一種采用水下機(jī)器人進(jìn)行水下自動(dòng)焊接的方法
【專利說(shuō)明】一種采用水下機(jī)器人進(jìn)行水下自動(dòng)焊接的方法
[0001 ] 本發(fā)明是申請(qǐng)?zhí)枮?01510471346.4、申請(qǐng)日為2015年8月4日、發(fā)明名稱為“一種采用水下機(jī)器人進(jìn)行水下自動(dòng)焊接的方法”的專利的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及圖像濾波領(lǐng)域，尤其涉及一種采用水下機(jī)器人進(jìn)行水下自動(dòng)焊接的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]當(dāng)前，對(duì)于水下焊接存在以下問(wèn)題要解決:1、人工焊接方式精度和效率都不高;2、機(jī)械焊接的方式存在需要適應(yīng)水下環(huán)境的具體結(jié)構(gòu)，尤其需要克服水下各類干擾的圖像處理設(shè)備;3、缺乏自動(dòng)焊接設(shè)備。因而，現(xiàn)有技術(shù)中，無(wú)法采用機(jī)械焊接的方式進(jìn)行水下設(shè)備的焊接，導(dǎo)致當(dāng)前焊接方式速度慢且不夠準(zhǔn)確。
[0004]為此，需要一種能夠處理水下各種干擾的機(jī)械化自動(dòng)焊接方案，首先能夠提高水下激光圖像的成像效果，然而能夠適應(yīng)水下環(huán)境，能夠識(shí)別焊縫類型，最后需要一套能夠自動(dòng)焊接的焊接設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于多重濾波處理的水下機(jī)器人，以改造現(xiàn)有水下機(jī)器人的具體結(jié)構(gòu)，使得其能夠作為焊接平臺(tái)，再利用聲納和聲納圖像處理設(shè)備提高激光成像效果，利用包括中值濾波子設(shè)備、低通濾波子設(shè)備和同態(tài)濾波子設(shè)備的圖像預(yù)處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)水下各類干擾的去除，利用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的圖像識(shí)別技術(shù)提高焊縫識(shí)別的準(zhǔn)確性，最后改造焊接設(shè)備使其能夠完成水下自動(dòng)焊接。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種采用水下機(jī)器人進(jìn)行水下自動(dòng)焊接的方法，該方法包括:I)提供一種基于多重濾波處理的水下機(jī)器人，用于水下自動(dòng)焊接，所述水下機(jī)器人包括水下機(jī)器人主體、激光成像設(shè)備和焊縫識(shí)別設(shè)備，所述激光成像設(shè)備和所述焊縫識(shí)別設(shè)備都位于所述水下機(jī)器人主體上，所述激光成像設(shè)備用于拍攝水下激光圖像，所述焊縫識(shí)別設(shè)備與所述激光成像設(shè)備連接，用于從所述水下激光圖像中提取水下焊縫特征并確定焊縫類型;2)運(yùn)行所述水下機(jī)器人。
[0007]更具體地，在所述基于多重濾波處理的水下機(jī)器人中，還包括:電焊鉗，用于固定焊條，所述焊條為濕法涂料焊條，材料為低碳鋼;安全開(kāi)關(guān)，其負(fù)極導(dǎo)線連接到所述電焊鉗；接地夾，被固定在待焊接工件上；電焊機(jī)，負(fù)極連接至所述電焊鉗，正極接地;電焊鉗驅(qū)動(dòng)設(shè)備，與所述電焊鉗連接，用于根據(jù)電焊鉗驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述電焊鉗前往待焊接工件的焊縫位置;電焊鉗驅(qū)動(dòng)電機(jī)，為一直流電機(jī)，為所述電焊鉗驅(qū)動(dòng)設(shè)備對(duì)所述電焊鉗的驅(qū)動(dòng)提供動(dòng)力;所述水下機(jī)器人主體包括支架、左壓力克透明筒、右壓力克透明筒、連接箍、儲(chǔ)物臺(tái)、機(jī)械臂、機(jī)械手、隔水密封筒、橫向螺旋槳、豎向螺旋槳、縱向螺旋槳和三個(gè)直流電機(jī)，所述支架用于將所述水下機(jī)器人主體固定在水下，所述連接箍與所述支架固定連接，所述儲(chǔ)物臺(tái)和所述機(jī)械臂與所述連接箍分別連接，所述機(jī)械手與所述機(jī)械臂連接，所述機(jī)械臂包括大臂和與大臂連接的小臂，所述三個(gè)直流電機(jī)分別帶動(dòng)所述橫向螺旋槳、所述豎向螺旋槳和所述縱向螺旋槳，以通過(guò)螺旋槳的正反轉(zhuǎn)，為水下機(jī)器人主體提供6個(gè)自由度的推進(jìn)動(dòng)力；移動(dòng)硬盤(pán)，位于所述水下機(jī)器人主體上，用于預(yù)先存儲(chǔ)了亮度閾值上限和亮度閾值下限；聲納設(shè)備，位于所述水下機(jī)器人主體上，用于對(duì)所述水下機(jī)器人主體前方的水下目標(biāo)執(zhí)行聲納圖像采集，以獲得聲納圖像;聲納圖像處理設(shè)備，與所述聲納設(shè)備和所述移動(dòng)硬盤(pán)分別連接，包括第一檢測(cè)子設(shè)備、第二檢測(cè)子設(shè)備和目標(biāo)距離檢測(cè)子設(shè)備，所述第一檢測(cè)子設(shè)備與所述聲納設(shè)備和所述移動(dòng)硬盤(pán)分別連接，用于采用亮度閾值上限遍歷聲納圖像以分割出核心目標(biāo)區(qū)域;所述第二檢測(cè)子設(shè)備與所述第一檢測(cè)子設(shè)備和所述移動(dòng)硬盤(pán)分別連