CN110814584A - 基于预扫描的焊接方法、装置、系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于预扫描的焊接方法、装置、系统及电子设备，其方法包括：通过预扫描待焊接焊缝获取至少一张焊缝图像，其中，所述焊缝图像与所述待焊接焊缝中的一个焊缝点对应；根据所述焊缝图像获取所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息；根据所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹，以根据所述生成的焊缝轨迹进行焊接操作。上述方法可以通过预扫描待焊接焊缝生成含有多个焊缝点位置的焊接轨迹并依据焊轨迹进行焊接操作，避免了由于夹具不标准和工件本身差异等原因导致焊缝偏离标准示教位置的问题，且焊接效果好，工作效率高。

Description

基于预扫描的焊接方法、装置、系统及电子设备

技术领域

本申请属于焊接自动化技术领域，尤其涉及一种基于预扫描的焊接方法、装置、系统及电子设备。

背景技术

在进行焊接作业中，为了提高焊接作业的控制精度和对焊缝在焊接作业过程中的质量监控，主要通过在焊接机器人的焊接头处设追踪定位装置来提高定位效果。焊接机器人可以提高效率、优化质量、改善劳动条件，目前的焊接机器人大多为可编程的示教机器人，这种机器人在完成示教操作时通过示教固定点位批量焊接工件，容易出现由于夹具不标准以及同批次工件之间本身差异等原因使得焊缝偏离标准示教位置的技术问题。尤其是针对于曲面焊缝，现有焊接机器人通过模糊跟踪和补偿偏差的方式焊接曲面焊缝时容易出现的曲线焊缝示教固定点位多影响工作效率以及焊接效果不理想等技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种基于预扫描的焊接方法、装置、系统及电子设备，以解决现有技术中在完成示教操作时通过示教固定点位批量焊接工件，容易出现由于夹具不标准以及同批次工件之间本身差异等原因使得焊缝偏离标准示教位置的技术问题。尤其是针对于曲面焊缝，现有焊接机器人通过模糊跟踪和补偿偏差的方式焊接曲面焊缝时容易出现的曲线焊缝示教固定点位多影响工作效率以及焊接效果不理想等技术问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种基于预扫描的焊接方法，所述基于预扫描的焊接方法包括：

通过预扫描待焊接焊缝获取至少一张焊缝图像，其中，所述焊缝图像与所述待焊接焊缝中的一个焊缝点对应；

根据所述焊缝图像获取所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息；

根据所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹，以根据所述生成的焊缝轨迹进行焊接操作。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，根据所述焊缝图像获取所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息的步骤之前，包括：

对所述焊缝图像进行图像读取处理，以获取所述焊缝图像中的焊缝图像信息，其中，所述焊缝图像信息包括V型线段；

按照预设的算法识别所述V型线段中的极值点所在的位置，以获取所述极值点在相机坐标系下的坐标信息。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，按照预设的算法识别所述V型线段中的极值点所在的位置，以获取所述极值点在相机坐标系下的坐标信息的步骤，包括：

通过曲线梯度算法和/或极值算法识别所述V型线段中极值点所在的位置，从而获取所述V型线段中极值点在相机坐标系下的坐标信息。

结合第一方面的第二种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，通过曲线梯度算法识别所述V型线段中极值点所在的位置，以获取所述极值点在相机坐标系下的坐标信息的步骤，包括：

对所述焊缝图像进行第一次滤波处理，以获得第一图像；

对所述第一图像进行差分处理，以获得与所述第一图像对应的梯度图像；

对所述梯度图像进行第二次滤波处理，获得用于极值点所在位置的待识别梯度图像；

对所述待识别梯度图像进行图像梯度值识别，以获取所述待识别梯度图像中最大图像梯度值所在的位置；

根据所述最大图像梯度值所在的位置对所述焊缝图像中的V型线段进行定位标记，并在所述定位标记两侧从所述焊缝图像的V型线段中各截取一段预设长度的线段作为确定所述极值点位置的测试线段；

构建与所述两段测试线段分别对应的直线方程，并使由所述直线方程获得的直线进行延长相交处理，以获取所述两段测试线段相交时所对应的交点位置信息；

将所述交点位置信息配置为所述极值点的位置信息。

结合第一方面，在第一方面的第四种可能实现方式中，根据所述焊缝图像获取所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息，以确定所述待焊接焊缝中每一个焊缝点对应的位置的步骤之后，包括：

