CN116690046B - 焊缝位置指示器、角焊缝的端点定位方法和焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于输电铁塔加工技术领域，具体涉及焊缝位置指示器、角焊缝的端点定位方法和焊接方法，包括：获取待焊接工件中各角焊缝两侧的各焊缝位置指示器的表面及其周围的点云信息；利用点云信息，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标；根据各角焊缝上任意一点的点云坐标，确定各角焊缝的端点坐标，角焊缝的端点包括：悬空点或阻挡点。本发明提供的技术方案，不仅通用性强，操作简单，角焊缝的端点定位准确，提高了角焊缝的识别率和角焊缝识别的可靠度，进而提高了角焊缝的焊接效率。

Description

焊缝位置指示器、角焊缝的端点定位方法和焊接方法
技术领域
本发明属于输电铁塔加工技术领域，具体涉及焊缝位置指示器、角焊缝的端点定位方法和焊接方法。
背景技术
输电塔的塔脚、变坡和横担等复杂节点，是由很多个形状不规则的钢板焊接组合而成，该处焊缝非常复杂。除了角钢塔塔脚节点的十字大板外，其余均需要人工焊接，但人工焊接的成本越来越高。
随着信息技术的发展，机器人手臂在焊接中的应用越来越多。该设备需要准确的焊缝路径信息才能正常工作，焊接路径的信息包括焊缝两端的空间位置和各个空间位置上焊枪的空间姿态。利用机器人手臂确定焊缝路径的方法主要有以下三种：
1）人工示教法。该方法需要工人手动引导机器人的焊枪走完整个焊缝，工作量很大，相对于人工焊接，并无明显的成本优势。
2）基于精细化几何模型的CAD引导法。该方法基于工件的三维精细化模型，利用robotstudio等机器人仿真软件，分析得出工件的焊接路径。但该方法有三个缺点：第一，输电塔复杂节点往往没有对应的三维模型；第二，三维模型与实际工件的几何尺寸往往存在较大的偏差，导致该方法生成的焊接路径几乎是无法使用的；第三，该方法需要根据节点的安装位置和焊接路径仿真时采用的虚拟位置之间的关系，调整理想焊接路径，而这两者的关系很难获得。
3）机器视觉法。该方法首先采集工件表面的点云，然后利用机器视觉算法，分析点云的几何特征，来确定焊缝路径该方法。目前，机器视觉寻位方法可以分为两类：一是采用线激光确定焊缝位置，但该方法需要人工将线激光引导到大致的位置，且线激光视距内不能有两个焊缝；二是采用面激光扫描整个构件，然后用人工智能等方法识别焊缝。因为焊接路径的精度不能低于0.5mm，且构件的特征尺寸一般大于500mm，所以点云的数据点太多，计算量极大，工作效率较低。更重要的是，由于节点的几何特征复杂，人工智能在准确识别焊缝方面，精度一直达不到实际使用的标准。
因此，输电塔塔脚、横担和变坡等处的复杂节点，由于其使用的工件的几何外形复杂、加工精度低，往往不具备可供机器人焊接所使用的精细化三维模型，很难低成本确定它的精确焊接路径，给机器人自动化焊接带来很大的困难。
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，本申请提供焊缝位置指示器、角焊缝的端点定位方法和焊接方法。
第一方面，提供一种焊缝位置指示器，包括：半球形磁铁和圆柱体磁铁；
所述圆柱体磁铁的一端垂直贯穿所述半球形磁铁的球面的被穿过点处，并与所述半球形磁铁的被穿过点处固定连接；
所述半球形磁铁的底面分别吸附于待焊接工件中角焊缝两侧的钢板表面，且吸附于角焊缝两侧的钢板表面的半球形磁铁的球面相切；
所述半球形磁铁的直径大于所述圆柱体磁铁的直径，且所述半球形磁铁的直径小于圆柱体磁铁的长度。
优选的，所述圆柱体磁铁的轴线通过所述半球形磁铁的球心。
优选的，所述半球形磁铁和圆柱体磁铁均为电子磁铁。
第二方面，提供一种角焊缝的端点定位方法，应用于上述的焊缝位置指示器，所述方法包括：
获取待焊接工件中各角焊缝两侧的各焊缝位置指示器的表面及其周围的点云信息；
利用所述点云信息，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标；
根据各角焊缝上任意一点的点云坐标，确定各角焊缝的端点坐标，所述角焊缝的端点包括：悬空点或阻挡点。
优选的，所述获取待焊接工件中各角焊缝两侧的各焊缝位置指示器的表面及其周围的点云信息，包括：
利用面激光传感器获取各焊缝位置指示器表面及其周围的点云信息。
优选的，所述利用所述点云信息，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标，包括：
基于所述点云信息，利用点云识别软件确定各焊缝位置指示器中半球形磁铁的球心的点云坐标和各焊缝位置指示器中圆柱体磁铁的轴线的方向矢量；
利用所述球心的点云坐标和所述轴线的方向矢量，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标。
优选的，所述利用所述球心的点云坐标和所述轴线的方向矢量，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标，包括：
根据所述球心的点云坐标，匹配属于同一角焊缝两侧的焊缝位置指示器中的半球形磁铁；
根据所述球心的点云坐标和所述轴线的方向矢量，匹配属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁和圆柱体磁铁；
利用属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁的球心的点云坐标和属于同一焊缝位置指示器中的圆柱体磁铁的轴线的方向矢量，确定所述角焊缝的外法线的方向矢量；
根据所述角焊缝的外法线的方向矢量和属于该角焊缝两侧的其中一个焊缝位置指示器中半球形磁铁的球心的点云坐标，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标。
优选的，所述根据所述球心的点云坐标，匹配属于同一角焊缝两侧的焊缝位置指示器中的半球形磁铁，包括：
基于所述球心的点云坐标，当两个球心之间的距离为半球形磁铁的直径时，所述两个球心对应的半球形磁铁不属于同一角焊缝两侧的焊缝位置指示器。
优选的，所述根据所述球心的点云坐标和所述轴线的方向矢量，匹配属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁和圆柱体磁铁，包括：
判断球心的点云坐标和轴线的方向矢量是否符合第一公式，若符合，则所述球心对应的半球形磁铁和所述轴线对应的圆柱体磁铁属于同一焊缝位置指示器；若不符合，则所述球心对应的半球形磁铁和所述轴线对应的圆柱体磁铁不属于同一焊缝位置指示器。
优选的，所述第一公式的计算式，包括：
(xc1-xs3)/mk=(yc1-ys3)/nk=(zc1-zs3)/pk
上式中，(xs3,ys3,zs3)为球心的点云坐标，xs3为球心在x轴上的坐标值，ys3为球心在y轴上的坐标值，zs3为球心在z轴上的坐标值；(mk,nk,pk)为轴线的方向矢量，mk为轴线的x向分量，nk为轴线的y向分量，pk为轴线的z向分量；(xc1,yc1,zc1)为轴线上任意一点的点云坐标，xc1为所述轴线上任意一点在x轴上的坐标值，yc1为所述轴线上任意一点在y轴上的坐标值，zc1为所述轴线上任意一点在z轴上的坐标值。
优选的，所述利用属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁的球心的点云坐标和属于同一焊缝位置指示器中的圆柱体磁铁的轴线的方向矢量，确定所述角焊缝的外法线的方向矢量，包括：
利用属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁的球心的点云坐标和属于同一焊缝位置指示器中的圆柱体磁铁的轴线的方向矢量，计算第二公式的计算结果，若所述计算结果小于零，则取所述轴线的方向矢量的负方向为钢板的外法线的方向，并确定钢板的外法线的方向矢量；若所述计算结果大于零，则取所述轴线的方向矢量的正方向为钢板的外法线的方向矢量，并确定钢板的外法线的方向矢量。
优选的，所述第二公式的计算式，包括：
u=vk·(pcr-ps4)
