文 献 综 述
【摘要】随着现代工业迅速发展，各种复杂性需求日益增长，在面向未来工业的生产单位中，机器人逐渐承担起各种或简单或复杂的工作。在焊接领域中，将机器人与计算机相结合可以大大地提高焊接效率与精度。为了使得机器人能够准确地执行命令，获取焊接工件的位置和图像就成了首要任务。焊接工件的位置通过激光雷达测距可以得到，而工件图像的获得则需要通过摄像头拍摄再结合计算机图像处理优化。激光雷达获得的工件采样点的坐标数据处理配合平面图形进而建立工件的模型，最后交予机器人从事焊接任务。
【关键词】焊接工件外型 激光雷达 三角测距 图像处理
- 引言
焊接作为组装工艺之一，通常被安排在制造流程的后期或最终阶段，因而对产品质量有着很大影响，在许多行业中甚至被视为一种关键的制造技术。流水线中的机器人焊接是焊接自动化技术现代化的发展趋势和主要标志。因此，为了配合机器人工作，必须要获得焊接工件的外型。在多种获取工件外型信息的各种方式中，激光雷达是一个比较好的手段。
激光雷达LiDAR(Light Detection and Ranging)是激光探测及测距系统的统称，是一种通过位置、距离、角度等测量数据直接获取对象表面点三维坐标，实现地表信息提取和三维场景重建的对地观测技术。激光雷达与普通雷达相似，都是通过发射系统产生信号以及通过接受系统接受处理信号来获得观测点坐标信息。激光雷达相比于传统的接触测量具有高速、无接触、高精度等优点，不会对工件产生任何物理影响，几乎不受环境条件制约，自动化程度高，与现代化工业相当契合。
本文将从激光雷达的具体原理出发，具体阐述探测点坐标数据的格式、数据的读出方式以及数据的处理。
- 激光雷达原理
目前激光雷达的主要测量方法一共有三种，分别是脉冲法、相干法以及三角法。其中脉冲法和相干法的测量精度要比激光三角法高的多，但它们对激光雷达的硬件需求也相当高，以此这两种方法多用于军事领域。而激光三角法的精度虽不如前两者，但也能够满足大部分的民用商用要求，因此得到了广泛的关注。
激光三角测距法主要是通过一束激光以一定的入射角度照射被测目标，激光在目标表面发生散射，然后在另一角度利用透镜对激光汇聚成像，光斑成像在CCD位置传感器或是其他摄像装置上。由于入射光和反射光构成一个三角形，且在对测距点的计算中单纯运用了几何三角相似，故该测量法被称为激光三角测距法。
按入射激光方向与被测物表面法线夹角分类可将三角法分为斜射式和直射式两种。
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- 斜射式三角法
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