将从所述焊缝图像中获得的焊缝点在世界坐标系下的坐标信息进行组合形成位置排列数组。

结合第一方面的第四种可能实现方式中，在第一方面的第五种可能实现方式中，根据所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹，以根据所述生成的焊缝轨迹进行焊接操作的步骤，包括：

按照所述位置排列数组中焊缝点的位置顺序以及坐标信息分别计算每一个焊缝点所在位置的波动值，其中，所述波动值为所述焊缝点所在位置分别与前一个焊缝点所在位置和后一个焊缝点所在位置的距离之和；

对所述波动值进行两次差分处理，以获取所述波动值的二阶梯度图像，所述二阶梯度图像中含有与所述波动值相对应的二阶梯度值；

将所述二阶梯度值与预设的梯度值保存条件进行比对，以保存符合所述梯度值保存条件的二阶梯度值；

根据所述保存的二阶梯度值获取目标焊缝点，其中，所述目标焊缝点用于生成焊接轨迹；

将所述目标焊缝点进行排列重组，生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹。

结合第一方面的第五种可能实现方式中，在第一方面的第六种可能实现方式中，将所述二阶梯度值与预设的梯度值保存条件进行比对，以保存符合所述梯度值保存条件的二阶梯度值的步骤，还包括：

按照所述位置排列数组中焊缝点的位置顺序对与所述波动值相对应的二阶梯度值进行组合形成二阶梯度值数列；

根据预设的步长对所述二阶梯度值数列进行检测，以判断所述二阶梯度值数列中是否存在在预设步长内产生波动的二阶梯度值；

将所述二阶梯度值数列中在预设步长内产生波动的二阶梯度值转换为对应的一阶梯度值进行保存，以过滤未符合所述梯度值保存条件的焊点。

结合第一方面或第一方面的任意一种可能实现方式，在第一方面的第七种可能实现方式中，根据所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹，以根据所述生成的焊缝轨迹进行焊接操作的步骤之前，还包括：

对所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息进行自定义误差补偿设置。

本申请实施例的第二方面提供了一种基于预扫描的焊接装置，所述基于预扫描的焊接装置包括：

获取模块，用于通过预扫描待焊接焊缝获取至少一张焊缝图像，其中，所述焊缝图像与所述待焊接焊缝中的一个焊缝点对应；

处理模块，用于根据所述焊缝图像获取所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息；

执行模块，用于根据所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹，以根据所述生成的焊缝轨迹进行焊接操作。

本申请实施例的第三方面提供了一种基于预扫描的焊接系统，所述基于预扫描的焊接系统用于执行如第一方面任一项所述基于预扫描的焊接方法的步骤，所述基于预扫描的焊接系统包括控制组件、焊接组件以及扫描组件，所述控制组件、焊接组件以及扫描组件通过IP连接建立通信；所述焊接组件包括机器人、焊机以及焊枪，由所述机器人控制所述焊机和焊枪运行；所述扫描组件包括安装于所述焊枪上的高速激光位移传感器以及摄像头，用于扫描待焊接焊缝并获取焊缝图像帧；所述将控制组件通过安装的软件程序调控所述基于预扫描的焊接系统执行操作。

本申请实施例的第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任意一项所述基于预扫描的焊接方法的步骤。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

本申请通过预扫描待焊接焊缝获取至少一张焊缝图像，其中，所述焊缝图像与所述待焊接焊缝中的一个焊缝点对应；根据所述焊缝图像获取所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息；根据所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹，以根据所述生成的焊缝轨迹进行焊接操作。上述方法可以通过预扫描待焊接焊缝生成含有多个焊缝点的焊接轨迹并依据焊轨迹进行焊接操作，避免了由于夹具不标准和工件本身差异等原因导致焊缝偏离标准示教位置的问题，且焊接效果好，工作效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于预扫描的焊接方法的基本方法流程示意图；

图2为本申请实施例提供的基于预扫描的焊接方法中获取极值点坐标信息时的一种方法流程示意图；

图3为本申请实施例提供的基于预扫描的焊接方法中识别V型线段中极值点所在的位置时的一种方法流程示意图；

图4为本申请实施例提供的基于预扫描的焊接方法中生成焊接轨迹时的一种方法流程示意图；

图5为本申请实施例提供的基于预扫描的焊接方法中生成焊接轨迹时目标焊缝点获取的一种方法流程示意图；

图6为本申请实施例提供的一种基于预扫描的焊接装置的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种用于执行基于预扫描的焊接方法的焊接系统示意图；

