CN117689678B - 工件焊缝识别方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出一种工件焊缝识别方法、装置、设备和存储介质，其中的方法包括：根据预存的工件模型点云数据，获取待作业工件中当前所需识别的目标焊缝的目标包围盒；其中，工件模型点云数据包括焊缝的包围盒；根据设定的转换矩阵，将目标包围盒从工件模型点云数据所在的坐标系，转换到用于采集待作业工件的初始点云数据的图像设备所在的采集坐标系中，以得到实际包围盒；从初始点云数据中提取出在实际包围盒内的目标点云数据；对目标点云数据进行平面检测处理，得到三个目标平面；根据三个目标平面所形成的三条交线，确定目标焊缝的位置；目标焊缝包括与三条交线一一对应的三条焊缝。由此提升对真实焊缝的识别精度和识别效率。

Description

工件焊缝识别方法、装置、设备和存储介质

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体而言，涉及一种工件焊缝识别方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

焊接机器人比人工焊接具有焊接精度高、焊接质量稳定和焊接效率高等优点，因此机器人代替人工进行焊接已经成为不可避免的趋势。为实现机器人的焊接，一般在机器人或机器人的作业场景中搭载视觉系统，以通过视觉系统获取工件的三维点云数据，然后基于三维点云数据进行处理以得到焊缝识别结果，进而使得机器人可以根据焊缝识别结果进行焊接作业。

目前基于三维点云实现焊缝识别的方式，主要是通过利用随机采样一致性算法（RAndom SAmple Consensus，RANSAC）对点云数据进行平面拟合处理，然后通过拟合到的平面之间的交线确定焊缝位置。因此，在点云数据中存在多个平面以及由多个平面组成的交线时，通过RANSAC算法对点云数据进行处理会检测出点云数据中所有平面和由所有平面形成的交线，从而导致无法从所有交线中确定出哪条或哪些才是需要焊接的真实焊缝。故目前焊缝识别方式存在识别精度低的问题。

发明内容

有鉴于此，为至少解决传统焊缝识别方法无法基于平面形成的交线准确识别出真实焊缝的技术问题，本发明的目的在于提供一种工件焊缝识别方法、装置、设备和存储介质。本发明实施例采用的技术方案如下：

本发明实施例的第一方面，提供了一种工件焊缝识别方法，包括：

根据预存的工件模型点云数据，获取待作业工件中当前所需识别的目标焊缝的目标包围盒；其中，所述工件模型点云数据包括焊缝的包围盒；

根据设定的转换矩阵，将所述目标包围盒从所述工件模型点云数据所在的坐标系，转换到用于采集所述待作业工件的初始点云数据的图像设备所在的采集坐标系中，以得到实际包围盒；

从所述初始点云数据中提取出在所述实际包围盒内的目标点云数据；

对所述目标点云数据进行平面检测处理，得到三个目标平面；

根据所述三个目标平面所形成的三条交线，确定所述目标焊缝的位置；所述目标焊缝包括与所述三条交线一一对应的三条焊缝。

本发明实施例的第二方面，提供了一种工件焊缝识别装置，包括：

获取模块，被配置为：根据预存的工件模型点云数据，获取待作业工件中当前所需识别的目标焊缝的目标包围盒；其中，所述工件模型点云数据包括焊缝的包围盒；

转换模块，被配置为：根据设定的转换矩阵，将所述目标包围盒从所述工件模型点云数据所在的坐标系，转换到用于采集所述待作业工件的初始点云数据的图像设备所在的采集坐标系中，以得到实际包围盒；

