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。
[0025]所述焊縫跟蹤設(shè)備，設(shè)置在所述焊接平臺(tái)主體架構(gòu)上，與所述激光成像設(shè)備連接，包括圖像預(yù)處理子設(shè)備、二值化處理子設(shè)備、列邊緣檢測(cè)子設(shè)備、行邊緣檢測(cè)子設(shè)備、目標(biāo)分割子設(shè)備和目標(biāo)識(shí)別子設(shè)備，所述圖像預(yù)處理子設(shè)備與所述激光成像設(shè)備連接，以對(duì)所述水下激光圖像依次執(zhí)行自適應(yīng)邊緣增強(qiáng)和小波濾波處理，以獲得預(yù)處理水下圖像；所述二值化處理子設(shè)備與所述圖像預(yù)處理子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，將所述預(yù)處理水下圖像的每一個(gè)像素的亮度與所述黑白閾值分別比較，當(dāng)像素的亮度大于所述黑白閾值時(shí)，將像素記為白色像素，當(dāng)像素的亮度小于所述黑白閾值時(shí)，將像素記為黑色像素，從而獲得二值化水下圖像；所述列邊緣檢測(cè)子設(shè)備與所述二值化處理子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，用于對(duì)所述二值化水下圖像，計(jì)算每列黑色像素的數(shù)目，將黑色像素的數(shù)目大于等于所述像素?cái)?shù)閾值的列記為邊緣列；所述行邊緣檢測(cè)子設(shè)備與所述二值化處理子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，用于對(duì)所述二值化水下圖像，計(jì)算每行黑色像素的數(shù)目，將黑色像素的數(shù)目大于等于所述像素?cái)?shù)閾值的行記為邊緣行；所述目標(biāo)分割子設(shè)備與所述列邊緣檢測(cè)子設(shè)備和所述行邊緣檢測(cè)子設(shè)備分別連接，將邊緣列和邊緣行交織的區(qū)域作為目標(biāo)存在區(qū)域，并從所述二值化水下圖像中分割出所述目標(biāo)存在區(qū)域以作為目標(biāo)子圖像輸出；所述目標(biāo)識(shí)別子設(shè)備與所述目標(biāo)分割子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，將所述目標(biāo)子圖像與所述灰度化焊縫模版匹配，匹配成功，則輸出存在焊縫信號(hào)，匹配失敗，則輸出不存在焊縫信號(hào)。
[0026]所述焊接平臺(tái)還包括:數(shù)字信號(hào)處理器，設(shè)置在所述焊接平臺(tái)主體架構(gòu)上，與所述焊縫跟蹤設(shè)備連接，用于在接收到所述存在焊縫信號(hào)時(shí)，將所述目標(biāo)子圖像執(zhí)行MPEG-4壓縮編碼以獲得壓縮圖像，并將所述壓縮圖像和所述存在焊縫信號(hào)通過(guò)水下電纜傳送到水上焊接處理中心；其中，所述數(shù)字信號(hào)處理器在接收到所述存在焊縫信號(hào)時(shí)，根據(jù)焊縫子圖像在水下圖像的相對(duì)位置確定電焊鉗驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0027]可選地，在所述基于激光圖像處理的水下焊接平臺(tái)中:所述數(shù)字信號(hào)處理器在接收到所述不存在焊縫信號(hào)時(shí)，將所述不存在焊縫信號(hào)通過(guò)水下電纜傳送到水上焊接處理中心；所述焊接平臺(tái)還包括:GPS定位設(shè)備，設(shè)置在所述焊接平臺(tái)主體架構(gòu)上方的水面浮標(biāo)上，與所述數(shù)字信號(hào)處理器連接，用于在接收到所述存在焊縫信號(hào)時(shí)，將接收到的GPS定位數(shù)據(jù)發(fā)送到水上焊接處理中心；所述GPS定位設(shè)備包括太陽(yáng)能光伏板，用于為所述GPS定位設(shè)備提供電力供應(yīng)；所述數(shù)字信號(hào)處理器為TI公司的DSP芯片；所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備為SDRAM0
[0028]采用本發(fā)明的基于激光圖像處理的水下焊接平臺(tái)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中由于激光成像精度低導(dǎo)致焊縫難以識(shí)別的技術(shù)問(wèn)題，通過(guò)引入包括圖像預(yù)處理子設(shè)備、二值化處理子設(shè)備、列邊緣檢測(cè)子設(shè)備、行邊緣檢測(cè)子設(shè)備、目標(biāo)分割子設(shè)備和目標(biāo)識(shí)別子設(shè)備的焊縫識(shí)別設(shè)備對(duì)焊縫進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，并改造現(xiàn)有的水下焊接設(shè)備以完成水下自動(dòng)焊接。
[0029]可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于激光圖像處理的水下焊接方法，該方法包括: 1)提供一種基于激光圖像處理的水下焊接平臺(tái)，所述焊接平臺(tái)包括激光成像設(shè)備和焊縫跟蹤設(shè)備，所述激光成像設(shè)備基于聲納圖像處理結(jié)果啟動(dòng)對(duì)水下激光圖像的拍攝，所述焊縫跟蹤設(shè)備與所述激光成像設(shè)備連接，對(duì)所述水下激光圖像進(jìn)行激光圖像處理以確定焊縫相關(guān)信息； 2)運(yùn)行所述平臺(tái)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接平臺(tái)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； 靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，設(shè)置在所述焊接平臺(tái)主體架構(gòu)上，預(yù)先存儲(chǔ)了亮度閾值上限和亮度閾值下限，還用于預(yù)先存儲(chǔ)黑白閾值和像素?cái)?shù)閾值，所述黑白閾值用于對(duì)圖像執(zhí)行二值化處理，所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備還預(yù)先存儲(chǔ)了灰度化焊縫模版，所述灰度化焊縫模版為對(duì)基準(zhǔn)焊縫進(jìn)行拍攝所得到的焊縫圖像執(zhí)行灰度化處理而獲得； 