图8本申请实施例提供的一种用于执行基于预扫描的焊接方法的焊接系统结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种实现基于预扫描的焊接方法的电子设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

本申请提供的基于预扫描的焊接方法提出采用一种扫描回放的方式执行焊接操作，尤其是用于曲面焊缝的焊接操作。该焊接方法避免了现有的焊接机器人中通过示教固定点位批量焊接工件时，由于夹具不标准以及同批次工件之间本身差异等原因使得焊缝偏离标准示教位置的技术缺陷。尤其是针对于曲面焊缝，避免了现有焊接机器人通过模糊跟踪和补偿偏差的方式焊接曲面焊缝时出现的曲线焊缝示教固定点位多影响工作效率以及焊接效果不理想的问题。

为了说明本申请所述的技术方案，以曲面焊缝为例，下面通过具体实施例来进行说明。

本申请的一些实施例中，请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种基于预扫描的焊接方法的基本方法流程示意图，详述如下：

在步骤S101中，通过预扫描待焊接焊缝获取至少一张焊缝图像，其中，所述焊缝图像与所述待焊接焊缝中的一个焊缝点对应。

在本实施例中，所述焊缝图像通过标定的高速激光位移传感器对待焊接焊缝进行预扫描以及由安装于焊接机器人中的摄像头进行拍摄获得。具体地，依据所述高速激光位移传感器识别所述待焊接焊缝并确定所述待焊接焊缝的起始点位置和结束点位置。进而，控制所述焊接机器人从所述起始点位置运行至结束点位置，实现预扫描操作。在机器人执行预扫描操作过程中通过摄像头按照预设的帧率拍摄所述待焊接焊缝，以获取至少一张焊缝图像。在所述焊缝图像中，所述待焊接焊缝呈V型。其中，位于V型图像底部的极值点位置与所述待焊接焊缝中的焊缝点位置对应，即所述V型图像中的极值点可用于表征所述待焊接焊缝中的焊接点位置。而且，所述V型图像中极值点两侧为两条线段，针对于曲面焊缝，这两条线段具有一定的曲率。

在步骤S102中，根据所述焊缝图像获取所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息。

由于在所述焊缝图像中，所述待焊接焊缝呈V型，且所述V型图像中的极值点即表征所述待焊接焊缝中的焊接点。在本实施例中，可以通过从所述焊缝图像中获取极值点所在位置的坐标信息，然后根据所述极值点所在位置的坐标信息来获取所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息，从而确定所述待焊接焊缝中焊缝点所在的位置。在本实施例中，所述焊缝图像中极值点通过基于摄像头建立的相机坐标系下的坐标信息来表示其所处位置，所述待焊接焊缝中焊缝点则通过基于焊接机器人建立的世界坐标系下的坐标信息来表示其所在位置。由于所述V型图像中的极值点即表征所述待焊接焊缝中的焊接点，因而，通过按照预设的转换规则将所述极值点在相机坐标系下的坐标信息转换到世界坐标系下进行表示，由此即可确定所述待焊接焊缝中的焊接点对应的位置，所述经过转换得到的在世界坐标系下表示的坐标信息即为所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息。其中，所述预设的的转换规则为所述相机坐标系与世界坐标系之间的转换关系。

在所述焊缝图像中，由于其对应的焊缝图像信息是基于摄像头建立的相机坐标系进行展示的，而在确定所述待焊接焊缝中每一个焊缝点对应的位置时，需要获取所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息，以使所述焊缝点位置通过世界坐标系进行展示。在本实施例中，可以通过建立所述相机坐标系与所述世界坐标系之间的转换关系，根据该转换关系将所述V型线段中极值点在相机坐标系下的坐标信息转换成在世界坐标系下的坐标信息。

具体地，建立所述相机坐标系与所述世界坐标系之间的转换关系时，包括通过手眼标定的方式确定所述相机坐标系与焊接机器人工具坐标系之间的RT矩阵以及获取表征所述焊接机器人焊枪姿势的角度信息，所述焊枪姿势通过W、P、R三个角度表示，具体可以通过测量或者从焊接机器人的操作参数中获得。在确定RT矩阵以及获得W、P、R三个角度之后，可以根据所述RT矩阵，将所述极值点在所述相机坐标系下的坐标信息转换成在工具坐标系下的坐标信息，通过结合所述在工具坐标系下的坐标信息以及表征焊枪姿势的W、P、R三个角度，即可将所述工具坐标系下的坐标信息转换成在世界坐标系下的坐标信息，从而实现所述相机坐标系与所述世界坐标系之间的转换。在本实施例中，可以通过选取在相机坐标系下的六个点，然后采用六点手眼标定法对这六个点进行迭代计算的方式获得所述RT矩阵。

