一种焊缝缺陷3D点云检测方法、设备和介质与流程

本发明涉及3d图像数据处理，具体涉及一种焊缝缺陷3d点云检测方法、设备和介质。

背景技术：

1、对于新能源中的锂电池外壳，在产出后需要进行焊缝技术检测，如果焊接不达标，会导致锂电池外壳密封型差，尤其是由于焊缝缺陷主要有漏焊，虚焊影响很大，存在质量问题和安全隐患。现有技术上中针对焊接缺陷检测，主要有以下几个方向：

2、1.从整体上面来判断缺陷，比如深度学习，和模型配准（主要是icp算法，配准后，比较对应点之间的距离之和），这类技术主要是从整个焊缝来检测缺陷，由于从整个焊缝来检测缺陷，对模型配准主要问题是计算量很大，速度很慢而且有很多不控制的因素，比如配准本来就存在误差，如果检测的缺陷很小会导致检测要求不符合要求。且深度学习需要大量样本，当样本量不足时，会导致检测精度下降

3、2.对焊缝进行切片，按照每一个切片进行对比。这类技术主要是将焊缝分割成很多段，依次检测每一段是否满足设定的要求。检测时通常将采集设备放置到一个匀速运动装置上，每个一段时间或者位移，取出一部风，直接作为切片点云。但是这部风存在一个很大局限性，运作装置的路径需要和焊缝的路径保持一致，如果是焊缝是简单的直线或者圆环，可以控制运动装置的路径，但焊缝的路径一旦复杂，就无法根据焊缝的路径对运动装置的路径进行控制，会导致检测不全面，检测无效等结果。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是无法对复杂的焊缝结构进行检测，检测精度低，目的在于提供一种焊缝缺陷3d点云检测方法、设备和介质，通过对点云进行三次曲线拟合提取焊缝路径，根据焊缝路径的法向量来进行切片，保证每一个切片是与当前段焊缝路径的切线是垂直的，能够根据焊缝本身结构进行焊缝检测，提高了对复杂的焊缝结构的检测全面性和检测精度。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本发明第一方面提供一种焊缝缺陷3d点云检测方法，包括以下具体步骤：

4、s1、获取被测件点云c0，构建三维坐标系，采用最小二乘法确定基准面；

5、s2、根据基准面对被测件点云数据进行过滤，确定需检测的目标点云c1；

6、s3、根据目标点云c1确定投影点云c2，采用过最小二乘法对点云c2进行三次曲线拟合，确定焊缝路径曲线p；

7、s4、获取焊缝路径曲线p的法向量进行切片，得到切片点云c3；

8、s5、对切片点云c3进行二次曲线拟合，根据拟合曲线确定焊缝参数。

9、本发明通过对点云进行三次曲线拟合提取焊缝路径，根据焊缝路径的法向量来进行切片，保证每一个切片是与当前段焊缝路径的切线是垂直的，能够根据焊缝本身结构进行焊缝检测，提高了对复杂的焊缝结构的检测全面性和检测精度。

