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龙图腾网获悉上海交通大学申请的专利异型构件焊缝特征提取和焊接轨迹自动生成的方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119426873B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411881358.X，技术领域涉及：B23K37/02；该发明授权异型构件焊缝特征提取和焊接轨迹自动生成的方法及系统是由张轲;张嘉煜;王皖勇;郝思彧;孙浩瀚设计研发完成，并于2024-12-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本异型构件焊缝特征提取和焊接轨迹自动生成的方法及系统在说明书摘要公布了：本发明提供了一种异型构件焊缝特征提取和焊接轨迹自动生成的方法及系统，方法包括步骤S1：建立三维坐标系，计算得到传感器的初始扫描位置坐标；步骤S2：使传感器移动至初始扫描位置坐标处并进行工件数据的采集；步骤S3：对采集到的工件数据进行二次差分，提取焊缝坡口特征点；步骤S4：根据焊缝坡口特征点计算得到焊枪姿态角；步骤S5：基于焊枪姿态角得到焊接路径坐标，生成焊接轨迹。本发明实现了复杂异型构件的焊接轨迹和焊接参数匹配的自主生成，解决了传统方法依赖人工示教、效率低、精度差、无法保证焊接质量等问题，极大提高了焊接的自动化程度。

本发明授权异型构件焊缝特征提取和焊接轨迹自动生成的方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种异型构件焊缝特征提取和焊接轨迹自动生成的方法，其特征在于，包括： 步骤S1：建立三维坐标系，计算得到传感器的初始扫描位置坐标； 步骤S2：使传感器移动至初始扫描位置坐标处并进行工件数据的采集； 步骤S3：对采集到的工件数据进行二次差分，提取焊缝坡口特征点； 步骤S4：根据焊缝坡口特征点计算得到焊枪姿态角； 步骤S5：基于焊枪姿态角得到焊接路径坐标，生成焊接轨迹； 所述步骤S1包括以下子步骤： 步骤S1.1：扫描工件顶部区域；驱动机器人使激光传感器位于工件正上方，将激光条纹投射在焊缝坡口中心位置，使激光传感器沿着y轴方向扫描一段距离以获取顶部区域焊接坡口的点云数据； 步骤S1.2：通过二次差分结合滤波去噪计算得到焊缝的顶点坐标； 步骤S1.3：计算每一行的焊缝中心位置高度，再对所有行的焊缝中心位置高度采用随机采样一致法进行拟合，求得拟合曲线的最高点y轴方向坐标为，对应的焊缝中心坐标即为传感器的初始扫描位置坐标（，，）； 所述步骤S1.2包括以下子步骤： 步骤S1.2.1：将采集到的点云数据按行进行移动平均滤波去除噪声，求取一阶差分，并对差分后的数据再次进行中值滤波和高斯滤波； 步骤S1.2.2：对差分滤波数据再次求取二阶差分，并进行中值滤波和高斯滤波； 步骤S1.2.3：对坡口的二阶差分数据求极小值； 所述极小值对应点即为焊缝坡口上边缘的左右特征点； 所述左右特征点的中心即为焊缝的中心； 据此得到每一行焊缝轮廓的焊缝中心位置，以及对应的高度； 所述步骤S2包括以下子步骤： 步骤S2.1：将传感器移动至初始扫描位置；将计算出的坐标（，，）下发到机器人中，控制机器人运动使传感器激光条纹中心对准最高点位置的焊缝中心，且距离工件一定高度； 步骤S2.2：旋转变位机使工件绕x轴转动直至旋转角度大于360°为止； 传感器在变位机开始旋转时采集坡口轮廓点云数据，当变位机停止旋转时同步结束数据采集； 所述步骤S4包括以下子步骤： 步骤S4.1：分别计算90°和180°的位置相对于初始扫描位置的焊缝中心相对高度，： 其中，n代表全位置扫描的行数，round代表向上取整，代表第i行的焊缝中心高度值，表示当i=round（n*0.5）时的焊缝中心高度值；表示第1行的数据的焊缝中心高度值； 步骤S4.2：使用牛顿迭代法通过解方程组计算得到旋转中心（，）： 其中，a，b代表工件实际尺寸信息，b为长轴长度，a为短轴长度； 步骤S4.3：使焊枪时刻处于工件轮廓的法向，任一轮廓位置的焊枪姿态角计算方法如下： 其中，t表示间隔t行数据取点，表示相邻t行对应的角度，表示旋转角，表示扫描得到第i行数据时，工件旋转中心到扫描位置的距离； 对得到的焊接姿态数据使用移动中位数滤波，进行三次平滑样条曲线拟合，得到整个完整焊接路径的每个特征点的焊接姿态角； 所述步骤S5包括以下子步骤： 步骤S5.1：将焊缝的中心位置作为路径点的x坐标，中心位置处的焊缝高度作为路径点的z坐标，分别得到整圈焊缝的路径点x和z坐标随旋转角的变化曲线；i和旋转角的关系为： 其中，n代表整圈焊缝扫描的行数；采用分段数据拟合的方法对数据进行滤波处理，最终形成完整的焊接路径坐标（ ， ）； 步骤S5.2：使用Douglas-Peucker算法或按照规划的旋转角度间隔取点以压缩关键点数量，得到焊接路径关键点坐标：旋转角及x，z坐标点对（ ， ）； 步骤S5.3：根据压缩后关键点对应的行数，寻找相应旋转角对应的焊枪姿态角，得到焊接路径特征点对应的焊枪姿态角； 步骤S5.4：根据得到焊接路径特征点的位姿数据对（ ， , ），形成机器人程序；将生成的（ ， , ）数组下发到编写好的机器人焊接路径程序中，替换对应位置数据点的位置和姿态，当工件旋转角度时，焊枪对应调整（ ， ）。

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