大型箱型梁工件大量應(yīng)用于海工裝備、大型起重裝備等領(lǐng)域中.目前，主要采用手工焊接方式，嚴(yán)重影響焊接的效率和質(zhì)量.利用機(jī)器人焊縫自動(dòng)跟蹤焊接作業(yè)是提高制造效率和質(zhì)量一致性的重要途徑，其中，實(shí)現(xiàn)焊縫三維位姿信息的快速準(zhǔn)確估計(jì)是關(guān)鍵.

焊縫跟蹤傳感器是智能焊接機(jī)器人的關(guān)鍵部分，已開(kāi)發(fā)并應(yīng)用了多種傳感器，例如電弧傳感器、視覺(jué)傳感器等.目前，視覺(jué)傳感器由于測(cè)量精度高且可以獲得豐富的環(huán)境信息成為了研究熱點(diǎn).Xu等為提高機(jī)器人氣體保護(hù)焊的焊接質(zhì)量，基于專用視覺(jué)傳感器開(kāi)發(fā)了焊縫跟蹤系統(tǒng)，并根據(jù)機(jī)器人熔化極氣體保護(hù)焊(GMAW)的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了一種新型焊縫跟蹤軟件；所提出的焊縫跟蹤方法能夠在大多數(shù)焊接應(yīng)用中獲得良好的跟蹤精度.Zou等為實(shí)現(xiàn)焊縫的實(shí)時(shí)跟蹤，設(shè)計(jì)了一套基于視覺(jué)傳感器的6軸機(jī)器人焊縫跟蹤系統(tǒng).焊接前，利用形態(tài)學(xué)方法獲得特征點(diǎn)的初始坐標(biāo)值；焊接過(guò)程中，采用基于高斯核的目標(biāo)跟蹤方法提取焊縫的實(shí)時(shí)特征點(diǎn)；焊接過(guò)程中焊炬末端運(yùn)行平穩(wěn)，焊縫跟蹤精度小于0.32 mm，可以實(shí)現(xiàn)精確焊縫跟蹤.但上述方法算法復(fù)雜、計(jì)算量大，不適用于角焊縫的三維位姿實(shí)時(shí)跟蹤，且都不針對(duì)存在定位焊縫的工件，難以快速獲取大型箱型梁焊縫的位姿信息.

大型箱型梁工件焊縫是通過(guò)定位焊縫將立板和平板裝配而成的角焊縫，大量應(yīng)用于海工裝備、大型起重裝備等領(lǐng)域中.大型箱型梁工件難以通過(guò)高精度的工裝夾具保證其位姿的穩(wěn)定性，工件的每次更換均會(huì)引起焊縫位姿信息在三維空間中發(fā)生變化，甚至引起焊接過(guò)程中焊縫位姿的變動(dòng).定位焊縫對(duì)焊縫位姿信息的獲取造成干擾，引起焊縫識(shí)別錯(cuò)誤從而造成偏焊.為解決這些難題，提高大型箱型梁自動(dòng)焊接的質(zhì)量和效率，本文提出一種基于激光位移傳感和點(diǎn)云聚類(lèi)快速分割的大型箱型梁高速GMAW三維位姿快速估計(jì)方法.

1 大型箱型梁焊縫三維位姿快速估計(jì)方法

大型箱型梁工件如圖1所示.在焊接過(guò)程中，激光位移傳感器對(duì)箱型梁焊縫進(jìn)行掃描獲取其點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)其位姿信息快速估計(jì)，箱型梁焊縫位姿信息快速估計(jì)方法流程如下：點(diǎn)云獲取；點(diǎn)云分割；局部異常因子(LOF)點(diǎn)云濾波；焊縫位姿估計(jì).

1.1 點(diǎn)云獲取

焊縫點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取如圖2所示.激光位移傳感器測(cè)得的每一幀數(shù)據(jù)共有800個(gè)點(diǎn)，每個(gè)值都是工件測(cè)量點(diǎn)高度的測(cè)量值.每一幀測(cè)量點(diǎn)存儲(chǔ)在二維矩陣中.矩陣的列對(duì)應(yīng)一次測(cè)量的一幀數(shù)據(jù)，不同列對(duì)應(yīng)不同時(shí)間獲得的測(cè)量數(shù)據(jù).相鄰列之間的距離為Δ，一幀數(shù)據(jù)中相鄰數(shù)據(jù)之間的距離為Δ，測(cè)量高度為軸坐標(biāo)值.通過(guò)下式將二維高度矩陣轉(zhuǎn)換為三維笛卡爾坐標(biāo)為提高算法運(yùn)行速率，利用均勻降采樣法減小點(diǎn)云數(shù)據(jù)密度.