在步骤S103中，根据所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹，以根据所述生成的焊缝轨迹进行焊接操作。

在本实施例中，通过上述步骤S102获取得到所述待焊接焊缝中每一个焊缝点在世界坐标系下的坐标信息后，考虑焊缝点识别错误导致的噪声问题以及因焊点而导致的焊缝轨迹出现小凸包的问题，依据每一个焊缝点在世界坐标系下的坐标信息，按照预设的规则生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹。其中，所述预设的规则包括：避免具有小凸包和噪声问题的焊缝点出现在所述生成的焊接轨迹中。由此，生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹之后，即可通过将所述生成的焊接轨迹发送给焊接机器人，以根据所述生成的焊接轨迹进行焊接操作。

本申请的一些实施例中，在根据所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹之前，还可以通过对所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息进行自定义误差补偿设置，这样可以弥补焊接机器人外在硬件工具结构之间所产生的误差。具体地，可以通过在控制焊接机器人执行扫描和焊接操作的软件程序中添加误差补偿值的方式设置。

上述实施例提供的基于预扫描的焊接方法可以通过预扫描待焊接焊缝生成含有多个焊缝点的焊接轨迹并依据焊轨迹进行焊接操作，避免了由于夹具不标准和工件本身差异等原因导致焊缝偏离标准示教位置的问题，且焊接效果好，工作效率高。

本申请的一些实施例中，请参阅图2，图2为本申请实施例提供的基于预扫描的焊接方法中获取极值点坐标信息时的一种方法流程示意图。详细如下：

在步骤S201中，对所述焊缝图像进行图像读取处理，以获取所述焊缝图像中的焊缝图像信息，其中，所述焊缝图像信息包括V型线段；

在步骤S202中，按照预设的算法识别所述V型线段中的极值点所在的位置，以获取所述极值点在相机坐标系下的坐标信息。

在本实施例中，所述焊缝图像中，所述待焊接焊缝的图像呈V型线段展示。由此，经过步骤S101获得焊缝图像之后，具体通过对所述获取的焊接图像帧进行图像识别处理来获取所述焊缝图像中的焊缝图像信息，其中，所述图像信息为展现在所述焊缝图像中的V型线段。所述V型线段中的底部位置具有一个极值点，所述极值点可以用于表征所述待焊接焊缝的焊接点。在本实施例中，基于获取焊接图像帧的摄像头预先建立有一相机坐标系，通过按照预设的算法对所述图像信息中的V型线段进行算法识别处理，以确定所述V型线段中的极值点所在的位置，从而获取所述极值点在所述相机坐标系下的坐标信息。在本实施例中，所述预设的算法包括但不限于曲线梯度算法、极值算法。

本申请的一些实施例中，可以通过曲线梯度算法和/或极值算法识别所述V型线段中极值点所在的位置，从而获取所述V型线段中极值点在相机坐标系下的坐标信息。具体地，以结合曲线梯度算法和极值算法识别所述V型线段中极值点所在的位置为例，通过曲线梯度算法识别所述V型线段中的极值点所在的位置，以获取所述V型线段中极值点在相机坐标系下的第一坐标信息，以及通过极值算法识别所述V型线段中的极值点所在的位置，以获取所述V型线段中极值点在相机坐标系下的第二坐标信息。然后，通过将所述第一坐标信息与所述第二坐标信息进行比对，以验证所述第一坐标信息与所述第二坐标信息是否一致；当所述第一坐标信息与所述第二坐标信息一致时，确定所述第一坐标信息和所述第二坐标信息对应在所述V型线段中的位置为极值点所在的位置。

