[发明专利]一种大型钢铁结构定位方法及系统

说明书

本发明提供了大型钢铁结构定位方法及系统，方法包括以下步骤：获取钢铁结构的图纸，将该图纸拆分成多个焊接单元；使用激光扫描该钢铁结构，以获得点云，在点云上抽取线特征；分别将图纸和线特征投影到同一个指定的方向上，形成两个二维线条图像；将两个二维线条图像进行匹配，以获得钢铁结构的初始位置。该方法针对钢铁结构提出基于焊接单元拆分的初始定位方法，由于钢铁结构一般体积巨大，采用焊接单元拆分的方法极大地提高了定位效率与准确率。该方法采用视觉定位钢铁结构初始位置，可实现快速切换，直接为后续的激光线扫提供初始路径，省去现有技术中示教焊接等步骤。该方法极大地提高了钢铁结构焊接的柔性。

技术领域

本发明属于工业制造技术领域，具体涉及一种大型钢铁结构定位方法及系统。

背景技术

现代建筑中已大量使用钢铁结构，包括工厂、桥梁等，在这些钢铁结构中存在大量的焊接工作。钢铁结构的焊接存在种类繁多、切换频繁等特点。传统的基于单纯的激光焊缝引导的焊接已无法满足钢铁结构焊接的要求。单纯的基于激光焊缝引导的焊接对焊接物体的初始位置有较高的要求，一般要求焊接体的初始位置偏差10厘米，但大型钢铁结构由于体积庞大，要实现这么高精度的初始位置定位成本较高。另外，由于钢铁结构焊接切换频繁，使用工装夹具进行初定位会产生很大的工作量，浪费很多时间。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种大型钢铁结构定位方法及系统，提高了定位的效率与准确率。

第一方面，一种大型钢铁结构定位方法，包括以下步骤：

获取钢铁结构的图纸，将该图纸拆分成多个焊接单元；

使用激光扫描该钢铁结构，以获得点云，在点云上抽取线特征；

分别将图纸和线特征投影到同一个指定的方向上，形成两个二维线条图像；

将两个二维线条图像进行匹配，以获得钢铁结构的初始位置。

优选地，所述获取钢铁结构的图纸，将该图纸拆分成多个焊接单元具体包括：

获取钢铁结构的CAD图纸；

按照预设的焊接单元模型将CAD图纸拆分成多个焊接单元；

所述焊接单元包括多个标准三维线段。

优选地，所述在点云上抽取线特征具体包括：

从点云中拟合生成所有的空间矩形；

根据该空间矩形生成多个实时三维线段；

对该实时三维线段中重复的线段进行筛选，得到所述线特征。

优选地，所述分别将图纸和线特征投影到同一个指定的方向上具体包括：

将焊接单元中的标准三维线段和线特征的实时三维线段投影到同一个指定的方向上。

第二方面，一种大型钢铁结构定位系统，包括：

图纸线段获取单元：用于获取钢铁结构的图纸，将该图纸拆分成多个焊接单元；

实时线段获取单元：用于使用激光扫描该钢铁结构，以获得点云，在点云上抽取线特征；

匹配单元：用于分别将图纸和线特征投影到同一个指定的方向上，形成两个二维线条图像；

定位单元：用于将两个二维线条图像进行匹配，以获得钢铁结构的初始位置。

优选地，所述图纸线段获取单元具体用于：

获取钢铁结构的CAD图纸；

按照预设的焊接单元模型将CAD图纸拆分成多个焊接单元；

所述焊接单元包括多个标准三维线段。