(1)

式中：和分別為點(diǎn)云數(shù)據(jù)矩陣的行和列.

1.2 點(diǎn)云分割

角焊縫點(diǎn)云數(shù)據(jù)由兩個(gè)相交的平面點(diǎn)云數(shù)據(jù)集組成，估計(jì)焊縫位姿時(shí)，須分割出兩個(gè)平面的點(diǎn)云數(shù)據(jù).首先利用KD-Tree(一種平衡二叉樹(shù))近鄰搜索，找到所有點(diǎn)的鄰域，計(jì)算出每個(gè)點(diǎn)鄰域的法向量，并將法向量歸一化；然后對(duì)法向量進(jìn)行歐式聚類(lèi)分割，分割出焊縫的立板和平板點(diǎn)云數(shù)據(jù).

局部異常因子.表征數(shù)據(jù)的離群程度，計(jì)算方法如下：

(1)利用下式計(jì)算出點(diǎn)云數(shù)據(jù)集合()中維數(shù)據(jù)方差的最大值，并記錄最大方差值的維度

《易經(jīng)》64卦，每一卦由陰爻和陽(yáng)爻組成，陰爻“— —”為0，陽(yáng)爻“——”為1；64卦“兩兩非覆即反”，既是相覆對(duì)峙或陰陽(yáng)對(duì)稱系統(tǒng)，又是數(shù)量平衡對(duì)稱系統(tǒng)；陰陽(yáng)消長(zhǎng)就是數(shù)量增減，陰陽(yáng)與數(shù)量為一體，即“定性”與“定量”為一體?？鬃訉?xiě)《卦序傳》時(shí)也許只知陰陽(yáng)，而不知陰陽(yáng)就是數(shù)量，數(shù)量就是陰陽(yáng)，導(dǎo)致64卦卦序在數(shù)量平衡對(duì)稱分布方面存在著缺陷。針對(duì)這個(gè)數(shù)千年存在的缺陷，本文將論述缺陷存在的原因，提出解決缺陷的路徑和方法，修復(fù)與更正64卦卦序的數(shù)理邏輯缺陷。這也許會(huì)對(duì)《易經(jīng)》的研究和應(yīng)用產(chǎn)生劃時(shí)代的重要意義。

(2)

針對(duì)立板平面和平板平面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用最小二乘法，并通過(guò)平面模型++=和++=擬合得出平面方程.焊縫軌跡如下：

“雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越”。翩翩的云兒，飛逝的流星，飄入于心頭的不僅僅是一代偉人的詩(shī)詞，更多、更深的是一份份值得懷念的光陰與歲月。好時(shí)光，是用來(lái)遇見(jiàn)的?；ú萦鲆?jiàn)雨露，流水遇見(jiàn)輕風(fēng)，云朵遇見(jiàn)晴朗，而我們，只想遇見(jiàn)天使。與白衣天使已牽手10多年的《上海護(hù)理》，遇見(jiàn)過(guò)風(fēng)雨，綻放過(guò)彩虹，留下過(guò)經(jīng)典，但更多的是平平淡淡的晨鐘暮鼓，云起云落，花開(kāi)花謝，但想飛的翅膀始終張揚(yáng)著，欲追求更高的境界，欲尋覓更廣闊的空間。

(2)將中第維度上的數(shù)據(jù)按順序排列，得到數(shù)據(jù)集合{,, …,}，其中<<…<，為中第維數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)計(jì)算第維數(shù)據(jù)的中值:

(3)

..基于歐式聚類(lèi)的焊縫點(diǎn)云分割 由圖3可見(jiàn)，同一平面的點(diǎn)云近鄰法向量是緊鄰的，不同平面的點(diǎn)云近鄰法向量之間存在間距.因此，可以采用點(diǎn)云聚類(lèi)算法對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)近鄰法向量進(jìn)行平面分割.對(duì)于焊縫點(diǎn)云近鄰法向量集中的焊縫立板和平板兩個(gè)平面點(diǎn)云近鄰法向量集和，其中∩=?，若滿足下式，則兩組點(diǎn)云近鄰法向量數(shù)據(jù)屬于不同類(lèi)別.