上式中，u为第二公式的计算结果，pcr为圆柱体磁铁上任意一点的点云坐标，pcr=|xcr,ycr,zcr|，xcr为圆柱体磁铁上任意一点在x轴上的坐标值，ycr为圆柱体磁铁上任意一点在y轴上的坐标值，zcr为圆柱体磁铁上任意一点在z轴上的坐标值；ps4为球心的点云坐标，ps4=|xs4,ys4,zs4|，xs4为球心在x轴上的坐标值，ys4为球心在y轴上的坐标值，zs4为球心在z轴上的坐标值；vk为属于同一焊缝位置指示器中的圆柱体磁铁的轴线的方向矢量，vk=|mk,nk,pk|为轴线的方向矢量，mk为轴线的x向分量，nk为轴线的y向分量，pk为轴线的z向分量。
优选的，所述角焊缝上任意一点的点云坐标的计算式，包括：
mw(xs5-xs6)+nw(ys5-ys6)+pw(zs5-zs6)=0
上式中，(mw,nw,pw)为角焊缝的外法线的方向矢量，mw为角焊缝的外法线的x向分量，nw为角焊缝的外法线的y向分量，pw为角焊缝的外法线的z向分量；(xs6,ys6,zs6)为角焊缝两侧的焊缝位置指示器中其中一个半球形磁铁的球心的点云坐标，xs6为球心在x轴上的坐标值，ys6为球心在y轴上的坐标值，zs6为球心在z轴上的坐标值；(xs5,ys5,zs5)为角焊缝上任意一点的点云坐标，xs5为角焊缝上任意一点在x轴上的坐标值，ys5为角焊缝上任意一点在y轴上的坐标值，zs5为角焊缝上任意一点在z轴上的坐标值。
优选的，所述根据各角焊缝上任意一点的点云坐标，确定各角焊缝的端点坐标，包括：
步骤11：基于所述角焊缝上任意一点的点云坐标，在垂直于所述角焊缝上任意一点的平面上，选择与所述角焊缝上任意一点的距离小于等于预设直径的点云构成横截圆；
步骤12：令所述角焊缝两侧的钢板分别为第一钢板和第二钢板，横截圆上的点满足第一钢板的平面方程的数量为i，横截圆上的点满足第二钢板的平面方程的数量为j；
步骤13：若i*j=0，则所述角焊缝上任意一点的点云坐标为所述角焊缝的悬空点的点云坐标；若i*j≠0，则去除所述横截圆上属于所述第一钢板和所述第二钢板上的点云，得到所述横截圆上的剩余点云，并执行步骤14；
步骤14：根据第一钢板的外法线的方向矢量，确定所述横截圆与所述第一钢板的表面的第一交线的方向矢量vp1，若所述第一交线的方向矢量和所述第一钢板的外法线的方向矢量的乘积小于零，则vp1=-vp1；若所述第一交线的方向矢量和所述第一钢板的外法线的方向矢量的乘积大于等于零，则vp1=vp1；
步骤15：根据第二钢板的外法线的方向矢量，确定所述横截圆与所述第二钢板的表面的第二交线的方向矢量vp2，若所述第二交线的方向矢量和所述第二钢板的外法线的方向矢量的乘积小于零，则vp2=-vp2；若所述第二交线的方向矢量和所述第二钢板的外法线的方向矢量的乘积大于等于零，则vp2=vp2；
步骤16：确定所述剩余点云与其在角焊缝上的垂足之间的连线的方向矢量vpp，并计算vpp与vp1的夹角α，计算vpp与vp2的夹角β，计算vp1与vp2的夹角γ；
步骤17：若α+β=γ，则所述剩余点云的点云坐标为所述角焊缝的阻挡点的点云坐标；若α+β≠γ，则重新选取角焊缝上任意一点的点云坐标，并返回步骤11。
优选的，所述第一钢板的平面方程，包括：
m1(xs7-xs8)+n1(ys7-ys8)+p1(zs7-zs8)=0
所述第二钢板的平面方程，包括：
m2(xs7-xs9)+n2(ys7-ys9)+p2(zs7-zs9)=0
上式中，(xs7,ys7,zs7)为角焊缝上任意一点的点云坐标，xs7为角焊缝上任意一点在x轴上的坐标值，ys7为角焊缝上任意一点在y轴上的坐标值，zs7为角焊缝上任意一点在z轴上的坐标值；(xs8,ys8,zs8)为第一钢板对应半球形磁铁的球心的点云坐标，xs8为第一钢板对应的半球形磁铁的球心在x轴上的坐标值，ys8为第一钢板对应的半球形磁铁的球心在y轴上的坐标值，zs8为第一钢板对应的半球形磁铁的球心在z轴上的坐标值；(xs9,ys9,zs9)为第二钢板对应的半球形磁铁的球心的点云坐标，xs9为第二钢板对应的半球形磁铁的球心在x轴上的坐标值，ys9为第二钢板对应的半球形磁铁的球心在y轴上的坐标值，zs9为第二钢板对应的半球形磁铁的球心在z轴上的坐标值；(m1,n1,p1)为第一钢板的外法线的方向矢量，m1为第一钢板的外法线的x向分量，n1为第一钢板的外法线的y向分量，p1为第一钢板的外法线的z向分量； (m2,n2,p2)为第二钢板的外法线的方向矢量，m2为第二钢板的外法线的x向分量，n2为第二钢板的外法线的y向分量，p2为第二钢板的外法线的z向分量。
优选的，所述第一交线的方向矢量的计算式，包括：
vp1=vw×v1
所述第二交线的方向矢量的计算式，包括：
vp2=vw×v2
上式中，vp1为第一交线的方向矢量，vp2为第二交线的方向矢量，v1为第一钢板的外法线的方向矢量，v1=|m1,n1,p1|，m1为第一钢板的外法线的x向分量，n1为第一钢板的外法线的y向分量，p1为第一钢板的外法线的z向分量；v2为第二钢板的外法线的方向矢量，v2=|m2,n2,p2|，m2为第二钢板的外法线的x向分量，n2为第二钢板的外法线的y向分量，p2为第二钢板的外法线的z向分量；vw为角焊缝的外法线的方向矢量，vw=|mw,nw,pw|，mw为角焊缝的外法线的x向分量，nw为角焊缝的外法线的y向分量，pw为角焊缝的外法线的z向分量。
优选的，所述剩余点云与其在角焊缝上的垂足之间的连线的方向矢量的计算式，包括：
vpp=(Ps-Te)/(|Ps-Te|)
vpp与vp1的夹角α的计算式，包括：
α=arccos(vp1•vpp)
vpp与vp2的夹角β的计算式，包括：
β=arccos(vp2•vpp)
vp1与vp2的夹角γ的计算式，包括：
γ=arccos(vp1•vp2)
上式中，vpp为所述剩余点云与其在角焊缝上的垂足之间的连线的方向矢量，Ps为剩余点云的点云坐标，Te为剩余点云在角焊缝上的垂足的点云坐标。
第三方面，提供一种角焊缝的端点定位装置，所述装置包括：
获取单元，用于获取待焊接工件中各角焊缝两侧的各焊缝位置指示器的表面及其周围的点云信息；
第一确定单元，用于利用所述点云信息，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标；
第二确定单元，用于根据各角焊缝上任意一点的点云坐标，确定各角焊缝的端点坐标，所述角焊缝的端点包括：悬空点或阻挡点。
第四方面，提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；
所述处理器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现上述的角焊缝的端点定位方法。
第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现上述的角焊缝的端点定位方法。
第六方面，提供一种角焊缝的焊接方法，所述方法包括：
基于上述的角焊缝的端点定位方法，确定角焊缝的端点坐标；
根据所述角焊缝的端点坐标，确定所述角焊缝的焊接起始点和所述角焊缝的焊接终止点；
控制焊枪的焊丝TCP移动至所述焊接起始点，并从所述焊接起始点沿所述角焊缝进行焊接，直至焊接至所述焊接终止点。
优选的，所述根据所述角焊缝的端点坐标，确定所述角焊缝的焊接起始点和所述角焊缝的焊接终止点，包括：
当所述角焊缝的两个端点均为悬空点或阻挡点时，令其中一个端点为焊接起始点，另一个端点为焊接终止；
当所述角焊缝的两个端点中，一个端点为悬空点，另一个端点为阻挡点时，令所述悬空点为焊接起始点，所述阻挡点为焊接终止点。
第七方面，提供一种角焊缝的焊接装置，所述装置包括：
第三确定单元，用于基于上述的角焊缝的端点定位装置，确定角焊缝的端点坐标；
第四确定单元，用于根据所述角焊缝的端点坐标，确定所述角焊缝的焊接起始点和所述角焊缝的焊接终止点；
焊接单元，用于控制焊枪的焊丝TCP移动至所述焊接起始点，并从所述焊接起始点沿所述角焊缝进行焊接，直至焊接至所述焊接终止点。
第八方面，提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；