聲納設(shè)備，設(shè)置在所述焊接平臺(tái)主體架構(gòu)上，用于對(duì)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，設(shè)置在所述焊接平臺(tái)主體架構(gòu)上，與所述聲納設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，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)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，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)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，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； 激光成像設(shè)備，設(shè)置在所述焊接平臺(tái)主體架構(gòu)上，包括激光器、探測(cè)器和微控制器，所述激光器對(duì)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； 所述焊縫跟蹤設(shè)備，設(shè)置在所述焊接平臺(tái)主體架構(gòu)上，與所述激光成像設(shè)備連接，包括圖像預(yù)處理子設(shè)備、二值化處理子設(shè)備、列邊緣檢測(cè)子設(shè)備、行邊緣檢測(cè)子設(shè)備、目標(biāo)分割子設(shè)備和目標(biāo)識(shí)別子設(shè)備，所述圖像預(yù)處理子設(shè)備與所述激光成像設(shè)備連接，以對(duì)所述水下激光圖像依次執(zhí)行自適應(yīng)邊緣增強(qiáng)和小波濾波處理，以獲得預(yù)處理水下圖像；所述二值化處理子設(shè)備與所述圖像預(yù)處理子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，將所述預(yù)處理水下圖像的每一個(gè)像素的亮度與所述黑白閾值分別比較，當(dāng)像素的亮度大于所述黑白閾值時(shí)，將像素記為白色像素，當(dāng)像素的亮度小于所述黑白閾值時(shí)，將像素記為黑色像素，從而獲得二值化水下圖像；所述列邊緣檢測(cè)子設(shè)備與所述二值化處理子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，用于對(duì)所述二值化水下圖像，計(jì)算每列黑色像素的數(shù)目，將黑色像素的數(shù)目大于等于所述像素?cái)?shù)閾值的列記為邊緣列；所述行邊緣檢測(cè)子設(shè)備與所述二值化處理子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，用于對(duì)所述二值化水下圖像，計(jì)算每行黑色像素的數(shù)目，將黑色像素的數(shù)目大于等于所述像素?cái)?shù)閾值的行記為邊緣行；所述目標(biāo)分割子設(shè)備與所述列邊緣檢測(cè)子設(shè)備和所述行邊緣檢測(cè)子設(shè)備分別連接，將邊緣列和邊緣行交織的區(qū)域作為目標(biāo)存在區(qū)域，并從所述二值化水下圖像中分割出所述目標(biāo)存在區(qū)域以作為目標(biāo)子圖像輸出；所述目標(biāo)識(shí)別子設(shè)備與所述目標(biāo)分割子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，將所述目標(biāo)子圖像與所述灰度化焊縫模版匹配，匹配成功，則輸出存在焊縫信號(hào)，匹配失敗，則輸出不存在焊縫信號(hào)； 數(shù)字信號(hào)處理器，設(shè)置在所述焊接平臺(tái)主體架構(gòu)上，與所述焊縫跟蹤設(shè)備連接，用于在接收到所述存在焊縫信號(hào)時(shí)，將所述目標(biāo)子圖像執(zhí)行MPEG-4壓縮編碼以獲得壓縮圖像，并將所述壓縮圖像和所述存在焊縫信號(hào)通過(guò)水下電纜傳送到水上焊接處理中心； 其中，所述數(shù)字信號(hào)處理器在接收到所述存在焊縫信號(hào)時(shí)，根據(jù)焊縫子圖像在水下圖像的相對(duì)位置確定電焊鉗驅(qū)動(dòng)信號(hào)。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于: 所述數(shù)字信號(hào)處理器在接收到所述不存在焊縫信號(hào)時(shí)，將所述不存在焊縫信號(hào)通過(guò)水下電纜傳送到水上焊接處理中心。4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述焊接平臺(tái)還包括: GPS定位設(shè)備，設(shè)置在所述焊接平臺(tái)主體架構(gòu)上方的水面浮標(biāo)上，與所述數(shù)字信號(hào)處理器連接，用于在接收到所述存在焊縫信號(hào)時(shí)，將接收到的GPS定位數(shù)據(jù)發(fā)送到水上焊接處理中心。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于: 所述GPS定位設(shè)備包括太陽(yáng)能光伏板，用于為所述GPS定位設(shè)備提供電力供應(yīng)。6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于: 所述數(shù)字信號(hào)處理器為TI公司的DSP芯片。7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于: 所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備為SDRAM。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于激光圖像處理的水下焊接方法，該方法包括：1)提供一種基于激光圖像處理的水下焊接平臺(tái)，所述焊接平臺(tái)包括激光成像設(shè)備和焊縫跟蹤設(shè)備，所述激光成像設(shè)備基于聲納圖像處理結(jié)果啟動(dòng)對(duì)水下激光圖像的拍攝，所述焊縫跟蹤設(shè)備與所述激光成像設(shè)備連接，對(duì)所述水下激光圖像進(jìn)行激光圖像處理以確定焊縫相關(guān)信息；2)運(yùn)行所述平臺(tái)。通過(guò)本發(fā)明，能夠以高質(zhì)量的激光圖像為識(shí)別基礎(chǔ)，及時(shí)定位水下焊縫位置。
【IPC分類】G06T7/00, B23K37/00, G06T5/00
【公開號(hào)】CN105160639
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510471065
【發(fā)明人】梁彥云
【申請(qǐng)人】梁彥云
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年8月4日