(4)

式中：()為的鄰域內(nèi)的點(diǎn)，|()|為其個(gè)數(shù)由于可能存在若干個(gè)點(diǎn)到的距離相等，近鄰的點(diǎn)可能不止一個(gè)，所以有|()|≥()值越大，表明的密度越大，點(diǎn)越正常.

1.4 測(cè)定方法 試樣分析測(cè)定采用GC-MS-2010-plus型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。按“1.3.2”項(xiàng)色譜-質(zhì)譜條件準(zhǔn)備好氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；按“1.3.1”項(xiàng)頂空固相微萃取制備樣本熱解析進(jìn)樣分析，同時(shí)啟動(dòng)色譜工作站GC-MS Solution記錄數(shù)據(jù)，通過(guò)GC-MS Solution色譜工作站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)檢索NIST05譜圖庫(kù)，進(jìn)行譜圖解析，確認(rèn)其各個(gè)揮發(fā)性成分結(jié)構(gòu)；定性分析后通過(guò)色譜工作站GC-MS Solution數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按面積歸一化法進(jìn)行定量分析，分別求出各揮發(fā)性成分的相對(duì)百分含量。

(5)對(duì)數(shù)據(jù)集KD-Tree進(jìn)行KNN近鄰搜索，得到中的近鄰矩陣.

盡管改革開(kāi)放前后兩個(gè)歷史時(shí)期有著重大的區(qū)別，但這兩個(gè)時(shí)期“本質(zhì)上都是我們黨領(lǐng)導(dǎo)人民進(jìn)行社會(huì)主義建設(shè)的實(shí)踐探索”[1]，因而呈現(xiàn)出一些相似之處。

(6)建立每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的法向量：

(5)

式中：為數(shù)據(jù)點(diǎn)(,:)對(duì)應(yīng)的協(xié)方差矩陣；(,:)為(,:)的個(gè)近鄰數(shù)據(jù)；為(,:)點(diǎn)集的幾何中心.最小特征值對(duì)應(yīng)的特征向量為(,:)鄰域平面法向向量.焊縫點(diǎn)云近鄰法向量如圖3所示.

(3)根據(jù)下式得出兩個(gè)數(shù)據(jù)集合和，并建立一個(gè)樹(shù)結(jié)點(diǎn).

通過(guò)對(duì)AOTF的超聲換能器阻抗特性實(shí)際測(cè)量分析,設(shè)計(jì)基于LC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及組合臂的寬頻帶、光譜衍射效率高的新型匹配網(wǎng)絡(luò),并對(duì)匹配電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及匹配阻抗點(diǎn)進(jìn)行全局優(yōu)化修正,使光譜衍射效率達(dá)到最佳,該新型寬帶匹配技術(shù)與傳統(tǒng)采用傳輸線變壓器等匹配轉(zhuǎn)換技術(shù)相比,具有寬頻帶、損耗低、衍射效率高等優(yōu)點(diǎn),較好地滿足阻抗匹配設(shè)計(jì)要求。并對(duì)基于AOTF的偏振成像光譜儀系統(tǒng)的成像質(zhì)量進(jìn)行了測(cè)試,實(shí)測(cè)目標(biāo)的成像質(zhì)量得到明顯改善,對(duì)當(dāng)前光譜儀成像技術(shù)具有重要應(yīng)用價(jià)值。

式中：為聚類(lèi)歐氏距離閾值.焊縫點(diǎn)云聚類(lèi)結(jié)果如圖4和5所示.

(6)

拜別雨鸞師父，三人來(lái)到王積薪的棋室，上官星雨覺(jué)得這一關(guān)應(yīng)好過(guò)，沒(méi)成想棋圣他老人家不玩長(zhǎng)生譜，也不玩媼婦譜，偏要三人一道與他對(duì)弈四象數(shù)獨(dú)棋，這是他當(dāng)年過(guò)昆侖山與癡和尚賭錢(qián)時(shí)所創(chuàng)，三人由青龍、白虎、朱雀、玄武里迷迷瞪瞪地掙脫出來(lái)，又與王積薪考較了一番他由長(zhǎng)生譜里領(lǐng)悟出來(lái)的長(zhǎng)生真氣，總算是被他老人家重拿輕放，放出了棋室。

1.3 基于LOF算法的焊縫點(diǎn)云濾波

歐式聚類(lèi)分割存在過(guò)度分割或欠分割的現(xiàn)象(見(jiàn)圖5).為了改善焊縫點(diǎn)云分割效果，須剔除歐式聚類(lèi)后鄰域法向量的異常值.LOF算法是一種經(jīng)典的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)算法，通過(guò)每個(gè)數(shù)據(jù)的異常程度值來(lái)確定該點(diǎn)是否是異常點(diǎn).涉及到的幾個(gè)定義如下.