提取模块，被配置为：从所述初始点云数据中提取出在所述实际包围盒内的目标点云数据；

平面检测模块，被配置为：对所述目标点云数据进行平面检测处理，得到三个目标平面；

焊缝确定模块，被配置为：根据所述三个目标平面所形成的三条交线，确定所述目标焊缝的位置；所述目标焊缝包括与所述三条交线一一对应的三条焊缝。

本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现上述第一方面提供的工件焊缝识别方法。

本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面提供的工件焊缝识别方法。

本发明实施例提供的工件焊缝识别方法、装置、设备和存储介质，通过结合预先存储好的工件模型点云数据对在焊接作业场景中通过图像设备采集到的初始点云数据进行过滤处理，由于其中的工件模型点云数据包括各焊缝的包围盒，因此利用当前所需识别的目标焊缝对应的包围盒对初始点云数据进行过滤处理，即可得到仅包含与目标焊缝相关的目标点云数据，也即得到仅包含用于形成目标焊缝的三个目标平面的目标点云数据，该目标点云数据并未包含与目标焊缝无关的非干扰平面的数据，因此，对目标点云数据进行平面检测处理之后，即可得到上述三个目标平面，而三个目标平面所形成的三条交线所在的位置，即为目标焊缝所包含的三条焊缝所在的位置。可见，本发明实施例通过对初始点云数据进行干扰平面的数据滤除后，再对得到的目标点云数据进行处理，不仅能够实现对真实焊缝的准确识别，而且减少了大量的数据处理量，数据处理效率得到很好的提升，进而提升了对真实焊缝的识别效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的一种电子设备的结构框图；

图2示出了本发明实施例提供的一种工件焊缝识别方法的流程图；

图3示出了本发明实施例提供的一种工件焊缝识别装置的功能模块图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

焊接机器人比人工焊接具有焊接精度高、焊接质量稳定和焊接效率高等优点，因此机器人代替人工进行焊接已经成为不可避免的趋势。为实现机器人的焊接，一般在机器人或机器人的作业场景中搭载视觉系统，以通过视觉系统获取工件的三维点云数据，然后基于三维点云数据进行处理以得到焊缝识别结果，进而使得机器人可以根据焊缝识别结果进行焊接作业。

目前基于三维点云实现焊缝识别的方式，主要是通过利用RANSAC算法对工件的点云数据进行平面拟合处理，然后通过拟合到的平面之间的交线确定焊缝位置。而点云数据中除了包含焊缝关联的平面之外，还会包含与焊缝无关的干扰平面。因此，在点云数据中存在多个平面以及由多个平面组成的交线时，通过RANSAC算法对点云数据进行处理的过程中，无法滤除掉无需关注的平面信息，即，会检测出点云数据中所有平面和由所有平面形成的交线，此时系统无法从所有交线中确定出哪条才是需要焊接的真实焊缝。

故为解决传统焊缝识别方法无法基于平面形成的交线准确识别出真实焊缝的技术问题，本发明实施例提供了一种工件焊缝识别方法，通过结合预先存储好的工件模型点云数据对在焊接作业场景中通过图像设备采集到的初始点云数据进行过滤处理，由于其中的工件模型点云数据包括各焊缝的包围盒，因此利用当前所需识别的目标焊缝对应的包围盒对初始点云数据进行过滤处理，即可得到仅包含与目标焊缝相关的目标点云数据，也即得到仅包含用于形成目标焊缝的三个目标平面的目标点云数据，该目标点云数据并未包含与目标焊缝无关的非干扰平面的数据，因此，对目标点云数据进行平面检测处理之后，即可得到上述三个目标平面，而三个目标平面所形成的三条交线所在的位置，即为目标焊缝所包含的三条焊缝所在的位置。可见，本发明实施例通过对初始点云数据进行干扰平面的数据滤除后，再对得到的目标点云数据进行处理，不仅能够实现对真实焊缝的准确识别，而且减少了大量的数据处理量，数据处理效率得到很好的提升，进而提升了对真实焊缝的识别效率。

本发明提供的工件焊缝识别方法可以应用于电子设备中，请参照图1，是电子设备的结构框图。所述电子设备200包括存储器210、处理器220及通信模块230。所述存储器210、处理器220以及通信模块230各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。