接，用于以所述核心目標(biāo)區(qū)域的邊緣點(diǎn)作為種子點(diǎn)，利用亮度閾值下限對(duì)核心目標(biāo)區(qū)域附近的像素點(diǎn)進(jìn)行亮度判斷，以獲得并分割出最終目標(biāo)區(qū)域;所述目標(biāo)距離檢測(cè)子設(shè)備與所述第二檢測(cè)子設(shè)備連接，計(jì)算最終目標(biāo)區(qū)域的中心點(diǎn)到聲納圖像檢測(cè)原點(diǎn)的距離并作為目標(biāo)距離輸出；所述激光成像設(shè)備，包括激光器、探測(cè)器和微控制器，所述激光器對(duì)所述水下機(jī)器人主體前方的水下目標(biāo)發(fā)出激光束，以在所述激光束被水下目標(biāo)反射到所述探測(cè)器時(shí)，便于所述探測(cè)器的拍攝，所述微控制器與所述聲納圖像處理設(shè)備、所述激光器和所述探測(cè)器分別連接，基于目標(biāo)距離和激光在水下傳播速度確定所述探測(cè)器快門的選通時(shí)間，并在選通時(shí)間到達(dá)時(shí)，選通所述探測(cè)器的快門，觸發(fā)所述探測(cè)器對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行拍攝，以獲得水下激光圖像;所述焊縫識(shí)別設(shè)備包括預(yù)處理子設(shè)備、特征提取子設(shè)備和焊縫類型識(shí)別子設(shè)備;所述預(yù)處理子設(shè)備與所述激光成像設(shè)備連接，包括中值濾波子設(shè)備、低通濾波子設(shè)備和同態(tài)濾波子設(shè)備;所述中值濾波子設(shè)備與所述探測(cè)器連接，用于對(duì)所述水下激光圖像執(zhí)行中值濾波，以濾除所述水下激光圖像中的點(diǎn)噪聲，獲得第一濾波圖像;所述低通濾波子設(shè)備與所述中值濾波子設(shè)備連接，用于去除所述第一濾波圖像中的隨機(jī)噪聲，獲得第二濾波圖像;所述同態(tài)濾波子設(shè)備與所述低通濾波子設(shè)備連接，用于對(duì)所述第二濾波圖像執(zhí)行圖像增強(qiáng)，以獲得增強(qiáng)水下圖像;所述特征提取子設(shè)備與所述預(yù)處理子設(shè)備連接，包括圖像分割單元和特征向量識(shí)別單元，所述圖像分割單元基于焊縫圖像灰度閾值范圍將所述增強(qiáng)水下圖像中的焊縫目標(biāo)識(shí)別出來(lái)以獲得水下焊縫圖像;所述特征向量識(shí)別單元與所述圖像分割單元連接，基于所述水下焊縫圖像確定水下焊縫目標(biāo)的8個(gè)幾何特征:歐拉孔數(shù)、圓度、角點(diǎn)數(shù)、凸凹度、光滑度、長(zhǎng)徑比、緊密度和主軸角度，并將所述8個(gè)幾何特征組成特征向量;所述焊縫類型識(shí)別子設(shè)備與所述特征提取子設(shè)備連接，采用8輸入2輸出的單隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以水下焊縫目標(biāo)的8個(gè)幾何特征作為輸入層神經(jīng)元，輸出層為水下焊縫類型，所述水下焊縫類型包括常規(guī)類型和無(wú)法焊接類型;主控設(shè)備，設(shè)置在所述水下機(jī)器人主體上，與所述焊縫類型識(shí)別子設(shè)備連接，當(dāng)接收到所述水下焊縫類型為無(wú)法焊接類型時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)接收到所述水下焊縫類型為常規(guī)類型時(shí)，根據(jù)水下焊縫圖像在水下激光圖像的相對(duì)位置確定電焊鉗驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0008]更具體地，在所述基于多重濾波處理的水下機(jī)器人中:水下電纜，用于將所述主控設(shè)備與水上焊接平臺(tái)連接，將所述報(bào)警信號(hào)發(fā)送到所述水上焊接平臺(tái)。
[0009]更具體地，在所述基于多重濾波處理的水下機(jī)器人中:所述中值濾波子設(shè)備、所述低通濾波子設(shè)備和所述同態(tài)濾波子設(shè)備分別采用不同的FPGA芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0010]更具體地，在所述基于多重濾波處理的水下機(jī)器人中:所述中值濾波子設(shè)備、所述低通濾波子設(shè)備和所述同態(tài)濾波子設(shè)備被集成在一塊集成電路板上。
[0011]更具體地，在所述基于多重濾波處理的水下機(jī)器人中:所述主控設(shè)備為數(shù)字信號(hào)處理器，型號(hào)為TI公司的DSP芯片。
【附圖說(shuō)明】
[0012]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0013]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于多重濾波處理的水下機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0014]附圖標(biāo)記:I水下機(jī)器人主體;2激光成像設(shè)備;3焊縫識(shí)別設(shè)備
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的基于多重濾波處理的水下機(jī)器人的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]水下焊接首先要準(zhǔn)確識(shí)別焊縫位置，現(xiàn)有技術(shù)中一般采用圖像識(shí)別方式進(jìn)行，然而，