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龙图腾网获悉福州大学申请的专利基于3D点云的焊缝提取与拟合方法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：CN116542914B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-05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：202310405726.2，技术领域涉及：G06T7/00；该发明授权基于3D点云的焊缝提取与拟合方法是由叶锦华;林炜盛;黄斯凯设计研发完成，并于2023-04-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于3D点云的焊缝提取与拟合方法在说明书摘要公布了：本发明的目的在于提供一种基于3D点云的焊缝提取与拟合方法，基于线结构光相机获取点云；对点云数据进行包含点云拼接、统计滤波、直通截取、均匀采样在内的预处理操作，提取焊接工件的点云数据；对上述工件点云使用移动最小二乘法拟合三阶曲面计算每点的主曲率；通过设定阈值，识别出曲率值满足要求的潜在焊缝点云；通过与CAD模型导出的标准点云进行ICP配准，剔除其他轮廓线的点，提取出所需的焊缝点云；将焊缝点云坐标转换到机器人的基坐标系下，并进行B样条拟合，得到焊缝轨迹。应用本发明方法不需要手动示教即可获取复杂焊缝的空间轨迹，且具有提取速度快，轨迹准确等优点，适合于角接、搭接等焊缝类型。

本发明授权基于3D点云的焊缝提取与拟合方法在权利要求书中公布了：1.一种基于3D点云的焊缝提取与拟合方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1：获取相机坐标系到机器人基座标系的转换矩阵Tctob； 步骤S2：通过多姿态拍摄获取点云数据； 步骤S3：对点云数据进行点云预处理：通过点云拼接、统计滤波、直通截取、均匀采样，提取焊接工件的点云数据； 步骤S4：潜在焊缝点识别：使用曲率特征筛选点云，利用移动最小二乘法拟合三阶曲面计算每个点的主曲率，通过调整和设定阈值，识别出潜在的焊缝点； 步骤S5：焊缝提取：通过将步骤S4所得的点云与工件焊缝三维模型采样获得的点云进行点云ICP配准，确定实际的焊缝点云； 步骤S6：焊缝轨迹拟合：通过转换矩阵，将焊缝点云转换至机器人的坐标系下，并对点云数据进行B样条拟合，得到焊缝轨迹； 步骤S4使用曲率作为特征识别潜在焊缝点，且使用移动最小二乘法拟合出局部三阶曲面来计算点的曲率值，具体包括以下步骤： 步骤S41：构建kd-tree，对每个点进行k近邻搜索，利用搜索获得的结果计算出该点的法向量，以该向量为z轴构建局部坐标系； 步骤S42：在局部坐标系下对k近邻搜索获得的点进行三阶曲面的拟合，拟合出三阶曲面之后，将当前点投影至曲面上，并计算出投影点的曲率值；曲率计算方式如下式所示： 其中hu、hv、huu、hvv、huv分别代表曲面多项式在u、v两个方向上的偏微分； 步骤S43：对每个点执行步骤S41、步骤S42，得到每个点的曲率，通过设置曲率阈值，识别出潜在的焊缝点； 步骤S5具体包括以下步骤： 步骤S51：对焊接工件的理想三维模型与标识焊缝的三维模型分别进行采样，得到理想工件点云MC1与焊缝模型点云MC2； 步骤S52：将实际焊接工件的点云C0与焊接工件的理想三维模型点云MC1进行ICP配准，得到坐标变换矩阵T，使用所述变换矩阵T将焊缝模型点云MC2变换到实际焊接工件点云的坐标系下，得到新的焊缝模型点云MC2 ，； 步骤S53：设置距离阈值，通过遍历步骤S4得到的潜在焊缝点C4，计算每个潜在焊缝点与新的焊缝模型点云MC2 ，中最近点的距离，保留距离小于阈值的潜在焊缝点，去除其余点，得到实际的焊缝点云C5； 步骤S6对焊缝点云C5进行三次B样条拟合，具体包括以下步骤： 步骤S61：使用步骤S1获得的转换矩阵Tctob将焊缝点云C5转换至机器人的坐标系下，得到点云C6，对点云C6按X坐标进行重新排序，并确定三阶B样条的基函数： 公式六； 步骤S62：对重新排序后的C6点云进行三次B样条曲线的分段拟合，最终完成对焊缝的提取与拟合工作。

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