所述处理器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现上述的角焊缝的焊接方法。
第九方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现上述的角焊缝的焊接方法。
本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
本发明提供一种焊缝位置指示器，包括：半球形磁铁和圆柱体磁铁；圆柱体磁铁的一端垂直贯穿半球形磁铁的球面的被穿过点处，并与半球形磁铁的被穿过点处固定连接；半球形磁铁的底面分别吸附于待焊接工件中角焊缝两侧的钢板表面，且吸附于角焊缝两侧的钢板表面的半球形磁铁的球面相切；半球形磁铁的直径大于圆柱体磁铁的直径，且半球形磁铁的直径小于圆柱体磁铁的长度。通过在角焊缝两侧的钢板表面分别设置一个焊缝位置指示器，来进一步对角焊缝的端点进行定位，通用性强，适用于各种类型的角焊缝。
本发明提供一种角焊缝的端点定位方法，包括：获取待焊接工件中各角焊缝两侧的各焊缝位置指示器的表面及其周围的点云信息；利用点云信息，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标；根据各角焊缝上任意一点的点云坐标，确定各角焊缝的端点坐标，角焊缝的端点包括：悬空点或阻挡点。本发明提供的端点定位方法，不仅通用性强，操作简单，而且提高了角焊缝的识别率和角焊缝识别的可靠度，进而提高了角焊缝的焊接效率。
本发明提供一种角焊缝的焊接方法，包括：基于角焊缝的端点定位方法，确定角焊缝的端点坐标；根据角焊缝的端点坐标，确定角焊缝的焊接起始点和角焊缝的焊接终止点；控制焊枪的焊丝TCP移动至焊接起始点，并从焊接起始点沿角焊缝进行焊接，直至焊接至焊接终止点。本发明根据角焊缝的端点坐标确定角焊缝的焊接起始点和角焊缝的焊接终止点，然后再进行焊接，保证了角焊缝焊接的可靠性和准确性，提高了焊接效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例示出的一种焊缝位置指示器的主要结构示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种角焊缝的端点定位方法的流程图；
图3是根据一示例性实施例示出的焊缝位置指示器的安装位置示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的焊缝位置指示器的安装位置示意图；
图5是根据一示例性实施例示出的确定各角焊缝的端点坐标的流程图；
图6是根据一示例性实施例示出的一种角焊缝的端点定位装置的结构框图；
图7是根据一示例性实施例示出的一种角焊缝的焊接方法的流程图；
图8是根据一示例性实施例示出的一种角焊缝的焊接装置的结构框图；
图中，1-半球形磁铁，2-圆柱体磁铁，3-被穿过点处，4-半球形磁铁的底面，5-半球形磁铁的球心。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明提供一种焊缝位置指示器，如图1所示，包括：半球形磁铁1和圆柱体磁铁2；
圆柱体磁铁2的一端垂直贯穿半球形磁铁1的球面的被穿过点处3，并与半球形磁铁1的被穿过点处3固定连接；
半球形磁铁1的底面4分别吸附于待焊接工件中角焊缝两侧的钢板表面，且吸附于角焊缝两侧的钢板表面的半球形磁铁1的球面相切；
半球形磁铁的直径大于圆柱体磁铁2的直径，且半球形磁铁的直径小于圆柱体磁铁2的长度。
可以理解的是，半球形磁铁1的球面的被穿过点处3也是半球形磁铁1的球面的中心点。
需要说明的是，半球形磁铁1的直径越大，点云识别越准确，但重量也就越大，需要占用钢板的面积也就越大，一般半球形磁铁1的直径在25mm左右即可。经多次试验后，圆柱体磁铁2的直径可以但不限于为半球形磁铁1的直径的0.15倍，圆柱体磁铁2的长度可以但不限于为圆柱体磁铁2的直径的3倍。
进一步的，圆柱体磁铁2的轴线通过半球形磁铁1的球心5。
进一步的，半球形磁铁1和圆柱体磁铁2均为电子磁铁。
可以理解的是，利用电子磁铁，可以避免焊缝位置指示器不容易从钢板上取下来的问题发生，当从钢板上取下焊缝位置指示器时，只需关闭电子磁铁的开关，焊缝位置指示器的磁力消失，简单方便。
本发明通过在角焊缝两侧的钢板表面分别设置一个焊缝位置指示器，来进一步对角焊缝的端点进行定位，通用性强，适用于各种类型的角焊缝。
实施例二
本发明提供一种角焊缝的端点定位方法，应用于上述的焊缝位置指示器，如图2所示，该方法可以但不限于用于终端中，包括以下步骤：
步骤101：获取待焊接工件中各角焊缝两侧的各焊缝位置指示器的表面及其周围的点云信息；
步骤102：利用点云信息，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标；
步骤103：根据各角焊缝上任意一点的点云坐标，确定各角焊缝的端点坐标，角焊缝的端点包括：悬空点或阻挡点。
如图3和图4所示，待焊接工件的角焊缝两侧的钢板表面上分别设置一个焊缝位置指示器，且两个焊缝位置指示器中的半球形磁铁1的球面相切。
进一步的，步骤101，包括：
利用面激光传感器获取各焊缝位置指示器表面及其周围的点云信息。
需要说明的是，本发明实施例中涉及的“面激光传感器获取每个焊缝位置指示器表面及其周围的点云信息”的方式，是本领域技术人员所熟知的，因此，其具体实现方式不做过多描述。
进一步的，步骤102，包括：
步骤1021：基于点云信息，利用点云识别软件确定各焊缝位置指示器中半球形磁铁1的球心5的点云坐标和各焊缝位置指示器中圆柱体磁铁2的轴线的方向矢量；
步骤1022：利用球心5的点云坐标和轴线的方向矢量，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标。
需要说明的是，本发明实施例中涉及的“利用点云识别软件确定各焊缝位置指示器中半球形磁铁1的球心5的点云坐标和各焊缝位置指示器中圆柱体磁铁2的轴线的方向矢量”的方式，是本领域技术人员所熟知的，因此，其具体实现方式不做过多描述。
进一步的，步骤1022，包括：
步骤1022a：根据球心5的点云坐标，匹配属于同一角焊缝两侧的焊缝位置指示器中的半球形磁铁1；
步骤1022b：根据球心5的点云坐标和轴线的方向矢量，匹配属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁1和圆柱体磁铁2；
步骤1022c：利用属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁1的球心5的点云坐标和属于同一焊缝位置指示器中的圆柱体磁铁2的轴线的方向矢量，确定角焊缝的外法线的方向矢量；
步骤1022d：根据角焊缝的外法线的方向矢量和属于该角焊缝两侧的其中一个焊缝位置指示器中半球形磁铁1的球心5的点云坐标，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标；
具体的，角焊缝上任意一点的点云坐标的计算式，包括：
mw(xs5-xs6)+nw(ys5-ys6)+pw(zs5-zs6)=0
上式中，(mw,nw,pw)为角焊缝的外法线的方向矢量，mw为角焊缝的外法线的x向分量，nw为角焊缝的外法线的y向分量，pw为角焊缝的外法线的z向分量；(xs6,ys6,zs6)为角焊缝两侧的焊缝位置指示器中其中一个半球形磁铁1的球心5的点云坐标，xs6为球心5在x轴上的坐标值，ys6为球心5在y轴上的坐标值，zs6为球心5在z轴上的坐标值；(xs5,ys5,zs5)为角焊缝上任意一点的点云坐标，xs5为角焊缝上任意一点在x轴上的坐标值，ys5为角焊缝上任意一点在y轴上的坐标值，zs5为角焊缝上任意一点在z轴上的坐标值。
可以理解的是，因为面激光的扫描范围较大，且实际应用中输电塔等上的复杂节点焊缝比较密集，所以在采集的点云图像中，会出现好几个角焊缝对应的焊缝位置指示器，所以需要对处于同一角焊缝两侧的焊缝位置指示器的半球形磁铁1进行配对，以便于后续进一步利用两个半球形磁铁1的球心5的点云坐标确定角焊缝的端点的点云坐标。由于同一个角焊缝两侧的焊缝位置指示器的半球形磁铁1的球面是接触的，也就是相切的，那么这两个焊缝位置指示器上的半球形磁铁1的球心5之间的距离是半球形磁铁1的直径。