本申请的一些实施例中，请参阅图3，图3为本申请实施例提供的基于预扫描的焊接方法中识别V型线段中极值点所在的位置时的一种方法流程示意图。详细如下：

S301，对所述焊缝图像进行第一次滤波处理，以获得第一图像；

S302，对所述第一图像进行差分处理，以获得与所述第一图像对应的梯度图像；

S303，对所述梯度图像进行第二次滤波处理，获得用于极值点所在位置的待识别梯度图像；

S304，对所述待识别梯度图像进行图像梯度值识别，以获取所述待识别梯度图像中最大图像梯度值所在的位置；

S305，根据所述最大图像梯度值所在的位置对所述焊缝图像中的V型线段进行定位标记，并在所述定位标记两侧从所述焊缝图像的V型线段中各截取一段预设长度的线段作为确定所述极值点位置的测试线段；

S306，构建与所述两段测试线段分别对应的直线方程，并使由所述直线方程获得的直线进行延长相交处理，以获取所述两段测试线段相交时所对应的交点位置信息；

S307，将所述交点位置信息配置为所述极值点的位置信息。

在本实施例中，上述步骤为通过曲线梯度算法识别V型线段中极值点所在位置的过程。其中，通过滤波处理可以在保留细节特征的条件下对所述V型线段的噪声进行抑制，达到减少图像噪声的效果。通过对经过滤波处理后的第一图像进行差分处理来削弱图像中的相似部分像素，而突显图像中变化明显的部分，得到与所述第一图像对应的梯度图像，从而根据所述梯度图像可以更为准确地识别图像中V型线段的轮廓。通过第二次滤波处理对所述梯度图像进行噪声抑制后得到用于识别极值点所在位置的待识别梯度图像。进而，获得待识别梯度图像后，对所述待识别梯度图像进行图像梯度值识别，获取所述待识别梯度图像中最大图像梯度值所在的位置，根据所述最大图像梯度值所在的位置对所述焊缝图像中的V型线段进行定位标记，在所述定位标记两侧从所述V型线段中各截取一段预设长度的线段作为确定所述极值点位置的测试线段，其中，所述测试线段为从所述焊缝图像中获得的线段。通过构建与所述两段测试线段分别对应的直线方程，然后对由所述直线方程获得的直线进行延长相交处理，得出两段测试线段的交点位置信息，该交点位置信息即为所述极值点的位置信息。

本申请的一些实施例中，针对每一张焊缝图像，获得每个焊缝点所在位置的坐标信息之后，还可以通过将这些焊缝点所在位置的坐标信息进行组合形成位置排列数组。进而，通过连接所述位置排列数组中的所有焊接点可以生成一条与所述待焊接焊缝相对应的焊缝曲线，所述焊缝曲线表征整条待焊接焊缝在世界坐标系下所在的位置。由此，通过对所述焊缝曲线进行修正，从所述焊缝曲线中剔除可能存在的小凸包问题和/或噪声问题的焊缝点，进而对所述焊缝曲线中经过剔除后保留下来的焊缝点进行重新排列生成与所述待焊接焊缝对应的焊缝轨迹。

在本实施例中，请参阅图4，图4为本申请实施例提供的基于预扫描的焊接方法中生成焊接轨迹时的一种方法流程示意图。详细如下：

在步骤S401中，按照所述位置排列数组中焊缝点的位置顺序以及坐标信息分别计算每一个焊缝点所在位置的波动值，其中，所述波动值为所述焊缝点所在位置分别与前一个焊缝点所在位置和后一个焊缝点所在位置的距离之和；