其中，存储器用于存储程序或者数据。所述存储器可以是，但不限于，随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），只读存储器（Read Only Memory，ROM），可编程只读存储器（Programmable Read-Only Memory，PROM），可擦除只读存储器（ErasableProgrammable Read-Only Memory，EPROM），电可擦除只读存储器（Electric ErasableProgrammable Read-Only Memory，EEPROM）等。

处理器用于读/写存储器中存储的数据或程序，并执行相应地功能。

通信模块用于通过网络建立电子设备与其它通信终端之间的通信连接，并用于通过所述网络收发数据。

应当理解的是，图1所示的结构仅为电子设备的结构示意图，所述电子设备还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

在实际焊接作业场景中，为便于根据焊缝识别结果及时地引导机器人进行焊接作业，可以将所述电子设备配置于机器人的控制系统中，或者，将本发明实施例提供的工件焊缝识别方法配置于机器人的控制系统中，以使机器人的控制系统通过本发明实施例提供的工件焊缝识别方法对待作业工件的初始点云数据进行焊缝识别处理，并根据焊缝识别结果及时控制机器人进行焊接作业。

以下结合图2对本发明实施例提供的工件焊缝识别方法进行说明，图2是本发明实施例提供的一种工件焊缝识别方法的流程图，本发明实施例提供的工件焊缝识别方法包括：

在步骤S320中，根据预存的工件模型点云数据，获取待作业工件中当前所需识别的目标焊缝的目标包围盒；其中，所述工件模型点云数据包括焊缝的包围盒；

在步骤S330中，根据设定的转换矩阵，将所述目标包围盒从所述工件模型点云数据所在的坐标系，转换到用于采集所述待作业工件的初始点云数据的图像设备所在的采集坐标系中，以得到实际包围盒；

在步骤S340中，从所述初始点云数据中提取出在所述实际包围盒内的目标点云数据；

在步骤S350中，对所述目标点云数据进行平面检测处理，得到三个目标平面；

在步骤S360中，根据所述三个目标平面所形成的三条交线，确定所述目标焊缝的位置；所述目标焊缝包括与所述三条交线一一对应的三条焊缝。

在执行步骤S320~S360之前，可以先准备好在步骤S320~S360中所涉及到的已知数据，即：先构建好在机器人焊接作业场景中所涉及到的工件的工件模型，另可通过软件算法的方式来生成工件模型的全局工件模型点云数据。得到工件模型点云数据之后，针对每由三个平面构成的焊缝（一般包含三条焊缝），在工件模型点云数据中为该焊缝配置对应的包围盒，该包围盒是一种局部的包围盒，以保证包围盒内的平面数据仅包括相应焊缝对应的三个平面的数据，在本发明实施例中，包围盒的外形为由六个平面组成的长方体状。由于通过图像采集设备采集到的初始点云数据一般是工件中朝向图像采集设备的一侧，而工件中背向图像采集设备的一侧一般不会显示在点云数据中，因此，即使包围盒由六个平面组成，但将包围盒应用到对初始点云数据进行过滤处理的过程中后，得到的目标点云数据也只存在朝向图像采集设备的一侧所包含的平面，根据视觉原理而言，从不同角度查看一个长方体，至多只能同时看到一个长方体的三个面，因此，得到的目标点云数据至多显示三个平面，而这三个平面都与焊缝有关，即三条焊缝分别在三个平面所形成的三条交线上。

除了识别出焊缝所在位置以外，如果还有进一步识别焊缝起点位置和终点位置的需求，在一些实施例中，在上述已知数据的准备过程中，还可以在工件模型点云数据中配置好焊缝的长度信息、朝向信息和焊接顺序，并在包围盒中标记好焊缝相关的三个标记平面。长度信息、朝向信息和三个标记平面用于确定三条焊缝各自的终点位置，具体确定方式在后文记载；其中的朝向信息可以基于工件模型点云数据所在的坐标系进行简化记录，例如，为方便焊缝朝向的记录，工件模型的每条焊缝都与工件模型点云数据所在的坐标系的其中一坐标轴平行，即焊缝与X轴、Y轴和Z轴的其中一个轴平行，基于此，假设某条焊缝应被机器人沿着上述坐标系的X轴的正方向进行焊接时，则可认为该焊缝朝向X轴的正方向，则其朝向信息可以记为X和1，又如，假设某条焊缝应被机器人沿着上述坐标系的Y轴的负方向进行焊接，则可认为该焊缝朝向Y轴的负方向，则其朝向信息可以记为Y和-1，按此原理，可以实现对每条焊缝的朝向信息的记录。而焊接顺序用于确定当前所需识别的目标焊缝，也即，焊接顺序在前的焊缝先识别，而焊缝顺序在后的焊缝后识别，焊缝顺序和机器人的焊接工序一致，以保证从目标点云数据识别到的焊缝与机器人所需作业的焊缝一致。

