[發明專利]一種水下焊縫自動識別方法

有效

• 申請號: 201510035530.4
• 申請日: 2015-01-24
• 公開（公告）號: CN104690455A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 無錫桑尼安科技有限公司
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;G06K9/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.一種水下焊縫自動識別方法，該方法包括下列步驟：

1)提供一種水下焊縫自動識別系統，所述識別系統包括水下光源、水下攝像機、控制設備和無線通信設備，所述水下光源用于為所述水下攝像機的水下拍攝提供光源，所述水下攝像機用于拍攝水下工件被焊接時的焊接圖像，所述控制設備與所述水下攝像機連接，用于對所述焊接圖像執行圖像處理，以識別出所述焊接圖像中的工件焊縫，所述無線通信設備位于水上，通過水下電纜與所述控制設備連接，以接收所述工件焊縫并將所述工件焊縫無線發送給水上計算機；以及

2)使用所述系統來識別。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述識別系統還包括：

固定橫桿，豎立在水中，用于將超聲波距離探測設備、水下光源和水下攝像機固定在同一垂直面上，所述固定橫桿正對所述水下工件放置；

驅動設備，與所述固定橫桿連接，用于驅動所述固定橫桿向所述水下工件移動；

靜態存儲設備，用于預先存儲超聲波水下傳輸速率、相對距離閾值和百分比閾值；

超聲波距離探測設備，正對所述水下工件放置，包括RS-232串行通信接口、超聲波發射器、超聲波接收器和微控制器，所述超聲波發射器用于向所述水下工件發射超聲波信號，所述超聲波接收器用于接收所述水下工件發射回來的超聲波信號，所述微控制器與所述超聲波發射器、所述超聲波接收器和所述靜態存儲設備分別連接，根據所述超聲波發射器發射超聲波信號和所述超聲波接收器接收超聲波信號之間的時間差以及所述超聲波水下傳輸速率計算所述水下工件距離所述超聲波距離探測設備的相對距離，并在所述相對距離小于等于所述相對距離閾值時發出啟動拍攝信號，所述RS-232串行通信接口與所述微控制器連接，用于將所述相對距離和所述啟動拍攝信號以串行通信方式發送出去；

所述水下光源為鹵鎢燈光源，與所述超聲波距離探測設備連接，當接收到所述啟動拍攝信號時，啟動對所述水下工件的輔助照明；

所述水下攝像機為高清攝像頭，與所述超聲波距離探測設備連接，當接收到所述啟動拍攝信號時，啟動對所述水下工件的焊接圖像的拍攝，所述高清攝像頭的分辨率為1280×720；

所述控制設備包括單片機和四塊FPGA芯片；

所述四塊FPGA芯片分別用于實現小波濾波單元、灰度化處理單元、閾值確定單元和圖像分割單元，所述小波濾波單元與所述水下攝像機連接，用于對所述焊接圖像基于Harr小波濾波器執行小波濾波，獲得濾波圖像，所述灰度化處理單元與所述小波濾波單元連接，用于對所述濾波圖像執行灰度化處理，獲得灰度圖像，所述閾值確定單元與所述灰度化處理單元連接，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灰度圖像和背景灰度圖像，并統計所述目標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灰度值閾值，所述圖像分割單元與所述閾值確定單元和所述灰度化處理單元連接，基于所述目標灰度值閾值將所述灰度圖像分為目標灰度圖像和背景灰度圖像，將基于所述目標灰度值閾值分割到的目標灰度圖像作為所述焊接圖像中的工件焊縫輸出；

所述單片機與所述超聲波距離探測設備、所述圖像分割單元和所述水下攝像機分別連接，對所述焊接圖像執行MPEG-2標準的圖像壓縮以生成壓縮焊接圖像，并將所述相對距離、所述工件焊縫和所述壓縮焊接圖像轉發給所述無線通信設備；

所述無線通信設備與所述驅動設備和所述單片機分別連接，無線接收水上計算機發送的驅動控制信號，并將所述驅動控制信號轉發給所述驅動設備，以控制所述固定橫桿在水中的位置，還將所述相對距離、所述工件焊縫和所述壓縮焊接圖像無線發送給所述水上計算機；

其中，所述單片機還與所述閾值確定單元和所述靜態存儲設備分別連接，以在自身資源占用率在百分比閾值以下時，替換執行所述閾值確定單元的全部操作，在自身資源占用率在百分比閾值以上時，結束對所述閾值確定單元的全部操作的替換。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于：

所述微控制器在所述相對距離大于所述相對距離閾值時發出結束拍攝信號。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于：

所述水下光源當接收到所述結束拍攝信號時，停止對所述水下工件的輔助照明。

5.如權利要求3所述的方法，其特征在于：

所述水下攝像機當接收到所述結束拍攝信號時，停止對所述水下工件的焊接圖像的拍攝。