基于STL模型的焊缝横截面提取方法

作     者：朱明生 吴路路 俞伟锋 熊新炎 ZHU Mingsheng;WU Lulu;YU Weifeng;XIONG Xinyan

作者机构：安徽工程大学机械工程学院安徽芜湖241000 安徽工程大学人工智能学院安徽芜湖241000 马鞍山市恒利达机械刀片有限公司安徽马鞍山243131 安徽行健智能制造装备股份有限公司安徽芜湖241007 

出 版 物：《安徽科技学院学报》 (Journal of Anhui Science and Technology University)

年 卷 期：2024年第38卷第6期

页      面：62-70页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(52005003) 

主　　题：焊缝横截面提取 STL模型 曲面拟合 点云分割 线结构光视觉传感 

摘      要：目的:针对线结构光视觉传感器获取的截面轮廓与焊缝主方向不垂直,不能完全反映焊缝横截面真实形貌的问题,提出一种基于STL模型的焊缝横截面提取方法。方法:以线结构光轮廓传感器采集的原始离散点数据为基础,通过RANSAC算法进行轮廓分割,提取特征点和焊缝边缘,确定焊缝主方向;利用分割后焊缝截面轮廓点拼接焊缝表面三维点云;在此基础上,采用泊松算法对点云进行曲面拟合构建STL模型;采用基于三角形面片位置信息对STL模型进行分层处理,获取焊缝横截面轮廓。结果:对有无缺陷焊缝表面点云数据进行处理,结果表明,所提方法能够准确地提取焊缝横截面轮廓。相较于传统方法,获取的有缺陷焊缝横截面轮廓偏差平均值减少46%,最大值降低28%,标准差减小41%。结论:本方法能够有效提取焊缝横截面,可以解决线结构光视觉传感器获取的截面轮廓与焊缝主方向不垂直,不能完全反映焊缝横截面真实形貌的问题,能够为后续焊缝缺陷识别、损伤评估和修复提供重要数据支撑。