进一步的，步骤1022a，包括：
基于球心5的点云坐标，当两个球心之间的距离为半球形磁铁1的直径时，两个球心对应的半球形磁铁1不属于同一角焊缝两侧的焊缝位置指示器。
具体的，两个球心之间的距离的计算式包括：
上式中，(xs1,ys1,zs1)为两个球心中的其中一个球心的点云坐标，xs1为其中一个球心在x轴上的坐标值，ys1为其中一个球心在y轴上的坐标值，zs1为其中一个球心在z轴上的坐标值；(xs2,ys2,zs2)为两个球心中的另一个球心的点云坐标，xs2为另一个球心在x轴上的坐标值，ys2为另一个球心在y轴上的坐标值，zs2为另一个球心在z轴上的坐标值，R为半球形磁铁11的直径。
匹配同一角焊缝两侧的焊缝位置指示器中的半球形磁铁1后，接下来就需要对同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁1和圆柱体磁铁2进行匹配，进一步的，步骤1022b，包括：
判断球心5的点云坐标和轴线的方向矢量是否符合第一公式，若符合，则球心5对应的半球形磁铁1和轴线对应的圆柱体磁铁2属于同一焊缝位置指示器；若不符合，则球心5对应的半球形磁铁1和轴线对应的圆柱体磁铁2不属于同一焊缝位置指示器。
具体的，第一公式的计算式，包括：
(xc1-xs3)/mk=(yc1-ys3)/nk=(zc1-zs3)/pk
上式中，(xs3,ys3,zs3)为球心5的点云坐标，xs3为球心5在x轴上的坐标值，ys3为球心5在y轴上的坐标值，zs3为球心5在z轴上的坐标值；(mk,nk,pk)为轴线的方向矢量，mk为轴线的x向分量，nk为轴线的y向分量，pk为轴线的z向分量；(xc1,yc1,zc1)为轴线上任意一点的点云坐标，xc1为轴线上任意一点在x轴上的坐标值，yc1为轴线上任意一点在y轴上的坐标值，zc1为轴线上任意一点在z轴上的坐标值。
需要说明的是，轴线上任意一点的点云坐标也是通过点云识别软件获取的。
可以理解的是，由于圆柱体磁铁2垂直贯穿半球形磁铁1的球面的中心，所以半球形磁铁1圆柱体磁铁2的轴线应当穿过半球形磁铁1的球心5的。进而，当球心5的点云坐标和轴线的方向矢量符合第一公式时，说明轴线的方向矢量穿过球心5，轴线的方向矢量对应的圆柱体磁铁2和球心5对应的半球形磁铁1属于同一焊缝位置指示器。
进一步的，1022c，包括：
利用属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁1的球心5的点云坐标和属于同一焊缝位置指示器中的圆柱体磁铁2的轴线的方向矢量，计算第二公式的计算结果，若计算结果小于零，则取轴线的方向矢量的负方向为钢板的外法线的方向，并确定钢板的外法线的方向矢量；若计算结果大于零，则取轴线的方向矢量的正方向为钢板的外法线的方向矢量，并确定钢板的外法线的方向矢量。
具体的，第二公式的计算式，包括：
u=vk·(pcr-ps4)
上式中，u为第二公式的计算结果，pcr为圆柱体磁铁2上任意一点的点云坐标，pcr=|xcr,ycr,zcr|，xcr为圆柱体磁铁2上任意一点在x轴上的坐标值，ycr为圆柱体磁铁2上任意一点在y轴上的坐标值，zcr为圆柱体磁铁2上任意一点在z轴上的坐标值；ps4为球心5的点云坐标，ps4=|xs4,ys4,zs4|，xs4为球心5在x轴上的坐标值，ys4为球心5在y轴上的坐标值，zs4为球心5在z轴上的坐标值；vk为属于同一焊缝位置指示器中的圆柱体磁铁2的轴线的方向矢量，vk=|mk,nk,pk|为轴线的方向矢量，mk为轴线的x向分量，nk为轴线的y向分量，pk为轴线的z向分量。
需要说明的是，圆柱体磁铁2上任意一点的点云坐标也是通过点云识别软件获取的。
进一步的，如图5所示，步骤103，包括：
步骤1031：基于角焊缝上任意一点的点云坐标，在垂直于角焊缝上任意一点的平面上，选择与角焊缝上任意一点的距离小于等于预设直径的点云构成横截圆；
步骤1032：令角焊缝两侧的钢板分别为第一钢板和第二钢板，横截圆上的点满足第一钢板的平面方程的数量为i，横截圆上的点满足第二钢板的平面方程的数量为j；
步骤1033：若i*j=0，则角焊缝上任意一点的点云坐标为角焊缝的悬空点的点云坐标；若i*j≠0，则去除横截圆上属于第一钢板和第二钢板上的点云，得到横截圆上的剩余点云，并执行步骤1034；
步骤1034：根据第一钢板的外法线的方向矢量，确定横截圆与第一钢板的表面的第一交线的方向矢量vp1，若第一交线的方向矢量和第一钢板的外法线的方向矢量的乘积小于零，则vp1=-vp1；若第一交线的方向矢量和第一钢板的外法线的方向矢量的乘积大于等于零，则vp1=vp1；
具体的，第一交线的方向矢量的计算式，包括：
vp1=vw×v1
上式中，vp1为第一交线的方向矢量，v1为第一钢板的外法线的方向矢量，v1=|m1,n1,p1|，m1为第一钢板的外法线的x向分量，n1为第一钢板的外法线的y向分量，p1为第一钢板的外法线的z向分量；vw为角焊缝的外法线的方向矢量，vw=|mw,nw,pw|，mw为角焊缝的外法线的x向分量，nw为角焊缝的外法线的y向分量，pw为角焊缝的外法线的z向分量；
步骤1035：根据第二钢板的外法线的方向矢量，确定横截圆与第二钢板的表面的第二交线的方向矢量vp2，若第二交线的方向矢量和第二钢板的外法线的方向矢量的乘积小于零，则vp2=-vp2；若第二交线的方向矢量和第二钢板的外法线的方向矢量的乘积大于等于零，则vp2=vp2；
具体的，第二交线的方向矢量的计算式，包括：
vp2=vw×v2
上式中，vp2为第二交线的方向矢量，v2为第二钢板的外法线的方向矢量，v2=|m2,n2,p2|，m2为第二钢板的外法线的x向分量，n2为第二钢板的外法线的y向分量，p2为第二钢板的外法线的z向分量；
步骤1036：确定剩余点云与其在角焊缝上的垂足之间的连线的方向矢量vpp，并计算vpp与vp1的夹角α，计算vpp与vp2的夹角β，计算vp1与vp2的夹角γ；
步骤1037：若α+β=γ，则剩余点云的点云坐标为角焊缝的阻挡点的点云坐标；若α+β≠γ，则重新选取角焊缝上任意一点的点云坐标，并返回步骤1031。
需要说明的是，本发明对横截圆的预设直径不做限定，本领域技术人员可以根据经验数据或实际需求等设定。一些可选的实施例中，横截圆的直径一般在150mm左右。
可以理解的是，本发明提供的角焊缝的端点定位方法具体有以下优点：
（1）通用性强。本发明提供的角焊缝的端点定位方法，不依赖工件的精细化三维模型，且对工件的加工精度要求不高，特别适用于目前的输电塔行业；且人工操作成本与焊缝的条数成正比，与工件的几何外形的复杂度没有直接关系，特别适用于复杂工件的焊接。
（2）操作简便。工作人员只要将本发明提供的焊缝位置指示器吸附在各角焊缝两侧的钢板上，并保证两个焊缝位置指示器的球面相互接触，即可自动完成角焊缝的端点定位方法，并进一步引导机器人完成焊接作业，大幅度降低了焊接工人的劳动强度。
（3）反应速度高。本发明提供的技术方案在定位角焊缝时，仅需处理以下区域的点云：焊缝位置指示器的点云和横截圆的点云。经实验数据统计，这些区域的面积和待焊接工件的点云之比不会大于0.05。这样就大幅度降低了计算机需要处理的点云的数量，提高了计算的效率和精度。
（4）焊缝识别可靠度高，焊缝识别效率和稳定性都很高。
进一步的，第一钢板的平面方程，包括：
m1(xs7-xs8)+n1(ys7-ys8)+p1(zs7-zs8)=0
第二钢板的平面方程，包括：
m2(xs7-xs9)+n2(ys7-ys9)+p2(zs7-zs9)=0
上式中，(xs7,ys7,zs7)为角焊缝上任意一点的点云坐标，xs7为角焊缝上任意一点在x轴上的坐标值，ys7为角焊缝上任意一点在y轴上的坐标值，zs7为角焊缝上任意一点在z轴上的坐标值；(xs8,ys8,zs8)为第一钢板对应半球形磁铁1的球心5的点云坐标，xs8为第一钢板对应的半球形磁铁1的球心5在x轴上的坐标值，ys8为第一钢板对应的半球形磁铁1的球心5在y轴上的坐标值，zs8为第一钢板对应的半球形磁铁1的球心5在z轴上的坐标值；(xs9,ys9,zs9)为第二钢板对应的半球形磁铁1的球心5的点云坐标，xs9为第二钢板对应的半球形磁铁1的球心5在x轴上的坐标值，ys9为第二钢板对应的半球形磁铁1的球心5在y轴上的坐标值，zs9为第二钢板对应的半球形磁铁1的球心5在z轴上的坐标值；(m1,n1,p1)为第一钢板的外法线的方向矢量，m1为第一钢板的外法线的x向分量，n1为第一钢板的外法线的y向分量，p1为第一钢板的外法线的z向分量； (m2,n2,p2)为第二钢板的外法线的方向矢量，m2为第二钢板的外法线的x向分量，n2为第二钢板的外法线的y向分量，p2为第二钢板的外法线的z向分量。
