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申请/专利权人：江南大学

摘要：本发明公开了一种点云中的结构加强筋焊缝定位方法及系统，包括以下步骤：S1：在结构加强筋点云中筛选出曲率特征丰富的候选焊缝点；S2：分割结构加强筋的底板平面及与其相交的两个侧板平面，并拟合其平面方程；S3：以步骤S2中得到的平面方程作为约束，从曲率特征丰富的候选焊缝点中筛选出最终的有效焊缝点，完成结构加强筋焊缝定位。本发明使有效焊缝点既符合几何约束，又能真实反映出实际的焊缝位置，避免出现焊枪碰撞或虚焊等情况，焊缝定位结果准确可靠。

主权项：1.一种点云中的结构加强筋焊缝定位方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：在结构加强筋点云中筛选出曲率特征丰富的候选焊缝点；S2：分割结构加强筋的底板平面及与其相交的两个侧板平面，并拟合其平面方程；S3：以步骤S2中得到的平面方程作为约束，从曲率特征丰富的候选焊缝点中筛选出最终的有效焊缝点，完成结构加强筋焊缝定位；其中，结合步骤S2得到的平面方程为约束，对候选焊缝点进行再次筛选；计算候选焊缝点到底板平面及与其相交的两个侧板平面的各自距离，当候选焊缝点满足到底板平面的距离小于3mm且到侧板平面的距离小于1mm时，为有效焊缝点；所述步骤S2具体为：基于随机采样一致性的平面分割算法，通过随机采样的方式得到采样平面，将符合采样平面内点数目阈值的平面内点从原始点云集合中提取出来，拟合新的有效平面；当提取出底板平面和与其相交的两个侧板平面后，点云集合中的点数不满足最小点数的要求，则终止算法，并得到三个有效平面参数；所述步骤S2具体包括以下步骤：S201：设定随机采样一致性的平面分割算法的终止点数nmin、构成平面的点数阈值nth、判断是否为内点的距离阈值dth、底板平面的参考法向量令nmax＝n0，np＝0；S202：从点云集合D0中随机采样3个三维点Pr0、Pr1、Pr2，根据这3个三维点拟合平面方程为arx+bry+crz+1＝0，其中，ar、br、cr表示平面参数，ar、br、cr的计算为： 其中，Xr0、Xr1、Xr2分别表示点Pr0、Pr1、Pr2的X轴坐标；Yr0、Yr1、Yr2分别表示点Pr0、Pr1、Pr2的Y轴坐标；Zr0、Zr1、Zr2分别表示点Pr0、Pr1、Pr2的Z轴坐标；S203：令nin＝0，i＝1，Pi表示点集合D0中的第i个三维点，Xi表示三维点Pi的X轴坐标，Yi表示三维点Pi的Y轴坐标，Zi表示三维点Pi的Z轴坐标；S204：计算三维点Pi到方程arx+bry+crz+1＝0所表示的平面的距离di为： S205：判断di＜dth是否成立，若成立则将三维点Pi作为方程arx+bry+crz+1＝0所表示的平面的内点，令nin＝nin+1，若不成立则进行步骤S206；S206：判断i＜nmax是否成立，若成立则令i＝i+1，转到步骤S24；若不成立则得到由方程arx+bry+crz+1＝0所表示的平面在点云集合D0中的内点Pm″，m＝1,2,Lnin，转到步骤S207；S207：判断nin＞nth是否成立，若不成立则转到步骤S202；若成立则令np＝np+1，拟合出内点Pm″，m＝1,2,Lnin，所在的平面为有效平面，平面方程为方程参数的计算为： 其中，Xm，m＝1,2,Lnin，为内点Pm″，m＝1,2,Lnin的X轴坐标；Ym，m＝1,2,Lnin，为内点Pm″，m＝1,2,Lnin的Y轴坐标；Zm，m＝1,2,Lnin，为内点Pm″，m＝1,2,Lnin的Z轴坐标；S208：从点云集合D0中删除内点Pm″，m＝1,2,Lnin，令nmax＝nmax-nin；S209：判断nmax＞nmin是否成立，若成立则转到步骤S202；若不成立则得到np个有效平面方程ajx+bjy+cjz+1＝0，j＝1,2,Lnp，有效平面的总数为np；S210：令t＝1，tB＝0，tS＝0，计算有效平面的单位法向量nrj为： S211：计算第t个有效平面的单位法向量与参考法向量的数量积为： S212：判断是否成立，若成立则令tB＝tB+1，令得到底板平面的平面方程若不成立则令tS＝tS+1，令得到侧板平面的平面方程S213：判断t＜np是否成立，若成立则令t＝t+1，转到步骤S211；若不成立则得到tB个底板平面的平面方程和tS个侧板平面的平面方程；步骤S201中参数设置恰当时np＝3、tB＝1、tS＝2成立，即最终得到一个底板平面的平面方程a1′x+b1′y+c1′z+1＝0以及两个侧板平面的平面方程a1″x+b1″y+c1″z+1＝0和a′2′x+b2″y+c′2′z+1＝0；所述步骤S3具体包括以下步骤：S301：令u＝1，n2＝0，三维点Pu′为步骤S105得到的第u个候选焊缝点，Xu表示三维点Pu′的X轴坐标，Yu表示三维点Pu′的Y轴坐标，Zu表示三维点Pu′的Z轴坐标；S302：计算三维点Pu′到底板平面的距离dB以及到两个侧板平面的距离ds1和ds2为： S303：令u＝u+1；判断dB＜3mm是否成立，若不成立则转到步骤S302；若成立则转到步骤S304；S304：判断ds1＜1mm或ds2＜1mm是否成立，若不成立则转到步骤S302；若成立则三维点Pu′为有效焊缝点，令n2＝n2+1，Pn2″′＝Pu′，转到步骤S305；S306：判断u＜n1是否成立，若成立则转到步骤S302；若不成立则得到有效焊缝点为Pv″′，v＝1,2,Ln2，有效焊缝点总数为n2；完成结构加强筋点云的焊缝定位。

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