10、进一步的，所述s1具体包括：构建三维坐标系，在点云c0中选取多个参考点，结合参考点坐标获取平面系数。

11、进一步的，所述s2具体包括：

12、基于三维坐标系，将基准面校正到与xoy平面平行；

13、获取点云c0到校正后的基准面的距离，将小于距离设定阈值的点云c0过滤，得到需检测的目标点云c1。

14、进一步的，所述将基准面校正到与xoy平面平行具体包括：

15、获取基准面的法向量a；

16、根据平面系数确定法向量a与xoz平面之间的三角函数，构建绕x轴的旋转的旋转矩阵r1；

17、根据平面系数确定法向量a与yoz平面之间的三角函数，构建绕y轴的旋转的旋转矩阵r2；

18、根据旋转矩阵r1和旋转矩阵r2，确定基准面和xoy平面平行的点云c4；

19、根据点云c4将基准面校正到与xoy平面平行。

20、进一步的，所述s3具体包括：

21、将点云c1投影到xoy平面，得到投影点云c5；

22、将点云c5中所有点的x坐标和y坐标通过最小二乘法进行三次曲线拟合，确定焊缝路径曲线p。

23、进一步的，所述s4具体包括：

24、获取焊缝路径曲线p上任意一点xm，对焊缝路径曲线p进行求导，根据求导后的焊缝路径曲线p确定xm的斜率；

25、获取点xm的切片所在平面的法向量，结合焊缝路径曲线p确定切平面的系数；

26、获取切片厚度，确定切片点云c3。

27、进一步的，所述切片获取过程还包括：

28、将切片点云c3中的点云校正到与yoz平面平行；

29、获取xm处切片平面系数与yoz平面的夹角；

30、根据夹角构建绕z轴旋转的旋转矩阵r3；

31、根据切片点云c3和旋转矩阵r3，得到所有需要检测的拱形点云的切片数据。

32、进一步的，所述s5具体包括：

33、遍历切片点云c3，获取每一个切片点云的y轴和z轴坐标；

34、对y轴和z轴坐标进行二次曲线拟合；

35、根据拟合的二次曲线确定焊缝的参数。

36、本发明第二方面提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现一种焊缝缺陷3d点云检测方法。

37、本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种焊缝缺陷3d点云检测方法。

38、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

39、通过对点云进行三次曲线拟合提取焊缝路径，根据焊缝路径的法向量来进行切片，保证每一个切片是与当前段焊缝路径的切线是垂直的，能够根据焊缝本身结构进行焊缝检测，提高了对复杂的焊缝结构的检测全面性和检测精度；

40、本方案通过按准确的姿态切片，为下一步提供姿态一致的切片点云，对于每一个切片的点云，进行抛弧线拟合，根据拟合的曲线系数，判断每一个切片点云的形状，根据每一个点到曲线的距离，和判断切片点云是否合理分布。

技术特征：

1.一种焊缝缺陷3d点云检测方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的焊缝缺陷3d点云检测方法，其特征在于，所述s1具体包括：构建三维坐标，在点云c0中选取多个参考点，结合参考点坐标获取平面系数。

3.根据权利要求1所述的焊缝缺陷3d点云检测方法，其特征在于，所述s2具体包括：

4.根据权利要求3所述的焊缝缺陷3d点云检测方法，其特征在于，所述将基准面校正到与xoy平面平行具体包括：

5.根据权利要求1所述的焊缝缺陷3d点云检测方法，其特征在于，所述s3具体包括：

6.根据权利要求1所述的焊缝缺陷3d点云检测方法，其特征在于，所述s4具体包括：

7.根据权利要求6所述的焊缝缺陷3d点云检测方法，其特征在于，所述切片获取过程还包括：

8.根据权利要求1所述的焊缝缺陷3d点云检测方法，其特征在于，所述s5具体包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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程序时实现如权利要求1至8任一项所述的一种焊缝缺陷3d点云检测方法。

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，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的一种焊缝缺陷3d点云检测方法。

技术总结
本发明公开了一种焊缝缺陷3D点云检测方法、设备和介质，包括以下具体步骤：获取被测件点云C0，构建三维坐标系，采用最小二乘法确定基准面；根据基准面对被测件点云数据进行过滤，确定需检测的目标点云C1；根据目标点云C1确定投影点云C2，采用过最小二乘法对点云C2进行三次曲线拟合，确定焊缝路径曲线p；获取焊缝路径曲线p的法向量进行切片，得到切片点云C3；对切片点云C3进行二次曲线拟合，根据拟合曲线确定焊缝参数。通过对点云进行三次曲线拟合提取焊缝路径，根据焊缝路径的法向量进行切片，保证每一个切片当前段焊缝路径的切线是垂直的，能够根据焊缝本身结构进行检测，提高了对复杂的焊缝结构的检测全面性和检测精度。

技术研发人员：秦鹏,李旭,钱天昊,刘波
受保护的技术使用者：矽瞻科技（成都）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13