进一步的，剩余点云与其在角焊缝上的垂足之间的连线的方向矢量的计算式，包括：
vpp=(Ps-Te)/(|Ps-Te|)
vpp与vp1的夹角α的计算式，包括：
α=arccos(vp1•vpp)
vpp与vp2的夹角β的计算式，包括：
β=arccos(vp2•vpp)
vp1与vp2的夹角γ的计算式，包括：
γ=arccos(vp1•vp2)
上式中，vpp为剩余点云与其在角焊缝上的垂足之间的连线的方向矢量，Ps为剩余点云的点云坐标，Te为剩余点云在角焊缝上的垂足的点云坐标。
本发明提供的一种角焊缝的端点定位方法，包括：在待焊接工件中各角焊缝两侧的钢板表面上分别设置一个焊缝位置指示器，且两个焊缝位置指示器中的半球形磁铁11的球面相切；获取每个焊缝位置指示器表面及其周围的点云信息；利用点云信息，确定各角焊缝的端点坐标，角焊缝的端点包括：悬空点或阻挡点。本发明提供的技术方案，不仅通用性强，操作简单，角焊缝的端点定位准确，提高了角焊缝的识别率和角焊缝识别的可靠度，进而提高了角焊缝的焊接效率。
实施例三
本发明还提供一种角焊缝的端点定位装置，如图6所示，该装置包括：
获取单元，用于获取待焊接工件中各角焊缝两侧的各焊缝位置指示器的表面及其周围的点云信息；
第一确定单元，用于利用点云信息，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标；
第二确定单元，用于根据各角焊缝上任意一点的点云坐标，确定各角焊缝的端点坐标，角焊缝的端点包括：悬空点或阻挡点。
进一步的，获取单元，具体用于：
利用面激光传感器获取各焊缝位置指示器表面及其周围的点云信息。
进一步的，第一确定单元，包括：
第一确定模块，用于基于点云信息，利用点云识别软件确定各焊缝位置指示器中半球形磁铁1的球心5的点云坐标和各焊缝位置指示器中圆柱体磁铁2的轴线的方向矢量；
第二确定模块，用于利用球心5的点云坐标和轴线的方向矢量，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标。
进一步的，第二确定模块，包括：
第一匹配子模块，用于根据球心5的点云坐标，匹配属于同一角焊缝两侧的焊缝位置指示器中的半球形磁铁1；
第二匹配子模块，用于根据球心5的点云坐标和轴线的方向矢量，匹配属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁1和圆柱体磁铁2；
第一确定子模块，用于利用属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁1的球心5的点云坐标和属于同一焊缝位置指示器中的圆柱体磁铁2的轴线的方向矢量，确定角焊缝的外法线的方向矢量；
第二确定子模块，用于根据角焊缝的外法线的方向矢量和属于该角焊缝两侧的其中一个焊缝位置指示器中半球形磁铁1的球心5的点云坐标，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标。
进一步的，第一匹配子模块，具体用于：
基于球心5的点云坐标，当两个球心之间的距离为半球形磁铁1的直径时，两个球心对应的半球形磁铁1不属于同一角焊缝两侧的焊缝位置指示器。
进一步的，第二匹配子模块，具体用于：
判断球心5的点云坐标和轴线的方向矢量是否符合第一公式，若符合，则球心5对应的半球形磁铁1和轴线对应的圆柱体磁铁2属于同一焊缝位置指示器；若不符合，则球心5对应的半球形磁铁1和轴线对应的圆柱体磁铁2不属于同一焊缝位置指示器。
具体的，第一公式的计算式，包括：
(xc1-xs3)/mk=(yc1-ys3)/nk=(zc1-zs3)/pk
上式中，(xs3,ys3,zs3)为球心5的点云坐标，xs3为球心5在x轴上的坐标值，ys3为球心5在y轴上的坐标值，zs3为球心5在z轴上的坐标值；(mk,nk,pk)为轴线的方向矢量，mk为轴线的x向分量，nk为轴线的y向分量，pk为轴线的z向分量；(xc1,yc1,zc1)为轴线上任意一点的点云坐标，xc1为轴线上任意一点在x轴上的坐标值，yc1为轴线上任意一点在y轴上的坐标值，zc1为轴线上任意一点在z轴上的坐标值。
进一步的，第一确定子模块，具体用于：
利用属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁1的球心5的点云坐标和属于同一焊缝位置指示器中的圆柱体磁铁2的轴线的方向矢量，计算第二公式的计算结果，若计算结果小于零，则取轴线的方向矢量的负方向为钢板的外法线的方向，并确定钢板的外法线的方向矢量；若计算结果大于零，则取轴线的方向矢量的正方向为钢板的外法线的方向矢量，并确定钢板的外法线的方向矢量。
具体的，第二公式的计算式，包括：
u=vk·(pcr-ps4)
上式中，u为第二公式的计算结果，pcr为圆柱体磁铁2上任意一点的点云坐标，pcr=|xcr,ycr,zcr|，xcr为圆柱体磁铁2上任意一点在x轴上的坐标值，ycr为圆柱体磁铁2上任意一点在y轴上的坐标值，zcr为圆柱体磁铁2上任意一点在z轴上的坐标值；ps4为球心5的点云坐标，ps4=|xs4,ys4,zs4|，xs4为球心5在x轴上的坐标值，ys4为球心5在y轴上的坐标值，zs4为球心5在z轴上的坐标值；vk为属于同一焊缝位置指示器中的圆柱体磁铁2的轴线的方向矢量，vk=|mk,nk,pk|为轴线的方向矢量，mk为轴线的x向分量，nk为轴线的y向分量，pk为轴线的z向分量。
具体的，角焊缝上任意一点的点云坐标的计算式，包括：
mw(xs5-xs6)+nw(ys5-ys6)+pw(zs5-zs6)=0
上式中，(mw,nw,pw)为角焊缝的外法线的方向矢量，mw为角焊缝的外法线的x向分量，nw为角焊缝的外法线的y向分量，pw为角焊缝的外法线的z向分量；(xs6,ys6,zs6)为角焊缝两侧的焊缝位置指示器中其中一个半球形磁铁1的球心5的点云坐标，xs6为球心5在x轴上的坐标值，ys6为球心5在y轴上的坐标值，zs6为球心5在z轴上的坐标值；(xs5,ys5,zs5)为角焊缝上任意一点的点云坐标，xs5为角焊缝上任意一点在x轴上的坐标值，ys5为角焊缝上任意一点在y轴上的坐标值，zs5为角焊缝上任意一点在z轴上的坐标值。
进一步的，第二确定单元，包括：
构建模块，用于基于角焊缝上任意一点的点云坐标，在垂直于角焊缝上任意一点的平面上，选择与角焊缝上任意一点的距离小于等于预设直径的点云构成横截圆；
第三确定模块，用于令角焊缝两侧的钢板分别为第一钢板和第二钢板，横截圆上的点满足第一钢板的平面方程的数量为i，横截圆上的点满足第二钢板的平面方程的数量为j；
第一判断模块，用于若i*j=0，则角焊缝上任意一点的点云坐标为角焊缝的悬空点的点云坐标；若i*j≠0，则去除横截圆上属于第一钢板和第二钢板上的点云，得到横截圆上的剩余点云，并执行第四确定模块；
第四确定模块，用于根据第一钢板的外法线的方向矢量，确定横截圆与第一钢板的表面的第一交线的方向矢量vp1，若第一交线的方向矢量和第一钢板的外法线的方向矢量的乘积小于零，则vp1=-vp1；若第一交线的方向矢量和第一钢板的外法线的方向矢量的乘积大于等于零，则vp1=vp1；
第五确定模块，用于根据第二钢板的外法线的方向矢量，确定横截圆与第二钢板的表面的第二交线的方向矢量vp2，若第二交线的方向矢量和第二钢板的外法线的方向矢量的乘积小于零，则vp2=-vp2；若第二交线的方向矢量和第二钢板的外法线的方向矢量的乘积大于等于零，则vp2=vp2；
第六确定模块，用于确定剩余点云与其在角焊缝上的垂足之间的连线的方向矢量vpp，并计算vpp与vp1的夹角α，计算vpp与vp2的夹角β，计算vp1与vp2的夹角γ；