另外，如有简化数据存储的需求，在其他实施例中，可以将上述长度信息和朝向信息统一为焊缝的起点位置和终点位置，这样，可以根据焊缝的起点位置和终点位置换算得到长度信息和朝向信息，而无需区分存储长度信息和朝向信息。其中的换算原理可参见相关技术，在此不进行赘述。

根据上述操作完成已知数据的准备之后，可以对已知数据进行存储，以便于在执行步骤S320~S360的过程中的数据调用。

这么一来，在焊接作业场景中，可以通过外置在机器人外部的图像设备或者机器人本身自带的图像设备，对待作业工件的图像进行采集，以得到待作业工件的初始点云数据。得到待作业工件的初始点云数据之后，由于初始点云数据中包含了非本次作业的目标焊缝的干扰数据，故需要先确定出本次作业即当前所需识别的目标焊缝，以便于后续获取准确的目标包围盒，此时需要调用到工件模型点云数据中所包含的焊接顺序，相应的，在上述步骤S320之前，本发明实施例提供的工件焊缝识别方法还包括以下步骤：

在步骤S310中，根据待作业工件对应的工件模型点云数据中的焊接顺序，确定当前所需识别的目标焊缝。

应理解，由于焊缝的焊接顺序和机器人的焊接工序一致，因此，可以根据机器人的焊接工序的进度得知目前焊接顺序，目前焊接顺序已知，即可从工件模型点云数据中搜索与目前焊接顺序一致的焊接顺序，然后将与目前焊接顺序一致的焊接顺序对应的焊缝作为目标焊缝，由此确定出当前所需识别的目标焊缝。

在其他实施例中，本发明实施例提供的工件焊缝识别方法的执行主体不一定要执行上述步骤S310，而是可以直接接收由机器人控制系统发送的当前所需识别的目标焊缝，即上述步骤S310可由机器人控制系统执行，然后直接将确定出来的目标焊缝发送给上述执行主体，此时该执行主体将直接执行步骤S320~S360。

得知目标焊缝之后，即可通过步骤S320，从工件模型点云数据中调取出目标焊缝的目标包围盒。然后通过步骤S330，利用设定的转换矩阵，将目标包围盒从工件模型点云数据所在的坐标系，转换到用于采集所述初始点云数据的图像设备所在的采集坐标系中，这样可以得到以采集坐标系为基准的实际包围盒。其中的转换矩阵通过前期对工件模型点云数据和利用图像设备采集到的实际工件的实验点云数据进行多次匹配处理计算得到。通过步骤S330将目标焊缝的目标包围盒转换到与初始点云数据统一的坐标系中之后，即可通过步骤S340，利用与初始点云数据统一坐标系的实际包围盒对初始点云数据进行过滤处理，具体的，可以根据实际包围盒的平面位置，将初始点云数据中位于实际包围盒的平面位置以外的点云数据都删除，因为实际包围盒外侧的点云数据都是干扰平面的数据，由此即可得到仅保留了在实际包围盒内的目标点云数据，该目标点云数据包含位于实际包围盒的平面之内的点云数据和位于实际包围盒的平面上的点云数据。得到目标点云数据之后，即可通过步骤S350对目标点云数据进行平面检测处理，以得到与目标焊缝对应的三个目标平面，其中，可以通过任一种平面检测算法来实现上述平面检测处理，例如，RANSAC算法、或随机霍夫变换算法（Random Hough Transform，RHT）。得到上述三个目标平面之后，即可通过步骤S360，根据所述三个目标平面的方程表达式，来得到每相邻两个平面之间的交线，最终可以得到三条交线，则这三条交线所在的位置即为所述目标焊缝所包含的三条焊缝所在的位置。