在步骤S402中，对所述波动值进行两次差分处理，以获取所述波动值的二阶梯度图像，所述二阶梯度图像中含有与所述波动值相对应的二阶梯度值；

在步骤S403中，将所述二阶梯度值与预设的梯度值保存条件进行比对，以保存符合所述梯度值保存条件的二阶梯度值；

在步骤S404中，根据所述保存的二阶梯度值获取目标焊缝点，其中，所述目标焊缝点用于生成焊接轨迹；

在步骤S405中，将所述目标焊缝点进行排列重组，生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹。

在本实施例中，通过将获得的焊缝点所在位置的坐标信息进行组合形成位置排列数组后，通过按照所述位置排列数组中焊缝点的位置顺序以及每一个焊缝点的坐标信息计算每一个焊缝点所在位置的波动值，从而分析所述焊缝曲线中每一个焊缝点的波动情况。其中，计算所述焊缝点的波动值时，包括分别所述焊缝点所在位置与其前一个焊缝点所在位置的距离，以及所述焊缝点所在位置与其后一个焊缝点所在位置的距离，进而将两段距离值之和配置为所述焊缝点的波动值。通过计算获得每一个焊缝点所在位置的波动值后，对这些波动值进行两次差分处理得到所述波动值对应的二阶梯度图像，所述二阶梯度图像中含有与所述波动值相对应的二阶梯度值。所述二阶梯度值的大小反映其对应焊缝点的波动大小，由此，在本实施例中，通过预先设置一个梯度值保存条件，所述梯度值保存条件用于根据二阶梯度值的大小剔除所述焊缝曲线中波动不合理的焊缝点。在剔除所述焊缝曲线中波动不合理的焊缝点的过程中，包括通过将所述二阶梯度值与预设的梯度值保存条件进行比对，保存符合所述梯度值条件的二阶梯度值，以根据所述保存的二阶梯度值获取用于生成焊接轨迹的目标焊缝点。

在本实施例中，可以将所述预设的梯度值保存条件设置为按照二阶梯度值由小至大选取所有焊缝点中一定数量比例(例如70％)的焊缝点作为用于焊缝轨迹的目标焊缝点，此时，从所述二阶梯度图像中获得与所述波动值相对应的二阶梯度值后，可以通过对所述二阶梯度值进行大小排序，然后由大到小截取30％数量个的二阶梯度值进行标记处理，这样，在生成焊接轨迹时，根据所述标记即可剔除掉不符合保存条件的二阶梯度值，从而保存数值相对较小的70％数量个二阶梯度值，以获取与该70％数量个二阶梯度值分别对应的焊缝点作为用于生成焊缝轨迹的目标焊缝点，进而，即可将所述目标焊缝点进行排列重组，生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹。在其他的一些实施方式中，将所述二阶梯度值与预设的梯度值保存条件进行比对，以保存符合所述梯度值保存条件的二阶梯度值时，还可以按照所述位置排列数组中焊缝点的位置顺序，对所有焊缝点进行分组，例如从所述位置排列数组中的第一个焊缝点开始，每5个焊缝点划分为一个分组，比较分组内5个焊缝点对应二阶梯度值的大小，选择最小的二阶梯度值进行保存，从而按照分组实现对焊缝点进行采样，获得符合保存条件的二阶梯度值。

本申请的一些实施例中，请参阅图5，图5为本申请实施例提供的基于预扫描的焊接方法中生成焊接轨迹时目标焊缝点获取的一种方法流程示意图。详细如下：

在步骤S501中，按照所述位置排列数组中焊缝点的位置顺序对与所述波动值相对应的二阶梯度值进行组合形成二阶梯度值数列；

在步骤S502中，根据预设的步长对所述二阶梯度值数列进行检测，以判断所述二阶梯度值数列中是否存在在预设步长内产生波动的二阶梯度值；

在步骤S503中，将所述二阶梯度值数列中在预设步长内产生波动的二阶梯度值转换为对应的一阶梯度值进行保存，以过滤未符合所述梯度值保存条件的焊点。

在本实施例中，所述二阶梯度值还可以用于预测待焊接焊缝的趋势。所述梯度值保存条件可以配置为所述二阶梯度值在预设步长内未产生波动。由此，将所述二阶梯度值与预设的梯度值保存条件进行比对过程中，可以按照所述位置排列数组中焊缝点的位置顺序对与所述波动值相对应的二阶梯度值进行组合形成二阶梯度值数列。然后，根据预设的步长对所述二阶梯度值数列进行检测，以判断所述二阶梯度值数列中是否存在在预设步长内产生波动的二阶梯度值。此处所述预设的的步长配置为1cm，当然，所述预设的步长可以依据所述待焊接焊缝实际情况具体配置。进而，将所述二阶梯度值数列中在预设步长内产生波动的二阶梯度值转换为对应的一阶梯度值进行保存，以使所述待焊接焊缝在此位置处根据一阶梯度值获取目标焊缝点。由于在焊接过程中要求，即使遇到焊点也要保持原有的焊接趋势不变，而不是随着焊点改变焊接的路径。由此，通过对二阶梯度值数列进行检测，以将预设步长内产生波动的二阶梯度值转换为其对应的一阶梯度值，这样可以滤除小于1cm宽度的焊点，即如果在1cm范围内有二阶梯度值的波动，则用之前的二阶梯度值对应的一阶梯度值代替产生波动的二阶梯度值，以过滤掉未符合所述梯度值保存条件的焊点，达到实现过滤焊点的作用。

可以理解的是，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请的一些实施例中，请参阅图6，图6为本申请实施例提供的一种基于预扫描的焊接装置的结构示意图，详述如下：

