一种轨道焊接路径智能规划方法与流程

本发明涉及路径规划，具体涉及一种轨道焊接路径智能规划方法。

背景技术：

1、对轨道焊接路径进行智能规划能够提高焊接效率和质量，现有技术通常采用蚁群算法规划最优路径，可以高效且准确地完成复杂焊接任务的轨道设计与路径规划。由于实际情况中复杂路径在不同区域需要不同的焊接参数，例如焊接温度与焊接速度，常规的蚁群算法未考虑，导致蚂蚁需要面临大量的路径选择，导致路径规划过程中路径选择效率与精准度较差。

技术实现思路

1、为了解决复杂路径未考虑到不同区域所需的焊接参数存在差异，导致利用蚁群算法时面临量的路径选择，使得路径规划的准确度较差的技术问题，本发明的目的在于提供一种轨道焊接路径智能规划方法，所采用的技术方案具体如下：

2、本发明提出了一种轨道焊接路径智能规划方法，该方法包括：

3、获取轨道路径图像中不同路径的子线段，以及每条路径的每条子线段的焊接温度与焊接速度；

4、根据轨道路径图像中每条路径中子线段的规整程度，与每条路径中相邻的子线段之间的排列分布，获取轨道路径图像中每条路径的复杂度；

5、结合轨道路径图像中每条路径的每条子线段的焊接温度的离散程度与焊接速度的离散程度，得到轨道路径图像中每条路径的焊接需求值；

6、依据每条路径的所述复杂度与所述焊接需求值，获取轨道路径图像中每条路径的优化权重值；

7、基于所述优化权重值对蚁群算法的移动规则进行改进，利用改进后的蚁群算法对轨道路径图像中的路径进行规划。

8、进一步地，所述获取轨道路径图像中不同路径的子线段的方法，包括：

9、对于轨道路径图像中任意一条路径，将路径通过直线检测得到的线段作为直线段，将路径中除直线段外的其余线段作为曲线段；

10、将路径对应的直线段与曲线段均作为路径的子线段。

11、进一步地，所述根据轨道路径图像中每条路径中子线段的规整程度，与每条路径中相邻的子线段之间的排列分布，获取轨道路径图像中每条路径的复杂度的方法，包括：

12、对于轨道路径图像中每条路径的每条子线段，对子线段进行直线拟合得到第一拟合优度，对子线段进行圆拟合得到第二拟合优度；将所述第一拟合优度与所述第二拟合优度中的最大值作为子线段的规整度；

13、根据每条路径中相邻的两条子线段之间的位置分布，获取每条路径中相邻的两条子线段之间的特征角度；

14、结合每条路径中相邻的两条子线段之间的所述特征角度，以及每条路径中每条子线段的所述规整度，获取轨道路径图像中每条路径的复杂度。

15、进一步地，所述获取每条路径中相邻的两条子线段之间的特征角度的方法，包括：

16、对于轨道路径图像中每条路径，选取路径中除最后一条子线段外的其余任意一条子线段与其相邻的下一条子线段作为分析线段；同一路径中相邻的两条子线段存在一个公共的端点；将两条分析线段公共的端点作为特征端点；

17、若两条分析线段中存在一条分析线段为曲线段，则将曲线段对应的分析线段作为第一曲线段，两条分析线段中除特征曲线段外的其余一条分析线段作为第二线段；获取第一曲线段在特征端点处的切线作为第一曲线段的基准线，将第一曲线段的基准线与第二线段之间的夹角作为两条分析线段之间的所述特征角度；

18、若两条分析线段均为曲线段，获取每条分析线段的所述基准线，将两条分析线段的基准线之间的夹角作为两条分析线段之间的所述特征角度；

19、若两条分析线段均为直线段，将两条分析线段之间的夹角作为两条分析线段之间的所述特征角度。

20、进一步地，所述轨道路径图像中每条路径的复杂度的计算公式如下：

21、;