距離數(shù)據(jù)集中到數(shù)據(jù)對(duì)象點(diǎn)距離最近的第個(gè)點(diǎn)到的距離，記作()該距離指歐氏距離，即直線距離.

距離鄰域數(shù)據(jù)集中與之間的距離不大于距離的數(shù)據(jù)點(diǎn)組成的集合.

可達(dá)距離.數(shù)據(jù)集中任意兩點(diǎn)到的可達(dá)距離定義為

(,)=max{(,),()}

其中：(,)為和之間的歐氏距離.

局部可達(dá)密度.到其鄰域內(nèi)所有點(diǎn)的平均可達(dá)距離的倒數(shù)，常用密度表示，計(jì)算方法如下：

(7)

(4)對(duì)子集合和重復(fù)進(jìn)行上述操作，直至所有子集合都不能再進(jìn)行劃分；若某個(gè)子集合不能再進(jìn)行劃分，則將該子集合中的數(shù)據(jù)保存到?jīng)]有子節(jié)點(diǎn)的葉子節(jié)點(diǎn)中.

..建立點(diǎn)云近鄰法向量矩陣 首先建立KD-Tree數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最近鄰(KNN)近鄰搜索建立每個(gè)點(diǎn)的近鄰矩陣，最后建立點(diǎn)云近鄰法向量矩陣.其建立流程如下.

①申請(qǐng)、確定、調(diào)整制度不夠科學(xué)完善；②居民用戶用水超定額和非居民用戶用水超計(jì)劃加價(jià)收費(fèi)制度及相關(guān)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定不明確、不客觀以及出現(xiàn)異議沒(méi)有完善處理程序；③對(duì)于供水企業(yè)的職責(zé)、用水戶的權(quán)利和義務(wù)、管水部門(mén)的保密制度等以及供、用、管水三方的法律責(zé)任沒(méi)有明確的規(guī)定；④在計(jì)劃用水管理過(guò)程中，至今沒(méi)有明確規(guī)定納入計(jì)劃用水的用水單位的范圍（規(guī)模），即月（年）用水量達(dá)到多少的用水單位應(yīng)該納入計(jì)劃用水管理；⑤對(duì)于納入計(jì)劃用水管理的用水單位的考核和檔案管理未給出明確的規(guī)定，存在一些用水單位沒(méi)有建立臺(tái)賬、沒(méi)有連續(xù)的用水信息等情況，給計(jì)劃用水及其他節(jié)水工作帶來(lái)不便，不利于推進(jìn)節(jié)水工作。

(8)

若LOF值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1，則表明點(diǎn)的密度與整體數(shù)據(jù)密度差異較大，被視為離群點(diǎn).LOF值越接近于1，表明點(diǎn)越正常.分別對(duì)歐式聚類(lèi)后的焊縫點(diǎn)云近鄰法向量進(jìn)行LOF剔除異常值，結(jié)果如圖6和7所示.

1.4 焊縫位姿信息估計(jì)

式中：和(=,,)分別為集合中維的平均數(shù)和數(shù)據(jù)量.

(9)

焊縫法向向量和焊縫方向向量如下：

(10)

(11)

式中：=(,,)；=(,,)焊縫位姿模型如圖8所示.

綜上所述，要保證瀝青拌和站的生產(chǎn)效率和混凝土的整體質(zhì)量，必須從多方面采取相應(yīng)的措施，確保每個(gè)工序有條不紊地進(jìn)行，只有這樣才能促進(jìn)瀝青工程施工的順利開(kāi)展，保證施工工程的建設(shè)質(zhì)量，降低施工成本，從而取得最大的經(jīng)濟(jì)效益和最優(yōu)的社會(huì)效益。

2 試驗(yàn)與分析

2.1 系統(tǒng)平臺(tái)