由此通过步骤S320~S360实现了对目标焊缝的识别，在后续中，可以将识别到的目标焊缝的位置发送给机器人控制系统，如果机器人的基体坐标系与上述采集坐标系一致，则机器人控制系统可以直接根据目标焊缝的位置来规划机器人的焊接作业轨迹。如果机器人的基体坐标系与上述采集坐标系不一致，则机器人控制系统先将目标焊缝的位置转换到基体坐标系中，然后再基于在基体坐标系中的目标焊缝的位置来规划机器人的焊接作业轨迹。

虽然最终识别得到的目标焊缝有三条焊缝，但这不影响机器人的焊接作业，因为机器人可以进一步根据自身程序中预设的针对这三条焊缝的焊接顺序，来对这三条焊缝逐一焊接。或者，机器人也可以以一种随机的方式来依次对这三条焊缝进行逐一焊接，因为这三条焊缝都属于待作业工件的同一区域范围内，三条焊缝都焊接好了，对应的待作业工件中的三个目标平面才能够稳定连接。

虽然上述任一实施例中的方法可以实现从初始点云数据中识别出目标焊缝的位置，但也仅得知目标焊缝中三条焊缝所在的直线的位置，而未得知目标焊缝中各焊缝的起止位置，因此导致机器人无法基于目标焊缝的识别结果来直接得到各焊缝的起止位置，进而可能导致机器人需要在实际焊接作业场景中，沿着焊缝所在的直线不断地进行多次焊接操作，才能定位到准确的焊接起点和焊接终点。因此，为解决这一技术问题，在一些实施例中，本发明实施例提供的工件焊缝识别方法还对目标焊缝的位置确定过程进行优化，即所述步骤S360中，根据所述三个目标平面所形成的三条交线，确定所述目标焊缝的位置，包括以下步骤：

在步骤S361中，根据所述三个目标平面的平面信息，处理得到所述三个目标平面的共同交点，所述共同交点的位置即所述三条焊缝的共同起点位置；

在步骤S363中，根据所述共同起点位置、所述三个目标平面与所述实际包围盒的三个标记平面的一一对应关系、以及所述三条交线，确定所述三条焊缝各自的终点位置。

得到三个目标平面之后，通过步骤S361，先根据三个目标平面的平面信息处理得到三者的共同交点，由于要实现三个平面的稳定焊接，一般都是从三个平面的共同交点开始焊接，所以，共同交点的位置即为目标焊缝所包含的三条焊缝的共同起点位置。其中的平面信息可以是用于表达目标平面的平面表达式。随后，通过步骤S363，由于已知各焊缝的共同起点位置、以及三个目标平面与实际包围盒的三个标记平面的一一对应关系，就可以根据该对应关系确定哪条交线对应工件模型的哪条焊缝，进而从工件模型点云数据中获取各交线对应的焊缝长度信息和朝向信息，接着，即可根据各交线上的共同起点位置、各交线对应的焊缝长度信息和朝向信息来计算得到各交线上的焊缝的终点位置。基于此，所述步骤S363中，所述三条焊缝各自的终点位置的确定过程可以具体包括以下步骤：