22、式中，为轨道路径图像中第u条路径的所述复杂度；为预设调整权重；为轨道路径图像中第u条路径的子线段的总数量；为轨道路径图像中第u条路径的第i条子线段的所述规整度；q为轨道路径图像中所有路径的子线段的总数量；为轨道路径图像中每条路径下的第i条子线段与第i+1条子线段之间的所述特征角度；为轨道路径图像中每条路径下的第i+1条子线段与第i+2条子线段之间的特征角度；为预设正数。

23、进一步地，所述结合轨道路径图像中每条路径的每条子线段的焊接温度的离散程度与焊接速度的离散程度，得到轨道路径图像中每条路径的焊接需求值的方法，包括：

24、基于轨道路径图像中所有路径的子线段的焊接温度，获取每条路径的每条子线段的焊接温度的标准分数作为每条路径的每条子线段的温度离散值；

25、基于轨道路径图像中所有路径的子线段的焊接速度，获取每条路径的每条子线段的焊接速度的标准分数作为每条路径的每条子线段的速度离散值；

26、获取每条路径的每条子线段的焊接所需均匀度；

27、依据每条路径的每条子线段的所述温度离散值、所述速度离散值与所述焊接所需均匀度，获得轨道路径图像中每条路径的所述焊接需求值。

28、进一步地，所述轨道路径图像中每条路径的所述焊接需求值的计算公式如下：

29、;

30、式中，为轨道路径图像中第u条路径的所述焊接需求值；为轨道路径图像中第u条路径的子线段的总数量；为轨道路径图像中第u条路径的第i个子线段的所述温度离散值；为轨道路径图像中第u条路径的第i条子线段的所述速度离散值；为轨道路径图像中第u条路径的第i条子线段的所述焊接所需均匀度；为轨道路径图像中第u条路径的所有子线段的所述焊接所需均匀度的均值；为绝对值函数；norm为归一化函数。

31、进一步地，所述获取轨道路径图像中每条路径的优化权重值的方法，包括：

32、利用轨道路径图像中所有路径的焊接需求值，对每条路径的焊接需求值进行归一化，得到每条路径的需求权重；

33、根据每条路径的复杂度与需求权重，获取每条路径的优化权重值；所述复杂度与所述优化权重值为负相关的关系，所述需求权重与所述优化权重值为正相关的关系。

34、进一步地，所述基于所述优化权重值对蚁群算法的移动规则进行改进的方法，包括：

35、获取轨道路径图像中的路径节点；

36、选取轨道路径图像中任意两个路径节点的其中一个路径节点作为开始节点，另一个路径节点作为目标节点，将开始节点与目标节点之间的路径作为分析路径；若开始节点无蚂蚁经过，则将每个分析路径的所述优化权重值作为第一只蚂蚁向每条分析路径的移动概率。

37、进一步地，所述直线检测为霍夫直线检测。

38、本发明具有如下有益效果：

39、在本发明实施例中，路径中子线段的规整程度从子线段的形状反映路径复杂程度，路径中相邻的子线段之间的排列分布从相邻子线段排列角度反映路径的复杂程度，将两种因素结合分析使路径的复杂程度即复杂度更加准确；路径的子线段的焊接温度的离散程度呈现子线段的焊接温度相对于图像中子线段的整体焊接温度的偏移程度，路径的子线段的焊接速度的离散程度呈现子线段的焊接速度相对于图像中子线段的整体焊接速度的偏移程度，综合分析使得到的焊接需求值更加准确的反映路径的具体焊接需要；为了使得蚁群算法能够适应复杂焊接场景下的优化结果，复杂度影响路径在规划时的效率，焊接需求值反映路径焊接要求，综合路径的复杂度与焊接需求值进行分析，自适应得到路径的优化权重值，进而将其作为路径选择的参考指标对蚁群算法的移动规则进行改进，利用改进后的蚁群算法对轨道路径图像中的路径进行规划，得到更为精确的路径结果，降低路径选择的计算量且提高精确度。