光片，所述紫紅色濾光片和所述紅色濾光片依次放置在所述高清圖像傳感器3的鏡頭上，用于在所述高清圖像傳感器3采集焊接工件的焊接圖像時濾除電弧光，所述高清圖像傳感器3的分辨率為1920X1080，所述高清圖像傳感器3的鏡頭采用的是魚眼鏡頭。
[0026]所述圖像處理器4包括圖像預(yù)處理裝置、閾值確定裝置和焊縫識別裝置，所述圖像預(yù)處理裝置與所述高清圖像傳感器3連接，用于對所述焊接圖像依次執(zhí)行自適應(yīng)遞歸濾波、邊緣增強(qiáng)和灰度化處理，獲得灰度圖像。
[0027]所述閾值確定裝置與所述圖像預(yù)處理裝置連接，逐一選擇0-255之間的每一個灰度值作為候選灰度值閾值，使用候選灰度值閾值將所述灰度圖像分割為目標(biāo)灰度圖像和背景灰度圖像，并統(tǒng)計所述目標(biāo)灰度圖像和所述背景灰度圖像之間的像素灰度值方差，取所述像素灰度值方差最大的候選灰度值閾值作為目標(biāo)灰度值閾值，所述焊縫識別裝置與所述閾值確定裝置和所述圖像預(yù)處理裝置連接，基于所述目標(biāo)灰度值閾值將所述灰度圖像分為目標(biāo)灰度圖像和背景灰度圖像，識別出基于所述目標(biāo)灰度值閾值分割到的目標(biāo)灰度圖像中的焊縫，確定識別到的焊縫在所述焊接工件中的相對位置以作為焊縫位置輸出。
[0028]所述主控制器5為ARM9嵌入式處理器，與所述RS485串行通信接口 6、所述位置傳感器8和所述焊縫識別裝置分別連接，基于所述焊縫位置和所述水下焊槍I的當(dāng)前位置確定所述水下焊槍I的移動距離，并將所述水下焊槍I的移動距離包括在定位信號中，將所述定位信號通過所述RS485串行通信接口 6輸出。
[0029]其中，所述圖像預(yù)處理裝置、所述閾值確定裝置和所述焊縫識別裝置分別采用不同的FPGA芯片來實現(xiàn)；所述主控制器5接收所述水下焊槍I的當(dāng)前位置失敗時，發(fā)出焊槍位置失聯(lián)報警信號，并在接收所述焊縫位置失敗時，發(fā)出焊縫位置失聯(lián)報警信號。
[0030]其中，在所述基于圖像識別的水下焊接機(jī)器人中，所述位置傳感器8包括紅外線檢測儀，以用于檢測相對于所述焊接工件的所述水下焊槍的當(dāng)前位置，所述位置傳感器也可包括超聲波檢測儀，以用于檢測相對于所述焊接工件的所述水下焊槍的當(dāng)前位置，所述電力供應(yīng)設(shè)備9、所述高清圖像傳感器3、所述圖像處理器4和所述主控制器5被集成在一塊集成電路板上，所述集成電路板具有封閉式外殼，所述水下焊槍I設(shè)置在所述水下焊接機(jī)器人的手臂機(jī)構(gòu)上，并與所述焊槍驅(qū)動設(shè)備2連接。
[0031]另外，所述無線通信接口 7使用的無線通信網(wǎng)絡(luò)可以為3G或4G通信網(wǎng)絡(luò)中的一種，3G是指將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動通信系統(tǒng)，3G與2G的主要區(qū)別是在傳輸聲音和數(shù)據(jù)的速度上的提升，他能夠在全球范圍內(nèi)更好地實現(xiàn)無線漫游，并處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)，同時也要考慮與已有第二代系統(tǒng)的良好兼容性。為了提供這種服務(wù)，無線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2Mbps (兆比特/每秒)、384kbps (千比特/每秒)以及144kbps的傳輸速度(此數(shù)值根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境會發(fā)生變化)。