在步骤S3631中，根据所述三个目标平面中每相交的两个平面的法向量，确定每条交线的方向向量；

在步骤S3632中，根据所述对应关系，从所述工件模型点云数据中获取每条交线对应的焊缝的长度信息和朝向信息；

在步骤S3633中，对于每条交线，根据所述交线对应的焊缝的长度信息和朝向信息、所述交线的方向向量和所述共同起点位置，确定在所述交线上的焊缝的终点位置。

由此，通过步骤S3631~S3633的处理流程，可以得到各交线上的焊缝的终点位置。步骤S3631中，各目标平面的法向量可以根据相关技术计算得到，在此不展开说明，而每相交的两个目标平面之间的交线的方向向量，可以直接基于这两个目标平面的法向量计算得到，例如，假设其中相交的两个目标平面的法向量分别为和/>，则这两个目标平面的交线的方向向量/>。对于步骤S3632的理解，可参见上文相关记载，在此不进行赘述。步骤S3633中，可以通过以下计算方式来得到各交线上的焊缝的终点位置：对于所述共同起点位置中的每个坐标值，将所述交线的方向向量在所述坐标值对应的坐标轴上的分量的值、所述长度信息的值和所述朝向信息的值这三者的乘积，与所述坐标值相加，以得到在所述交线上的焊缝的终点位置。通过上文相关记载可知，焊缝的朝向信息包括焊缝朝向的坐标轴信息和相对坐标轴的正反向数值，例如，上文提及的一种示例X和1，但由于在步骤S330中，已经将目标包围盒从工件模型点云数据所在的坐标系转换到采集坐标系中，因此目标包围盒中各焊缝的朝向信息也进行了相应的变化，此时各焊缝的朝向不一定平行于采集坐标系中的任一坐标轴，通过上述交线的方向向量/>的计算公式也可以得知。基于此，为便于理解终点位置的计算方式，采用下述示例进行说明：对于当前处理的交线，假设该交线的方向向量为/>，该交线的方向向量/>在X轴上的分量的值为/>，在Y轴上的分量的值为，在Z轴上的分量的值为/>，该交线上的焊缝的长度信息的值为/>、朝向信息为/>，其中，/>表示焊缝朝向正方向，/>表示焊缝朝向负方向，共同起始点位置为。基于此，终点位置/>（/>）可以通过以下公式计算得到：

由此，通过上述计算原理即可计算得到每个交线上的焊线的终点位置，将每条焊线的起点位置和终点位置发送给机器人控制系统之后，机器人控制系统可以直接基于这些位置信息来控制机器人在工件对应位置处执行焊接操作，很好地提升了机器人焊接的效率。

需要补充的是，本发明实施例提供的工件焊缝识别方法还给出了上述步骤S363中所提及到的对应关系的获取方式， 而该对应关系的获取可以在确定三条焊缝各自的终点位置之前，即，本发明实施例提供的工件焊缝识别方法还可以包括以下步骤：

在步骤S362中，根据平面法向特征，确定所述三个目标平面与所述实际包围盒的三个标记平面的一一对应关系。

具体的，步骤S362可以包括以下步骤：

在步骤S3621中，计算得到每个目标平面的第一法向量和每个标记平面的第二法向量；

在步骤S3622中，构建夹角小于设定角度阈值的第一法向量和第二法向量分别对应的目标平面和标记平面之间的对应关系，以得到所述三个目标平面与所述实际包围盒的三个标记平面的一一对应关系。

同样，步骤S3621中的第一法向量和第二法向量可以根据相关技术计算得到，本发明实施例对此不展开说明。得到各目标平面的第一法向量和各标记平面的第二法向量之后，即可通过步骤S3622，对于每个第一法向量，计算该第一法向量和每个第二法向量之间的夹角，直至找到夹角小于设定角度阈值的第二法向量，即可得到当前的第一法向量和第二法向量各自对应的平面存在对应关系，由此可以得到三组对应关系，即三个目标平面与所述实际包围盒的三个标记平面之间的一一对应关系。其中，设定角度阈值可以根据实际需求和经验预设得到，本发明实施例对此不做限定。

