维点云信息转换为第二二维图像信息；

利用边缘提取方法从第二二维图像信息中提取第二二维轮廓信息；

将第二二维轮廓信息转换为第一三维点云轮廓信息。

可选的，根据第一三维点云轮廓信息和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径，包括：

根据预先标定得到的坐标转换关系将型号对应的二维图像模板的坐标和第一三维点云轮廓信息的坐标转换到机械手的坐标系中，得到第三二维轮廓信息和第二三维点云轮廓信息；坐标转换关系为二维相机坐标系、三维相机坐标系和机械手坐标系间的转换关系；

利用第三二维轮廓信息对第二三维点云轮廓信息进行识别，得到待切割工件的点云轮廓；

根据点云轮廓和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径。

处理器用于调用并执行存储器中的计算机程序。

通过设置在机械手组件的二维相机获取待切割工件的第一二维图像信息；根据第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配待切割工件的型号；通过设置在机械手组件的三维相机获取待切割工件的三维点云信息；根据型号和三维点云信息和型号对应的工件切割信息规划对待切割工件的切割路径；控制机械手组件根据切割路径对待切割工件进行切割。上述切割过程中，利用二维相机获取的第一二维图像信息从模板库中匹配待切割工件的型号，然后根据该型号对应的工件切割信息和三维相机获取的待切割工件的三维点云信息规划切割路径，从而控制机械手组件根据切割路径对待切割工件进行切割，由于本申请的坡口切割方法利用了三维相机对待切割工件进行了三维点云信息的获取，三维点云信息中包含了工件的三维信息，可以使后续对切割路径的规划更加精准，同时，由于根据待切割工件的型号对应的工件切割信息对切割路径进行了规划，那么就适应了模板库中所包含的所有型号的工件，因此，通用性更强。

实施例四

请参阅图6，图6是本申请的实施例四提供的一种坡口切割系统的结构示意图。

如图6所示，本实施例提供的坡口切割系统包括：

实施例三提供的坡口切割控制设备61；

分别与坡口切割控制设备相连接的二维相机62、三维相机63、机械手组件64；

机械手组件包括滑台641、固定在滑台上的机械手642及固定在机械手上的切割枪643；

二维相机、三维相机和切割枪均固定在机械手的末端。

其中，机械手组件还包括控制滑台移动的第一控制器644和控制机械手动作的第二控制器645，第一控制器和第二控制器均与坡口切割控制设备相连接，接收坡口切割控制设备发出的信息，以控制滑台和机械手完成切割的工作。

第一控制器可以为PLC，当机械手为KUKA机器人时，第二控制器可以为KUKA机器人控制柜，坡口切割控制设备可以为工业计算机。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种坡口切割方法，其特征在于，包括：

通过设置在机械手组件的二维相机获取待切割工件的第一二维图像信息；

根据所述第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配所述待切割工件的型号；所述模板库中包括多个型号的二维图像模板；

通过设置在机械手组件的三维相机获取待切割工件的三维点云信息；

根据所述型号和所述三维点云信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径；

控制所述机械手组件根据所述切割路径对所述待切割工件进行切割。

2.根据权利要求1所述的坡口切割方法，其特征在于，所述根据所述第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配所述待切割工件的型号，包括：

根据所述第一二维图像信息提取所述待切割工件的第一二维轮廓信息；

将所述模板库中各模板的外形尺寸信息分别与所述第一二维轮廓信息进行对比，得到与所述第一二维轮廓信息匹配的模板；

获取所述模板的型号作为所述待切割工件的型号。

3.根据权利要求1所述的坡口切割方法，其特征在于，所述根据所述型号和所述三维点云信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径，包括：

根据所述三维点云信息得到第一三维点云轮廓信息；

根据所述第一三维点云轮廓信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径。

4.根据权利要求3所述的坡口切割方法，其特征在于，所述根据所述三维点云信息得到第一三维点云轮廓信息，包括：

将所述三维点云信息转换为第二二维图像信息；

利用边缘提取方法从所述第二二维图像信息中提取第二二维轮廓信息；

将所述第二二维轮廓信息转换为第一三维点云轮廓信息。

5.根据权利要求3所述的坡口切割方法，其特征在于，所述根据所述第一三维点云轮廓信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径，包括：

根据预先标定得到的坐标转换关系将所述型号对应的二维图像模板的坐标和所述第一三维点云轮廓信息的坐标转换到所述机械手的坐标系中，得到第三二维轮廓信息和第二三维点云轮廓信息；所述坐标转换关系为二维相机坐标系、三维相机坐标系和机械手坐标系间的转换关系；

利用所述第三二维轮廓信息对所述第二三维点云轮廓信息进行识别，得到所述待切割工件的点云轮廓；

根据所述点云轮廓和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径。

6.一种坡口切割装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于通过设置在机械手组件的二维相机获取待切割工件的第一二维图像信息；

匹配模块，用于根据所述第一二维图像信息从预先设置的模板库中匹配所述待切割工件的型号；所述模板库中包括多个型号的二维图像模板；

第二获取模块，用于通过设置在机械手组件的三维相机获取待切割工件的三维点云信息；

规划模块，用于根据所述型号和所述三维点云信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径；

切割控制模块，用于控制所述机械手组件根据所述切割路径对所述待切割工件进行切割。

7.根据权利要求6所述的坡口切割装置，其特征在于，所述匹配模块包括：

提取单元，用于根据所述第一二维图像信息提取所述待切割工件的第一二维轮廓信息；

对比单元，用于将所述模板库中各模板的外形尺寸信息分别与所述第一二维轮廓信息进行对比，得到与所述第一二维轮廓信息匹配的模板；

第一获取单元，用于获取所述模板的型号作为所述待切割工件的型号。

8.根据权利要求6所述的坡口切割装置，其特征在于，所述规划模块包括：

第二获取单元，用于根据所述三维点云信息得到第一三维点云轮廓信息；

规划单元，用于根据所述第一三维点云轮廓信息和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径。

9.根据权利要求8所述的坡口切割装置，其特征在于，所述第二获取单元包括：

第一转换子单元，用于将所述三维点云信息转换为第二二维图像信息；

提取子单元，用于利用边缘提取方法从所述第二二维图像信息中提取第二二维轮廓信息；

第二转换子单元，用于将所述第二二维轮廓信息转换为第一三维点云轮廓信息；

所述规划单元包括：

第三转换子单元，用于根据预先标定得到的坐标转换关系将所述型号对应的二维图像模板的坐标和所述第一三维点云轮廓信息的坐标转换到所述机械手的坐标系中，得到第三二维轮廓信息和第二三维点云轮廓信息；所述坐标转换关系为二维相机坐标系、三维相机坐标系和机械手坐标系间的转换关系；

识别子单元，用于利用所述第三二维轮廓信息对所述第二三维点云轮廓信息进行识别，得到所述待切割工件的点云轮廓；

规划子单元，用于根据所述点云轮廓和所述型号对应的工件切割信息规划对所述待切割工件的切割路径。

10.一种坡口切割控制设备，其特征在于，包括：

处理器，以及与所述处理器相连接的存储器；

所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序至少用于执行权利要求1-5任一项所述的坡口切割方法；

所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序。