第二判断模块，用于若α+β=γ，则剩余点云的点云坐标为角焊缝的阻挡点的点云坐标；若α+β≠γ，则重新选取角焊缝上任意一点的点云坐标，并返回构建模块。
进一步的，第一钢板的平面方程，包括：
m1(xs7-xs8)+n1(ys7-ys8)+p1(zs7-zs8)=0
第二钢板的平面方程，包括：
m2(xs7-xs9)+n2(ys7-ys9)+p2(zs7-zs9)=0
上式中，(xs7,ys7,zs7)为角焊缝上任意一点的点云坐标，xs7为角焊缝上任意一点在x轴上的坐标值，ys7为角焊缝上任意一点在y轴上的坐标值，zs7为角焊缝上任意一点在z轴上的坐标值；(xs8,ys8,zs8)为第一钢板对应半球形磁铁1的球心5的点云坐标，xs8为第一钢板对应的半球形磁铁1的球心5在x轴上的坐标值，ys8为第一钢板对应的半球形磁铁1的球心5在y轴上的坐标值，zs8为第一钢板对应的半球形磁铁1的球心5在z轴上的坐标值；(xs9,ys9,zs9)为第二钢板对应的半球形磁铁1的球心5的点云坐标，xs9为第二钢板对应的半球形磁铁1的球心5在x轴上的坐标值，ys9为第二钢板对应的半球形磁铁1的球心5在y轴上的坐标值，zs9为第二钢板对应的半球形磁铁1的球心5在z轴上的坐标值；(m1,n1,p1)为第一钢板的外法线的方向矢量，m1为第一钢板的外法线的x向分量，n1为第一钢板的外法线的y向分量，p1为第一钢板的外法线的z向分量； (m2,n2,p2)为第二钢板的外法线的方向矢量，m2为第二钢板的外法线的x向分量，n2为第二钢板的外法线的y向分量，p2为第二钢板的外法线的z向分量。
进一步的，第一交线的方向矢量的计算式，包括：
vp1=vw×v1
第二交线的方向矢量的计算式，包括：
vp2=vw×v2
上式中，vp1为第一交线的方向矢量，vp2为第二交线的方向矢量，v1为第一钢板的外法线的方向矢量，v1=|m1,n1,p1|，m1为第一钢板的外法线的x向分量，n1为第一钢板的外法线的y向分量，p1为第一钢板的外法线的z向分量；v2为第二钢板的外法线的方向矢量，v2=|m2,n2,p2|，m2为第二钢板的外法线的x向分量，n2为第二钢板的外法线的y向分量，p2为第二钢板的外法线的z向分量；vw为角焊缝的外法线的方向矢量，vw=|mw,nw,pw|，mw为角焊缝的外法线的x向分量，nw为角焊缝的外法线的y向分量，pw为角焊缝的外法线的z向分量。
进一步的，剩余点云与其在角焊缝上的垂足之间的连线的方向矢量的计算式，包括：
vpp=(Ps-Te)/(|Ps-Te|)
vpp与vp1的夹角α的计算式，包括：
α=arccos(vp1•vpp)
vpp与vp2的夹角β的计算式，包括：
β=arccos(vp2•vpp)
vp1与vp2的夹角γ的计算式，包括：
γ=arccos(vp1•vp2)
上式中，vpp为剩余点云与其在角焊缝上的垂足之间的连线的方向矢量，Ps为剩余点云的点云坐标，Te为剩余点云在角焊缝上的垂足的点云坐标。
本发明提供的一种角焊缝的端点定位装置，包括：获取单元，用于获取待焊接工件中各角焊缝两侧的各焊缝位置指示器的表面及其周围的点云信息；第一确定单元，用于利用点云信息，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标；第二确定单元，用于根据各角焊缝上任意一点的点云坐标，确定各角焊缝的端点坐标，角焊缝的端点包括：悬空点或阻挡点。本发明根据角焊缝的端点坐标确定角焊缝的焊接起始点和角焊缝的焊接终止点，然后再进行焊接，保证了角焊缝焊接的可靠性和准确性，提高了焊接效率。
可以理解的是，上述提供的装置实施例与上述的方法实施例对应，相应的具体内容可以相互参考，在此不再赘述。
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。
实施例四
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，存储器用于存储计算机程序，计算机程序包括程序指令，处理器用于执行计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(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(ApplicationSpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，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，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能，以实现上述实施例中一种角焊缝的端点定位方法的步骤。
实施例五
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质（Memory），计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序（包括程序代码）。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM 存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中一种角焊缝的端点定位方法的步骤。
实施例六
本发明还提供一种角焊缝的焊接方法，如图7所示，该方法可以但不限于用于终端中，包括以下步骤：
步骤201：基于上述实施例二提供的角焊缝的端点定位方法，确定角焊缝的端点坐标；
步骤202：根据角焊缝的端点坐标，确定角焊缝的焊接起始点和角焊缝的焊接终止点；
步骤203：控制焊枪的焊丝TCP移动至焊接起始点，并从焊接起始点沿角焊缝进行焊接，直至焊接至焊接终止点。
进一步的，步骤202，包括：
当角焊缝的两个端点均为悬空点或阻挡点时，令其中一个端点为焊接起始点，另一个端点为焊接终止；
当角焊缝的两个端点中，一个端点为悬空点，另一个端点为阻挡点时，令悬空点为焊接起始点，阻挡点为焊接终止点。
本发明提供的一种角焊缝的焊接方法，包括：基于上述实施例二提供的角焊缝的端点定位方法，确定角焊缝的端点坐标；根据角焊缝的端点坐标，确定角焊缝的焊接起始点和角焊缝的焊接终止点；控制焊枪的焊丝TCP移动至焊接起始点，并从焊接起始点沿角焊缝进行焊接，直至焊接至焊接终止点。本发明提供的技术方案，具有通用性强、操作简单、焊缝识别率高和焊缝识别可靠度高的优点；根据角焊缝的端点坐标确定角焊缝的焊接起始点和角焊缝的焊接终止点，然后再进行焊接，保证了角焊缝焊接的可靠性和准确性，提高了焊接效率。
实施例七
本发明还提供一种角焊缝的焊接装置，如图8所示，该装置包括：
第三确定单元，用于上述实施例三提供的角焊缝的端点定位装置，确定角焊缝的端点坐标；
第四确定单元，用于根据角焊缝的端点坐标，确定角焊缝的焊接起始点和角焊缝的焊接终止点；
焊接单元，用于控制焊枪的焊丝TCP移动至焊接起始点，并从焊接起始点沿角焊缝进行焊接，直至焊接至焊接终止点。
进一步的，第四确定单元，具体用于：
当角焊缝的两个端点均为悬空点或阻挡点时，令其中一个端点为焊接起始点，另一个端点为焊接终止；
当角焊缝的两个端点中，一个端点为悬空点，另一个端点为阻挡点时，令悬空点为焊接起始点，阻挡点为焊接终止点。
本发明提供的一种角焊缝的焊接装置，包括：第三确定单元，用于上述实施例三提供的角焊缝的端点定位装置，确定角焊缝的端点坐标；第四确定单元，用于根据角焊缝的端点坐标，确定角焊缝的焊接起始点和角焊缝的焊接终止点；焊接单元，用于控制焊枪的焊丝TCP移动至焊接起始点，并从焊接起始点沿角焊缝进行焊接，直至焊接至焊接终止点。本发明提供的技术方案，具有通用性强、操作简单、焊缝识别率高和焊缝识别可靠度高的优点。
可以理解的是，上述提供的装置实施例与上述的方法实施例对应，相应的具体内容可以相互参考，在此不再赘述。
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。
实施例八