值得注意的是，本发明上述任一实施例中的技术特征或技术方案可以相互组合，只要不存在组合矛盾即可。

为了执行上述实施例及各个可能的方式中的相应步骤，下面给出一种工件焊缝识别装置的实现方式，可选地，该工件焊缝识别装置可以采用上述图1所示的电子设备的器件结构。进一步地，请参阅图3，图3为本发明实施例提供的一种工件焊缝识别装置的功能模块图。需要说明的是，本实施例所提供的工件焊缝识别装置，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。该工件焊缝识别装置400包括：

获取模块410，被配置为：根据预存的工件模型点云数据，获取待作业工件中当前所需识别的目标焊缝的目标包围盒；其中，所述工件模型点云数据包括焊缝的包围盒；

转换模块420，被配置为：根据设定的转换矩阵，将所述目标包围盒从所述工件模型点云数据所在的坐标系，转换到用于采集所述待作业工件的初始点云数据的图像设备所在的采集坐标系中，以得到实际包围盒；

提取模块430，被配置为：从所述初始点云数据中提取出在所述实际包围盒内的目标点云数据；

平面检测模块440，被配置为：对所述目标点云数据进行平面检测处理，得到三个目标平面；

焊缝确定模块450，被配置为：根据所述三个目标平面所形成的三条交线，确定所述目标焊缝的位置；所述目标焊缝包括与所述三条交线一一对应的三条焊缝。

在一些实施例中，所述包围盒中标记有用于形成焊缝的三个标记平面；相应的，所述焊缝确定模块450包括：

起点确定单元，被配置为：根据所述三个目标平面的平面信息，处理得到所述三个目标平面的共同交点，所述共同交点的位置即所述三条焊缝的共同起点位置；

终点确定单元，被配置为：根据所述共同起点位置、所述三个目标平面与所述实际包围盒的三个标记平面的一一对应关系、以及所述三条交线，确定所述三条焊缝各自的终点位置。

在一些实施例中，所述工件模型点云数据还包括焊缝的长度信息和朝向信息；所述终点确定单元包括：

交线方向计算子单元，被配置为：根据所述三个目标平面中每相交的两个平面的法向量，确定每条交线的方向向量；

焊缝信息获取子单元，被配置为：根据所述对应关系，从所述工件模型点云数据中获取每条交线对应的焊缝的长度信息和朝向信息；

终点确定子单元，被配置为：对于每条交线，根据所述交线对应的焊缝的长度信息和朝向信息、所述交线的方向向量和所述共同起点位置，确定在所述交线上的焊缝的终点位置。

在一些实施例中，所述终点确定子单元，具体被配置为：对于所述共同起点位置中的每个坐标值，将所述交线的方向向量在所述坐标值对应的坐标轴上的分量的值、所述长度信息的值和所述朝向信息的值这三者的乘积，与所述坐标值相加，以得到在所述交线上的焊缝的终点位置。

在一些实施例中，所述工件焊缝识别装置400还可以包括：

对应关系获取模块，被配置为：在确定所述三条焊缝各自的终点位置之前，根据平面法向特征，确定所述三个目标平面与所述实际包围盒的三个标记平面的一一对应关系。

在一些实施例中，所述对应关系获取模块包括：

法向量计算单元，被配置为：计算得到每个目标平面的第一法向量和每个标记平面的第二法向量；

对应关系确定单元，被配置为：构建夹角小于设定角度阈值的第一法向量和第二法向量分别对应的目标平面和标记平面之间的对应关系，以得到所述三个目标平面与所述实际包围盒的三个标记平面的一一对应关系。

在一些实施例中，所述工件模型点云数据还包括有焊缝的焊接顺序，相应的，所述获取模块还可以被配置为：在获取目标包围盒之前，根据待作业工件对应的工件模型点云数据中的焊接顺序，确定当前所需识别的目标焊缝。

可选地，上述模块可以软件或固件（Firmware）的形式存储于图1所示的存储器中或固化于电子设备的操作系统（Operating System，OS）中，并可由图1中的处理器执行。同时，执行上述模块所需的数据、程序的代码等可以存储在存储器中。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能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，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，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工件焊缝识别方法，其特征在于，包括：