所述基于预扫描的焊接装置包括：获取模块601、处理模块602以及执行模块603。其中，所述获取模块601用于通过预扫描待焊接焊缝获取至少一张焊缝图像，其中，每一张焊缝图像与所述待焊接焊缝中的一个焊缝点对应；所述处理模块602用于根据所述焊缝图像确定所述待焊接焊缝的焊缝点位置，并获取所述焊缝点位置在世界坐标系下的坐标信息；所述执行模块603用于根据所述焊缝点位置在世界坐标系下的坐标信息生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹，以根据所述生成的焊缝轨迹进行焊接操作。

所述基于预扫描的焊接装置，与上述的基于预扫描的焊接方法一一对应。

本申请的一些实施例中，请参阅图7和图8，图7为本申请实施例提供的一种用于执行基于预扫描的焊接方法的焊接系统控制示意图；图8本申请实施例提供的一种用于执行基于预扫描的焊接方法的焊接系统结构示意图。详细如下：

在本实施例中，所述基于预扫描的焊接系统用于执行基于预扫描的焊接方法，所述基于预扫描的焊接系统包括控制组件71、焊接组件72以及扫描组件73，所述控制组件71、焊接组件72以及扫描组件73通过IP连接建立通信；所述焊接组件包括机器人720、焊机721以及焊枪722，由所述机器人720控制所述焊机731和焊枪732运行；所述扫描组件73包括安装于所述焊枪722上的高速激光位移传感器731以及摄像头732，用于扫描待焊接焊缝74并获取焊缝图像帧；所述将控制组件71通过安装的软件程序调控所述基于预扫描的焊接系统执行操作。

在本申请的一些实施例中，请参阅图9，图9为本申请实施例提供的一种实现基于预扫描的焊接方法的电子设备的示意图。如图9所示，该实施例的电子设备9包括：处理器90、存储器91以及存储在所述存储器91中并可在所述处理器90上运行的计算机程序92，例如基于预扫描的焊接程序。所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各个基于预扫描的焊接方法实施例中的步骤。或者，所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。

示例性的，所述计算机程序92可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器91中，并由所述处理器90执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序92在所述电子设备9中的执行过程。例如，所述计算机程序92可以被分割成：

获取模块，用于通过预扫描待焊接焊缝获取至少一张焊缝图像，其中，所述焊缝图像与所述待焊接焊缝中的一个焊缝点对应；

处理模块，用于根据所述焊缝图像获取所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息；

执行模块，用于根据所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹，以根据所述生成的焊缝轨迹进行焊接操作。

所述电子设备可包括，但不仅限于，处理器90、存储器91。本领域技术人员可以理解，图9仅仅是电子设备9的示例，并不构成对电子设备9的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器90可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器91可以是所述电子设备9的内部存储单元，例如电子设备9的硬盘或内存。所述存储器91也可以是所述电子设备9的外部存储设备，例如所述电子设备9上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器91还可以既包括所述电子设备9的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器91用于存储所述计算机程序以及所述电子设备所需的其他程序和数据。所述存储器91还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，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单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，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单元中，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单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种基于预扫描的焊接方法，其特征在于，所述基于预扫描的焊接方法包括：

通过预扫描待焊接焊缝获取至少一张焊缝图像，其中，所述焊缝图像与所述待焊接焊缝中的一个焊缝点对应；

根据所述焊缝图像获取所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息；

根据所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹，以根据所述生成的焊缝轨迹进行焊接操作。

2.根据权利要求1所述的基于预扫描的焊接方法，其特征在于，根据所述焊缝图像获取所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息的步骤之前，包括：

对所述焊缝图像进行图像读取处理，以获取所述焊缝图像中的焊缝图像信息，其中，所述焊缝图像信息包括V型线段；

按照预设的算法识别所述V型线段中的极值点所在的位置，以获取所述极值点在相机坐标系下的坐标信息。

3.根据权利要求2所述的基于预扫描的焊接方法，其特征在于，按照预设的算法识别所述V型线段中的极值点所在的位置，以获取所述极值点在相机坐标系下的坐标信息的步骤，包括：

通过曲线梯度算法和/或极值算法识别所述V型线段中极值点所在的位置，从而获取所述V型线段中极值点在相机坐标系下的坐标信息。

4.根据权利要求3所述的基于预扫描的焊接方法，其特征在于，通过曲线梯度算法识别所述V型线段中极值点所在的位置，以获取所述极值点在相机坐标系下的坐标信息的步骤，包括：