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，存储器用于存储计算机程序，计算机程序包括程序指令，处理器用于执行计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(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(ApplicationSpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，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，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能，以实现上述实施例中一种角焊缝的焊接方法的步骤。
实施例九
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质（Memory），计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序（包括程序代码）。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM 存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中一种角焊缝的焊接方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (24)

1.一种焊缝位置指示器，其特征在于，包括：半球形磁铁和圆柱体磁铁；
所述圆柱体磁铁的一端垂直贯穿所述半球形磁铁的球面的被穿过点处，并与所述半球形磁铁的被穿过点处固定连接；
所述半球形磁铁的底面分别吸附于待焊接工件中角焊缝两侧的钢板表面，且吸附于角焊缝两侧的钢板表面的半球形磁铁的球面相切；
所述半球形磁铁的直径大于所述圆柱体磁铁的直径，且所述半球形磁铁的直径小于圆柱体磁铁的长度；
所述圆柱体磁铁的轴线通过所述半球形磁铁的球心。
2.根据权利要求1所述的焊缝位置指示器，其特征在于，所述半球形磁铁和圆柱体磁铁均为电子磁铁。
3.一种角焊缝的端点定位方法，应用于权利要求1-2任一项所述的焊缝位置指示器，其特征在于，所述方法包括：
获取待焊接工件中各角焊缝两侧的各焊缝位置指示器的表面及其周围的点云信息；
利用所述点云信息，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标；
根据各角焊缝上任意一点的点云坐标，确定各角焊缝的端点坐标，所述角焊缝的端点包括：悬空点或阻挡点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取待焊接工件中各角焊缝两侧的各焊缝位置指示器的表面及其周围的点云信息，包括：
利用面激光传感器获取各焊缝位置指示器表面及其周围的点云信息。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述点云信息，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标，包括：
基于所述点云信息，利用点云识别软件确定各焊缝位置指示器中半球形磁铁的球心的点云坐标和各焊缝位置指示器中圆柱体磁铁的轴线的方向矢量；
利用所述球心的点云坐标和所述轴线的方向矢量，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用所述球心的点云坐标和所述轴线的方向矢量，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标，包括：
根据所述球心的点云坐标，匹配属于同一角焊缝两侧的焊缝位置指示器中的半球形磁铁；
根据所述球心的点云坐标和所述轴线的方向矢量，匹配属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁和圆柱体磁铁；
利用属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁的球心的点云坐标和属于同一焊缝位置指示器中的圆柱体磁铁的轴线的方向矢量，确定所述角焊缝的外法线的方向矢量；
根据所述角焊缝的外法线的方向矢量和属于该角焊缝两侧的其中一个焊缝位置指示器中半球形磁铁的球心的点云坐标，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述球心的点云坐标，匹配属于同一角焊缝两侧的焊缝位置指示器中的半球形磁铁，包括：
基于所述球心的点云坐标，当两个球心之间的距离为半球形磁铁的直径时，所述两个球心对应的半球形磁铁不属于同一角焊缝两侧的焊缝位置指示器。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述球心的点云坐标和所述轴线的方向矢量，匹配属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁和圆柱体磁铁，包括：
判断球心的点云坐标和轴线的方向矢量是否符合第一公式，若符合，则所述球心对应的半球形磁铁和所述轴线对应的圆柱体磁铁属于同一焊缝位置指示器；若不符合，则所述球心对应的半球形磁铁和所述轴线对应的圆柱体磁铁不属于同一焊缝位置指示器。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一公式的计算式，包括：
(xc1-xs3)/mk=(yc1-ys3)/nk=(zc1-zs3)/pk
上式中，(xs3,ys3,zs3)为球心的点云坐标，xs3为球心在x轴上的坐标值，ys3为球心在y轴上的坐标值，zs3为球心在z轴上的坐标值；(mk,nk,pk)为轴线的方向矢量，mk为轴线的x向分量，nk为轴线的y向分量，pk为轴线的z向分量；(xc1,yc1,zc1)为轴线上任意一点的点云坐标，xc1为所述轴线上任意一点在x轴上的坐标值，yc1为所述轴线上任意一点在y轴上的坐标值，zc1为所述轴线上任意一点在z轴上的坐标值。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁的球心的点云坐标和属于同一焊缝位置指示器中的圆柱体磁铁的轴线的方向矢量，确定所述角焊缝的外法线的方向矢量，包括：
利用属于同一焊缝位置指示器中的半球形磁铁的球心的点云坐标和属于同一焊缝位置指示器中的圆柱体磁铁的轴线的方向矢量，计算第二公式的计算结果，若所述计算结果小于零，则取所述轴线的方向矢量的负方向为钢板的外法线的方向，并确定钢板的外法线的方向矢量；若所述计算结果大于零，则取所述轴线的方向矢量的正方向为钢板的外法线的方向矢量，并确定钢板的外法线的方向矢量。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第二公式的计算式，包括：
u=vk·(pcr-ps4)
上式中，u为第二公式的计算结果，pcr为圆柱体磁铁上任意一点的点云坐标，pcr=|xcr,ycr,zcr|，xcr为圆柱体磁铁上任意一点在x轴上的坐标值，ycr为圆柱体磁铁上任意一点在y轴上的坐标值，zcr为圆柱体磁铁上任意一点在z轴上的坐标值；ps4为球心的点云坐标，ps4=|xs4,ys4,zs4|，xs4为球心在x轴上的坐标值，ys4为球心在y轴上的坐标值，zs4为球心在z轴上的坐标值；vk为属于同一焊缝位置指示器中的圆柱体磁铁的轴线的方向矢量，vk=|mk,nk,pk|为轴线的方向矢量，mk为轴线的x向分量，nk为轴线的y向分量，pk为轴线的z向分量。
12.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述角焊缝上任意一点的点云坐标的计算式，包括：
mw(xs5-xs6)+nw(ys5-ys6)+pw(zs5-zs6)=0