系統(tǒng)平臺(tái)如圖9所示.該系統(tǒng)由機(jī)器人系統(tǒng)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)IntelCorei5-7300HQ CPU@2.5 GHz 8G(RAM)和激光位移傳感器(傳感器頭LJ-G200、控制器LJ-G5001)組成.機(jī)器人具有5個(gè)自由度，分別為3個(gè)移動(dòng)軸(軸、軸、軸)和2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(旋轉(zhuǎn)軸1和旋轉(zhuǎn)軸2)在焊接過(guò)程中，焊槍的位置可以在、、方向調(diào)整，焊槍姿態(tài)通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸1和旋轉(zhuǎn)軸2進(jìn)行調(diào)節(jié).為保證測(cè)量點(diǎn)云數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，采用文獻(xiàn)[12]中描述的方法，對(duì)激光位移傳感器和旋轉(zhuǎn)軸1之間的坐標(biāo)換算關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定.可以通過(guò)坐標(biāo)變換模型建立傳感器坐標(biāo)系中的一點(diǎn)與機(jī)器人基底坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的映射矩陣：

(12)

式中：為機(jī)器人基座坐標(biāo)系；為傳感器坐標(biāo)系；為和旋轉(zhuǎn)軸坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，由機(jī)器人控制器得到；為和之間的變換矩陣，通過(guò)標(biāo)定得到.

為便于分析試驗(yàn)誤差，對(duì)與箱型梁具有類(lèi)似焊縫結(jié)構(gòu)的不同位姿的角焊縫進(jìn)行三維位姿信息估計(jì)試驗(yàn).工件材料牌號(hào)為Q235, 板厚5 mm，工件表面具有輕微劃痕和銹跡.利用GMAW方法，設(shè)焊速為 1 200 mm/min，采用激光位移傳感器獲得角焊縫點(diǎn)云數(shù)據(jù)，每一個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理周期采樣25幀數(shù)據(jù)，兩次采樣之間在軸行走方向間隔1 mm.所用傳感器的主要參數(shù)如下：測(cè)量范圍(200±50)mm，線性度±0.1%，激光波長(zhǎng)655 nm，光斑尺寸 200 μm×80 mm，每條激光條紋的采樣點(diǎn)數(shù)為800.

2.2 不同位姿的角焊縫位姿信息估計(jì)試驗(yàn)

對(duì)不同位姿的角焊縫進(jìn)行位姿信息在線估計(jì)試驗(yàn)，結(jié)果如圖10所示.

在焊接前，大型箱型梁焊接工件的表面存在劃痕、飛濺、油漆等雜物，影響焊縫位姿檢測(cè)精度.所提方法通過(guò)LOF算法濾除焊縫平面上雜物的干擾，保證了焊縫立板平面與平板平面的真實(shí)性；通過(guò)立板平面法向量與平板法向量的和確定焊縫法向量，通過(guò)焊縫軌跡的切向量確定焊縫的方向向量，通過(guò)立板平面與平板平面的交線確定焊縫位置，保證了焊縫位姿的準(zhǔn)確性.由圖10可知，對(duì)于不同位姿以及存在銹跡、劃痕的角焊縫，所提方法均可很好地實(shí)現(xiàn)焊縫位姿信息估計(jì).

至此，林燕玲找到了發(fā)展集體經(jīng)濟(jì)的切入點(diǎn)，即以“提供住宿”為突破口，打造集體產(chǎn)業(yè)，增加村集體收入。同時(shí)，可利用林畬村獨(dú)特的紅色文化創(chuàng)造價(jià)值，并帶動(dòng)生態(tài)農(nóng)業(yè)、旅游觀光項(xiàng)目。

2.3 定位焊縫對(duì)焊縫位姿信息估計(jì)的影響

在焊接前，箱型梁焊縫通過(guò)定位焊縫進(jìn)行裝配.為驗(yàn)證所提方法對(duì)定位焊縫的適應(yīng)性，對(duì)存在焊角為10 mm、焊縫長(zhǎng)度為10 mm典型定位焊縫的工件進(jìn)行焊縫位姿估計(jì)試驗(yàn)，結(jié)果如圖11所示.試驗(yàn)結(jié)果表明：定位焊縫作為噪聲數(shù)據(jù)被濾除，不會(huì)影響角焊縫位姿信息在線估計(jì)精度.所提位姿估計(jì)方法具有很好的魯棒性.