根据预存的工件模型点云数据，获取待作业工件中当前所需识别的目标焊缝的目标包围盒；其中，所述工件模型点云数据包括焊缝的包围盒；

根据设定的转换矩阵，将所述目标包围盒从所述工件模型点云数据所在的坐标系，转换到用于采集所述待作业工件的初始点云数据的图像设备所在的采集坐标系中，以得到实际包围盒；

从所述初始点云数据中提取出在所述实际包围盒内的目标点云数据；

对所述目标点云数据进行平面检测处理，得到三个目标平面；

根据所述三个目标平面所形成的三条交线，确定所述目标焊缝的位置；所述目标焊缝包括与所述三条交线一一对应的三条焊缝，每条焊缝在其对应的交线上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包围盒中标记有用于形成焊缝的三个标记平面；所述根据所述三个目标平面所形成的三条交线，确定所述目标焊缝的位置，包括：

根据所述三个目标平面的平面信息，处理得到所述三个目标平面的共同交点，所述共同交点的位置即所述三条焊缝的共同起点位置；

根据所述共同起点位置、所述三个目标平面与所述实际包围盒的三个标记平面的一一对应关系、以及所述三条交线，确定所述三条焊缝各自的终点位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述工件模型点云数据还包括焊缝的长度信息和朝向信息；所述三条焊缝各自的终点位置的确定过程包括：

根据所述三个目标平面中每相交的两个平面的法向量，确定每条交线的方向向量；

根据所述对应关系，从所述工件模型点云数据中获取每条交线对应的焊缝的长度信息和朝向信息；

对于每条交线，根据所述交线对应的焊缝的长度信息和朝向信息、所述交线的方向向量和所述共同起点位置，确定在所述交线上的焊缝的终点位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述交线对应的焊缝的长度信息和朝向信息、所述交线的方向向量和所述共同起点位置，确定在所述交线上的焊缝的终点位置，包括：

对于所述共同起点位置中的每个坐标值，将所述交线的方向向量在所述坐标值对应的坐标轴上的分量的值、所述长度信息的值和所述朝向信息的值这三者的乘积，与所述坐标值相加，以得到在所述交线上的焊缝的终点位置。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在确定所述三条焊缝各自的终点位置之前，所述方法还包括：

根据平面法向特征，确定所述三个目标平面与所述实际包围盒的三个标记平面的一一对应关系。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据平面法向特征，确定所述三个目标平面与所述实际包围盒的三个标记平面的一一对应关系，包括：

计算得到每个目标平面的第一法向量和每个标记平面的第二法向量；

构建夹角小于设定角度阈值的第一法向量和第二法向量分别对应的目标平面和标记平面之间的对应关系，以得到所述三个目标平面与所述实际包围盒的三个标记平面的一一对应关系。

7.根据权利要求1~6中任一项所述的方法，其特征在于，所述工件模型点云数据还包括有焊缝的焊接顺序；在获取目标包围盒之前，所述方法还包括：

根据待作业工件对应的工件模型点云数据中的焊接顺序，确定当前所需识别的目标焊缝。

8.一种工件焊缝识别装置，其特征在于，包括：

获取模块，被配置为：根据预存的工件模型点云数据，获取待作业工件中当前所需识别的目标焊缝的目标包围盒；其中，所述工件模型点云数据包括焊缝的包围盒；

转换模块，被配置为：根据设定的转换矩阵，将所述目标包围盒从所述工件模型点云数据所在的坐标系，转换到用于采集所述待作业工件的初始点云数据的图像设备所在的采集坐标系中，以得到实际包围盒；

提取模块，被配置为：从所述初始点云数据中提取出在所述实际包围盒内的目标点云数据；

平面检测模块，被配置为：对所述目标点云数据进行平面检测处理，得到三个目标平面；

焊缝确定模块，被配置为：根据所述三个目标平面所形成的三条交线，确定所述目标焊缝的位置；所述目标焊缝包括与所述三条交线一一对应的三条焊缝，每条焊缝在其对应的交线上。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现权利要求1-7中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的方法。