[0032]4G是第四代移動通信及其技術(shù)的簡稱，是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像且圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。4G系統(tǒng)能夠以10Mbps的速度下載，比撥號上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個地區(qū)。
[0033]采用本發(fā)明的基于圖像識別的水下焊接機(jī)器人，針對現(xiàn)有半自動化水下焊接機(jī)器人人為操作過多影響焊接效率的技術(shù)問題，引入高精度的圖像識別技術(shù)和位置傳感技術(shù)以確定焊接機(jī)器人焊接機(jī)構(gòu)到達(dá)焊接位置所需移動的距離，并自行控制焊接機(jī)構(gòu)移動到焊接位置，實現(xiàn)水下焊接機(jī)器人的全自動焊接。
[0034]可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領(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)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。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)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、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】
1.一種基于圖像識別的水下焊接機(jī)器人，其特征在于，所述水下焊接機(jī)器人包括焊槍驅(qū)動設(shè)備、高清圖像傳感器、圖像處理器和主控制器，所述高清圖像傳感器用于采集焊接工件的焊接圖像，所述圖像處理器與所述高清圖像傳感器連接，對所述焊接圖像執(zhí)行圖像識別處理以檢測所述焊接圖像中的焊縫位置，所述主控制器與所述焊槍驅(qū)動設(shè)備和所述圖像處理器分別連接，基于所述焊縫位置控制所述焊槍驅(qū)動設(shè)備以驅(qū)動水下焊槍到達(dá)所述焊縫位置。
2.如權(quán)利要求1所述的基于圖像識別的水下焊接機(jī)器人，其特征在于，所述水下焊接機(jī)器人還包括: 水下焊槍，用于在所述焊接工件的焊縫位置上實行焊接操作； 電力供應(yīng)設(shè)備，用于為所述水下焊接機(jī)器人提供電力供應(yīng)，所述電力供應(yīng)設(shè)備包括弧焊電源，用于為所述水下焊槍提供焊接電力，所述電力供應(yīng)設(shè)備還連接所述主控制器，以在所述主控制器的控制下對所述水下焊接機(jī)器人進(jìn)行用電模式的切換，所述用電模式包括節(jié)電模式和正常用電模式； RS485串行通信接口，與所述主控制器和所述焊槍驅(qū)動設(shè)備分別連接，實現(xiàn)所述主控制器和所述焊槍驅(qū)動設(shè)備之間的RS485串行通信； 無線通信接口，通過水下電纜與所述主控制器連接，用于與水上控制系統(tǒng)建立雙向的無線通信鏈路，以接收所述水上控制系統(tǒng)發(fā)送的控制指令，并向所述水上控制系統(tǒng)發(fā)送焊槍位置失聯(lián)報警信號或焊縫位置失聯(lián)報警信號； 位置傳感器，與所述水下焊槍連接，檢測并輸出相對于所述焊接工件的所述水下焊槍的當(dāng)前位置； 所述焊槍驅(qū)動設(shè)備設(shè)置在所述水下焊接機(jī)器人的手臂機(jī)構(gòu)上，接收所述主控制器通過所述RS485串行通信接口轉(zhuǎn)發(fā)的定位信號，以根據(jù)所述定位信號驅(qū)動水下焊槍到達(dá)所述焊縫位置； 所述高清圖像傳感器包括紫紅色濾光片和紅色濾光片，所述紫紅色濾光片和所述紅色濾光片依次放置在所述高清圖像傳感器的鏡頭上，用于在所述高清圖像傳感器采集焊接工件的焊接圖像時濾除電弧光，所述高清圖像傳感器的分辨率為1920X1080，所述高清圖像傳感器的鏡頭采用的是魚眼鏡頭； 