对所述焊缝图像进行第一次滤波处理，以获得第一图像；

对所述第一图像进行差分处理，以获得与所述第一图像对应的梯度图像；

对所述梯度图像进行第二次滤波处理，获得用于极值点所在位置的待识别梯度图像；

对所述待识别梯度图像进行图像梯度值识别，以获取所述待识别梯度图像中最大图像梯度值所在的位置；

根据所述最大图像梯度值所在的位置对所述焊缝图像中的V型线段进行定位标记，并在所述定位标记两侧从所述焊缝图像的V型线段中各截取一段预设长度的线段作为确定所述极值点位置的测试线段；

构建与所述两段测试线段分别对应的直线方程，并使由所述直线方程获得的直线进行延长相交处理，以获取所述两段测试线段相交时所对应的交点位置信息；

将所述交点位置信息配置为所述极值点的位置信息。

5.根据权利要求1所述基于预扫描的焊接方法，其特征在于，根据所述焊缝图像获取所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息的步骤之后，包括：

将从所述焊缝图像中获得的焊缝点在世界坐标系下的坐标信息进行组合形成位置排列数组。

6.根据权利要求5所述的基于预扫描的焊接方法，其特征在于，根据所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹，以根据所述生成的焊缝轨迹进行焊接操作的步骤，包括：

按照所述位置排列数组中焊缝点的位置顺序以及坐标信息分别计算每一个焊缝点所在位置的波动值，其中，所述波动值为所述焊缝点所在位置分别与前一个焊缝点所在位置和后一个焊缝点所在位置的距离之和；

对所述波动值进行两次差分处理，以获取所述波动值的二阶梯度图像，所述二阶梯度图像中含有与所述波动值相对应的二阶梯度值；

将所述二阶梯度值与预设的梯度值保存条件进行比对，以保存符合所述梯度值保存条件的二阶梯度值；

根据所述保存的二阶梯度值获取目标焊缝点，其中，所述目标焊缝点用于生成焊接轨迹；

将所述目标焊缝点进行排列重组，生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹。

7.根据权利要求6所述的基于预扫描的焊接方法，其特征在于，将所述二阶梯度值与预设的梯度值保存条件进行比对，以保存符合所述梯度值保存条件的二阶梯度值的步骤，还包括：

按照所述位置排列数组中焊缝点的位置顺序对与所述波动值相对应的二阶梯度值进行组合形成二阶梯度值数列；

根据预设的步长对所述二阶梯度值数列进行检测，以判断所述二阶梯度值数列中是否存在在预设步长内产生波动的二阶梯度值；

将所述二阶梯度值数列中在预设步长内产生波动的二阶梯度值转换为对应的一阶梯度值进行保存，以过滤未符合所述梯度值保存条件的焊点。

8.根据权利要求1-7所述的基于预扫描的焊接方法，其特征在于，根据所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹，以根据所述生成的焊缝轨迹进行焊接操作的步骤之前，还包括：

对所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息进行自定义误差补偿设置。

9.一种基于预扫描的焊接系统，其特征在于，所述基于预扫描的焊接系统用于执行上述权利要求1-8所述的基于预扫描的焊接方法，所述基于预扫描的焊接系统包括控制组件、焊接组件以及扫描组件，所述控制组件、焊接组件以及扫描组件通过IP连接建立通信；所述焊接组件包括机器人、焊机以及焊枪，由所述机器人控制所述焊机和焊枪运行；所述扫描组件包括安装于所述焊枪上的高速激光位移传感器以及摄像头，用于扫描待焊接焊缝并获取焊缝图像帧；所述将控制组件通过安装的软件程序调控所述基于预扫描的焊接系统执行操作。

10.一种基于预扫描的焊接装置，其特征在于，所述基于预扫描的焊接装置包括：

获取模块，用于通过预扫描待焊接焊缝获取至少一张焊缝图像，其中，所述焊缝图像与所述待焊接焊缝中的一个焊缝点对应；

处理模块，用于根据所述焊缝图像获取所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息；

执行模块，用于根据所述焊缝点在世界坐标系下的坐标信息生成与所述待焊接焊缝对应的焊接轨迹，以根据所述生成的焊缝轨迹进行焊接操作。

11.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述基于预扫描的焊接方法的步骤。

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