(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211148900.1 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 湘潭大学 地址 411105 湖南省湘潭市雨湖区湘潭大 学 (72)发明人 钱锦文　刘恋　欧艳　肖逸锋　 贾爱亭　黄秀培　王登科　 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 3/00(2006.01) G06T 7/60(2017.01) G06T 7/66(2017.01) G06T 7/73(2017.01) G06V 10/44(2022.01) B33Y 50/00(2015.01) B23K 9/095(2006.01)B23K 9/04(2006.01) (54)发明名称 一种基于点云信息的增材制造熔敷层的误 差检测并对轨 迹纠偏的方法 (57)摘要 本发明提出一种基于点云信息的增材制造 的熔敷层形貌采集与检测并对熔敷轨迹偏差实 时分析与纠正的方法， 包括以下步骤： 使用激光 位移传感器采集焊道的点云图像， 并对点云图像 进行预处理， 得到有效的点云图像； 从有效点云 图像中选 取熔敷检测初定区域， 并在检测初定区 域内提取特征点； 根据熔敷起始点和熔敷方向在 图像中标记 一条预设定的熔敷轨迹线， 分析点阵 中心点即图像坐标原点与预设轨迹线的误差可 得出焊枪的实时轨迹误差值， 从而分析焊枪位姿 偏差和运动趋势， 对焊枪运动轨迹进行提前规 划， 达到实时纠偏效果， 并根据点云信息提取熔 覆层形貌信息对其进行检测， 可以检测实际层宽 和熔敷轨迹， 通过层宽检测对轨迹实时比对并纠 正焊枪偏差， 提高熔敷产品质量的方法。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115546125 A 2022.12.30 CN 115546125 A 1.一种增材制造过程中熔敷层的缺陷和轨迹检测并对熔敷轨迹实时规划方法， 其特征 是， 包括以下步骤： S1， 使用激光位移传感器采集熔敷层的点云图像， 得到点云图像信息包括点和点对应 的坐标值， 对得到的所述 点云图像信息进行 预处理， 得到有效点云图像； S2， 从所述有效点云图像中选取熔覆层初定位区域并提取熔敷起始点坐标数据， 根据 所述熔敷 起始点和熔敷方向在图像中标记一条 预设熔敷轨 迹； S3， 根据所述S1点云图像的中心点到S2所述预设熔敷轨迹的偏差大小， 可以得出传感 器与预设熔敷轨 迹的位置关系， 从而得 出焊枪与预设熔敷轨 迹的偏差大小； S4， 据S3所述焊枪与预设熔敷轨迹位置关系， 可以得出焊枪相对于S2所述熔敷起始点 的位置关系， 从而可以确定焊枪的实时熔敷轨迹， 并分析焊枪相对于预设熔敷轨迹的实时 误差值大小； S5， 根据所述S4的实时误差值大小和焊枪的运动趋势， 对熔敷轨迹进行提前规划， 达到 熔敷轨迹的实时纠偏效果； S6， 根据S1所述点云信息和图像提取的边缘信息能够反映出熔敷层形貌宽度的特征 点， 并测得所述熔敷层宽的边缘特征点到所述预设熔敷轨迹的距离大小， 判断熔敷层宽是 否符合产品要求， 并且可以根据所述点云图像合成熔敷轨迹， 所述熔敷轨迹为连续点云图 像中层宽中点的拟合曲线； S7， 根据S6所述熔敷轨迹和焊枪实时熔敷轨迹可以分析得出焊枪相对图像坐标的变换 关系， 检测焊枪与图像坐标的变换矩阵是否准确。 2.根据权利要求1所述预设熔敷轨迹是沿熔敷方向从起始点开始的与产品形状相同的 线， 并在图像中与实际熔敷轨迹的起始坐标重合， 并在图像上标记， 不随传感器移动而变 化。 3.根据权利要求1所述的一种基于点云信息的焊枪轨迹的实时检测方法， 其特征是包 括以下步骤： 将实时采集的点云信息与标记的预设轨迹线进行比对， 分析可得出与焊枪紧 固在一起的传感器的实时轨 迹与偏差， 从而可 得焊枪的实施轨 迹与偏差 。 4.根据权利要求1所述的一种基于点云信 息的熔敷轨迹实时规划方法， 其特征是， 所述 实时规划是通过实时分析焊枪轨迹误差， 且将焊枪轨迹误差限制在某一阈值内， 实时规划 焊枪靠近或沿着预设轨 迹运动从而减小熔敷轨 迹偏差和提高熔敷质量与精度。 5.根据权利要求1所述一种基于点云信 息的熔敷层宽缺陷和轨迹检测方法， 其特征是， 依据采集所得的点云信息测得每幅图像上熔敷层截面轮廓的最大宽度， 且在图像上测得所 述熔敷层轮廓最大宽度处边缘点到所标记的预设熔敷轨迹的距离， 将测量所得宽度值与预 设定值进行比较， 根据差异值判断熔敷层是否存在缺陷， 且可以据此判断熔敷轨迹偏差是 否在阈值内。 6.根据权利要求1所述S7是一种检验图像坐标与焊枪之间位置变换关系的方法， 其特 征是， 将实际熔敷层宽的中点的拟合曲线作为实际熔敷层轨迹与焊枪的实时运动轨迹比对 从而检验出图像坐标与焊枪之间位置变换关系 是否准确， 若准确， 则继续按照所述变换关 系计算， 若不 准确， 则根据误差修改变换矩阵。 7.根据权利要求5所述的一种熔敷轨迹偏差检测和实时优化的方法， 其特征是， 将所述 图像上熔敷层宽的中点按序拟合成实际熔敷层轨迹作为检测轨迹线然后进 行检测， 比对其权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115546125 A 2与预设熔敷轨迹的偏差值， 且分析实际熔敷轨迹误差是否在阈值范围内， 若不在， 熔敷层不 合格， 且适当调整焊枪运动轨迹的偏差阈值； 若在阈值内， 可根据熔敷轨迹偏差值大小调整 焊枪运动轨迹偏差阈值大小， 优化控制参数提高熔敷轨迹实时规划精度从而提高熔敷层质 量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115546125 A 3