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過(guò)電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來(lái)，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。[1]

2.4 誤差分析

在試驗(yàn)前，通過(guò)機(jī)器人精確示教確定工件的精確位姿信息.以機(jī)器人精確示教讀取的焊縫位姿數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，與計(jì)算值對(duì)應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比得出不同位姿角焊縫位姿信息估計(jì)偏差，如圖12和13所示.

以試驗(yàn)中偏差的最大值為試驗(yàn)誤差，通過(guò)下式計(jì)算：

(13)

(14)

式中：、和為焊縫位置估計(jì)偏差參數(shù)；和為焊縫姿態(tài)估計(jì)偏差參數(shù)；為點(diǎn)數(shù)；(c,,c,,c,)為第個(gè)點(diǎn)的計(jì)算坐標(biāo)；c,為計(jì)算方向向量；c,為計(jì)算法向向量(t,,t,,t,)、t,和t,為第點(diǎn)的位姿精確測(cè)量值.試驗(yàn)結(jié)果表明，位置誤差小于0.25 mm，姿態(tài)誤差不超過(guò)1.8°，滿足箱型梁焊縫自動(dòng)跟蹤的要求.

2.5 算法效率

為測(cè)試算法的有效性，在計(jì)算機(jī)上以MATLAB2019為測(cè)試平臺(tái)，測(cè)試箱型梁焊縫位姿信息估計(jì)的主要算法效率.以主要算法多次運(yùn)行時(shí)間的最大值為算法的運(yùn)行時(shí)間，歐式聚類(lèi)、LOF濾波和平面擬合算法的運(yùn)行時(shí)間分別為21、23、55 ms，總時(shí)間為188 ms.

實(shí)現(xiàn)箱型梁焊縫位姿信息在線提取，算法運(yùn)行時(shí)間須小于焊接完成一個(gè)激光位移傳感器前置距離所需時(shí)間()的一半，為激光位移傳感器前置距離與焊接速度之比.為了獲取足夠的用于焊縫位姿信息估計(jì)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和保證完成焊縫位姿估計(jì)以及通信延時(shí)的時(shí)間，設(shè)激光位移傳感器的前置距離為50 mm、焊接速度為 1 200 mm/min，則/2=1 250 ms.可知，所提算法的運(yùn)行時(shí)間滿足箱型梁焊縫位姿信息快速估計(jì)的要求.

3 結(jié)論

提出一種基于激光位移傳感和點(diǎn)云聚類(lèi)快速分割的大型箱型梁高速GMAW三維位姿快速估計(jì)方法，主要得出以下結(jié)論：

LaGGG晶體是GGG晶體中部分Gd3+被La3+取代而獲得的．與Nd∶GGG晶體相比較，Nd∶LaGGG晶體中La3+取代Gd3+可以非均勻展寬光譜，有利于超快激光的產(chǎn)生；此外，La3+半徑大于Gd3+，取代后可以增加晶體晶格常數(shù)，利于Nd∶LaGGG晶體熔點(diǎn)的降低[36]．

(1)提出的三維焊縫位姿快速估計(jì)方法能夠?qū)崿F(xiàn)大型箱型梁焊縫三維位姿快速估計(jì).

Maxime Thouvenin在某次采訪中曾說(shuō)過(guò)，作為一個(gè)物件，摩托車(chē)本身就頗具吸引力，但只有在駕駛時(shí)，它才是完整的。這意味著從一開(kāi)始，設(shè)計(jì)師和工程師就需要將美學(xué)、科技和人體工程學(xué)等各方面學(xué)科融為一個(gè)整體，在共同的策劃和設(shè)計(jì)中，摩托車(chē)才能展現(xiàn)出其最為完整的魅力。

(2)提出的基于法向量歐式聚類(lèi)的焊縫點(diǎn)云快速分割方法能夠?qū)崿F(xiàn)箱型梁焊縫點(diǎn)云數(shù)據(jù)更快分割；基于LOF算法的點(diǎn)云濾波方法能夠?qū)崿F(xiàn)箱型梁焊縫點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波，具有更好的魯棒性.

(3)對(duì)大量焊縫進(jìn)行三維位姿信息估計(jì)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明在焊速高達(dá) 1 200 mm/min時(shí)，焊縫三維位姿估計(jì)誤差分別在0.25 mm和1.8° 以內(nèi).所提方法增強(qiáng)了大型箱型梁自動(dòng)焊接對(duì)定位焊縫、裝配精度低等復(fù)雜工況的魯棒性，提升了焊接質(zhì)量，有望在海工裝備、大型起重裝備等制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用.