上式中，(mw,nw,pw)为角焊缝的外法线的方向矢量，mw为角焊缝的外法线的x向分量，nw为角焊缝的外法线的y向分量，pw为角焊缝的外法线的z向分量；(xs6,ys6,zs6)为角焊缝两侧的焊缝位置指示器中其中一个半球形磁铁的球心的点云坐标，xs6为球心在x轴上的坐标值，ys6为球心在y轴上的坐标值，zs6为球心在z轴上的坐标值；(xs5,ys5,zs5)为角焊缝上任意一点的点云坐标，xs5为角焊缝上任意一点在x轴上的坐标值，ys5为角焊缝上任意一点在y轴上的坐标值，zs5为角焊缝上任意一点在z轴上的坐标值。
13.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各角焊缝上任意一点的点云坐标，确定各角焊缝的端点坐标，包括：
步骤11：基于所述角焊缝上任意一点的点云坐标，在垂直于所述角焊缝上任意一点的平面上，选择与所述角焊缝上任意一点的距离小于等于预设直径的点云构成横截圆；
步骤12：令所述角焊缝两侧的钢板分别为第一钢板和第二钢板，横截圆上的点满足第一钢板的平面方程的数量为i，横截圆上的点满足第二钢板的平面方程的数量为j；
步骤13：若i*j=0，则所述角焊缝上任意一点的点云坐标为所述角焊缝的悬空点的点云坐标；若i*j≠0，则去除所述横截圆上属于所述第一钢板和所述第二钢板上的点云，得到所述横截圆上的剩余点云，并执行步骤14；
步骤14：根据第一钢板的外法线的方向矢量，确定所述横截圆与所述第一钢板的表面的第一交线的方向矢量vp1，若所述第一交线的方向矢量和所述第一钢板的外法线的方向矢量的乘积小于零，则vp1=-vp1；若所述第一交线的方向矢量和所述第一钢板的外法线的方向矢量的乘积大于等于零，则vp1=vp1；
步骤15：根据第二钢板的外法线的方向矢量，确定所述横截圆与所述第二钢板的表面的第二交线的方向矢量vp2，若所述第二交线的方向矢量和所述第二钢板的外法线的方向矢量的乘积小于零，则vp2=-vp2；若所述第二交线的方向矢量和所述第二钢板的外法线的方向矢量的乘积大于等于零，则vp2=vp2；
步骤16：确定所述剩余点云与其在角焊缝上的垂足之间的连线的方向矢量vpp，并计算vpp与vp1的夹角α，计算vpp与vp2的夹角β，计算vp1与vp2的夹角γ；
步骤17：若α+β=γ，则所述剩余点云的点云坐标为所述角焊缝的阻挡点的点云坐标；若α+β≠γ，则重新选取角焊缝上任意一点的点云坐标，并返回步骤11。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一钢板的平面方程，包括：
m1(xs7-xs8)+n1(ys7-ys8)+p1(zs7-zs8)=0
所述第二钢板的平面方程，包括：
m2(xs7-xs9)+n2(ys7-ys9)+p2(zs7-zs9)=0
上式中，(xs7,ys7,zs7)为角焊缝上任意一点的点云坐标，xs7为角焊缝上任意一点在x轴上的坐标值，ys7为角焊缝上任意一点在y轴上的坐标值，zs7为角焊缝上任意一点在z轴上的坐标值；(xs8,ys8,zs8)为第一钢板对应半球形磁铁的球心的点云坐标，xs8为第一钢板对应的半球形磁铁的球心在x轴上的坐标值，ys8为第一钢板对应的半球形磁铁的球心在y轴上的坐标值，zs8为第一钢板对应的半球形磁铁的球心在z轴上的坐标值；(xs9,ys9,zs9)为第二钢板对应的半球形磁铁的球心的点云坐标，xs9为第二钢板对应的半球形磁铁的球心在x轴上的坐标值，ys9为第二钢板对应的半球形磁铁的球心在y轴上的坐标值，zs9为第二钢板对应的半球形磁铁的球心在z轴上的坐标值；(m1,n1,p1)为第一钢板的外法线的方向矢量，m1为第一钢板的外法线的x向分量，n1为第一钢板的外法线的y向分量，p1为第一钢板的外法线的z向分量； (m2,n2,p2)为第二钢板的外法线的方向矢量，m2为第二钢板的外法线的x向分量，n2为第二钢板的外法线的y向分量，p2为第二钢板的外法线的z向分量。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一交线的方向矢量的计算式，包括：
vp1=vw×v1
所述第二交线的方向矢量的计算式，包括：
vp2=vw×v2
上式中，vp1为第一交线的方向矢量，vp2为第二交线的方向矢量，v1为第一钢板的外法线的方向矢量，v1=|m1,n1,p1|，m1为第一钢板的外法线的x向分量，n1为第一钢板的外法线的y向分量，p1为第一钢板的外法线的z向分量；v2为第二钢板的外法线的方向矢量，v2=|m2,n2,p2|，m2为第二钢板的外法线的x向分量，n2为第二钢板的外法线的y向分量，p2为第二钢板的外法线的z向分量；vw为角焊缝的外法线的方向矢量，vw=|mw,nw,pw|，mw为角焊缝的外法线的x向分量，nw为角焊缝的外法线的y向分量，pw为角焊缝的外法线的z向分量。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述剩余点云与其在角焊缝上的垂足之间的连线的方向矢量的计算式，包括：
vpp=(Ps-Te)/(|Ps-Te|)
vpp与vp1的夹角α的计算式，包括：
α=arccos(vp1•vpp)
vpp与vp2的夹角β的计算式，包括：
β=arccos(vp2•vpp)
vp1与vp2的夹角γ的计算式，包括：
γ=arccos(vp1•vp2)
上式中，vpp为所述剩余点云与其在角焊缝上的垂足之间的连线的方向矢量，Ps为剩余点云的点云坐标，Te为剩余点云在角焊缝上的垂足的点云坐标。
17.一种角焊缝的端点定位装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于获取待焊接工件中各角焊缝两侧的各如权利要求1或2所述的焊缝位置指示器的表面及其周围的点云信息；
第一确定单元，用于利用所述点云信息，确定各角焊缝上任意一点的点云坐标；
第二确定单元，用于根据各角焊缝上任意一点的点云坐标，确定各角焊缝的端点坐标，所述角焊缝的端点包括：悬空点或阻挡点。
18.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
所述处理器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如权利要求3-16任一项所述的角焊缝的端点定位方法。
19.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求3-16任一项所述的角焊缝的端点定位方法。
20.一种角焊缝的焊接方法，其特征在于，所述方法包括：
基于权利要求3-16任一项所述的角焊缝的端点定位方法，确定角焊缝的端点坐标；
根据所述角焊缝的端点坐标，确定所述角焊缝的焊接起始点和所述角焊缝的焊接终止点；
控制焊枪的焊丝TCP移动至所述焊接起始点，并从所述焊接起始点沿所述角焊缝进行焊接，直至焊接至所述焊接终止点。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述根据所述角焊缝的端点坐标，确定所述角焊缝的焊接起始点和所述角焊缝的焊接终止点，包括：
当所述角焊缝的两个端点均为悬空点或阻挡点时，令其中一个端点为焊接起始点，另一个端点为焊接终止；
当所述角焊缝的两个端点中，一个端点为悬空点，另一个端点为阻挡点时，令所述悬空点为焊接起始点，所述阻挡点为焊接终止点。
22.一种角焊缝的焊接装置，其特征在于，所述装置包括：
第三确定单元，用于基于权利要求17所述的角焊缝的端点定位装置，确定角焊缝的端点坐标；
第四确定单元，用于根据所述角焊缝的端点坐标，确定所述角焊缝的焊接起始点和所述角焊缝的焊接终止点；
焊接单元，用于控制焊枪的焊丝TCP移动至所述焊接起始点，并从所述焊接起始点沿所述角焊缝进行焊接，直至焊接至所述焊接终止点。
23.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
所述处理器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如权利要求20或21所述的角焊缝的焊接方法。
24.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求20或21所述的角焊缝的焊接方法。
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