所述圖像處理器包括圖像預(yù)處理裝置、閾值確定裝置和焊縫識別裝置，所述圖像預(yù)處理裝置與所述高清圖像傳感器連接，用于對所述焊接圖像依次執(zhí)行自適應(yīng)遞歸濾波、邊緣增強(qiáng)和灰度化處理，獲得灰度圖像，所述閾值確定裝置與所述圖像預(yù)處理裝置連接，逐一選擇0-255之間的每一個灰度值作為候選灰度值閾值，使用候選灰度值閾值將所述灰度圖像分割為目標(biāo)灰度圖像和背景灰度圖像，并統(tǒng)計所述目標(biāo)灰度圖像和所述背景灰度圖像之間的像素灰度值方差，取所述像素灰度值方差最大的候選灰度值閾值作為目標(biāo)灰度值閾值，所述焊縫識別裝置與所述閾值確定裝置和所述圖像預(yù)處理裝置連接，基于所述目標(biāo)灰度值閾值將所述灰度圖像分為目標(biāo)灰度圖像和背景灰度圖像，識別出基于所述目標(biāo)灰度值閾值分割到的目標(biāo)灰度圖像中的焊縫，確定識別到的焊縫在所述焊接工件中的相對位置以作為焊縫位置輸出； 所述主控制器為ARM9嵌入式處理器，與所述RS485串行通信接口、所述位置傳感器和所述焊縫識別裝置分別連接，基于所述焊縫位置和所述水下焊槍的當(dāng)前位置確定所述水下焊槍的移動距離，并將所述水下焊槍的移動距離包括在定位信號中，將所述定位信號通過所述RS485串行通信接口輸出； 其中，所述圖像預(yù)處理裝置、所述閾值確定裝置和所述焊縫識別裝置分別采用不同的FPGA芯片來實現(xiàn)； 其中，所述主控制器接收所述水下焊槍的當(dāng)前位置失敗時，發(fā)出焊槍位置失聯(lián)報警信號，并在接收所述焊縫位置失敗時，發(fā)出焊縫位置失聯(lián)報警信號。
3.如權(quán)利要求2所述的基于圖像識別的水下焊接機(jī)器人，其特征在于: 所述位置傳感器包括紅外線檢測儀，以用于檢測相對于所述焊接工件的所述水下焊槍的當(dāng)前位置。
4.如權(quán)利要求2所述的基于圖像識別的水下焊接機(jī)器人，其特征在于: 所述位置傳感器包括超聲波檢測儀，以用于檢測相對于所述焊接工件的所述水下焊槍的當(dāng)前位置。
5.如權(quán)利要求2所述的基于圖像識別的水下焊接機(jī)器人，其特征在于: 所述電力供應(yīng)設(shè)備、所述高清圖像傳感器、所述圖像處理器和所述主控制器被集成在一塊集成電路板上，所述集成電路板具有封閉式外殼。
6.如權(quán)利要求2所述的基于圖像識別的水下焊接機(jī)器人，其特征在于: 所述水下焊槍設(shè)置在所述水下焊接機(jī)器人的手臂機(jī)構(gòu)上，并與所述焊槍驅(qū)動設(shè)備連接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于圖像識別的水下焊接機(jī)器人，包括焊槍驅(qū)動設(shè)備、高清圖像傳感器、圖像處理器和主控制器，所述高清圖像傳感器用于采集焊接工件的焊接圖像，所述圖像處理器與所述高清圖像傳感器連接，對所述焊接圖像執(zhí)行圖像識別處理以檢測所述焊接圖像中的焊縫位置，所述主控制器與所述焊槍驅(qū)動設(shè)備和所述圖像處理器分別連接，基于所述焊縫位置控制所述焊槍驅(qū)動設(shè)備以驅(qū)動水下焊槍到達(dá)所述焊縫位置。通過本發(fā)明，能夠提高水下焊接機(jī)器人的智能化程度，不需人為操作即可完成水下焊縫的定位和焊接。
【IPC分類】B23K9-02, B23K9-095, B23K9-12, B23K9-32
【公開號】CN104588833
【申請?zhí)枴緾N201510036892
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】無錫桑尼安科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月24日