[發明專利]基于激光圖像處理的水下焊接平臺

在審

• 申請號: 201610192930.0
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN105665923A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 梁彥云
• 申請（專利權）人: 梁彥云
• 主分類號: B23K26/03
• 分類號: B23K26/03;B23K26/24;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于激光圖像處理的水下焊接平臺，所述焊接平臺包括激光 成像設備和焊縫跟蹤設備，所述激光成像設備基于聲納圖像處理結果啟動 對水下激光圖像的拍攝，所述焊縫跟蹤設備與所述激光成像設備連接，對 所述水下激光圖像進行激光圖像處理以確定焊縫相關信息。

2.如權利要求1所述的基于激光圖像處理的水下焊接平臺，其特征 在于，所述焊接平臺還包括：

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，其負極導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，負極連接至所述電焊鉗，正極接地；

電焊鉗驅動設備，與所述電焊鉗連接，用于根據電焊鉗驅動信號驅動 所述電焊鉗前往待焊接工件的焊縫位置；

電焊鉗驅動電機，為一直流電機，為所述電焊鉗驅動設備對所述電焊 鉗的驅動提供動力；

靜態存儲設備，設置在所述焊接平臺主體架構上，預先存儲了亮度閾 值上限和亮度閾值下限，還用于預先存儲黑白閾值和像素數閾值，所述黑 白閾值用于對圖像執行二值化處理，所述靜態存儲設備還預先存儲了灰度 化焊縫模版，所述灰度化焊縫模版為對基準焊縫進行拍攝所得到的焊縫圖 像執行灰度化處理而獲得；

聲納設備，設置在所述焊接平臺主體架構上，用于對水下目標執行聲 納圖像采集，以獲得聲納圖像；

聲納圖像處理設備，設置在所述焊接平臺主體架構上，與所述聲納設 備和所述靜態存儲設備分別連接，包括第一檢測子設備、第二檢測子設備 和目標距離檢測子設備，所述第一檢測子設備與所述聲納設備和所述靜態 存儲設備分別連接，用于采用亮度閾值上限遍歷聲納圖像以分割出核心目 標區域；所述第二檢測子設備與所述第一檢測子設備和所述靜態存儲設備 分別連接，用于以所述核心目標區域的邊緣點作為種子點，利用亮度閾值 下限對核心目標區域附近的像素點進行亮度判斷，以獲得并分割出最終目 標區域；所述目標距離檢測子設備與所述第二檢測子設備連接，計算最終 目標區域的中心點到聲納圖像檢測原點的距離并作為目標距離輸出；

激光成像設備，設置在所述焊接平臺主體架構上，包括激光器、探測 器和微控制器，所述激光器對水下目標發出激光束，以在所述激光束被水 下目標反射到所述探測器時，便于所述探測器的拍攝，所述微控制器與所 述聲納圖像處理設備、所述激光器和所述探測器分別連接，基于目標距離 和激光在水下傳播速度確定所述探測器快門的選通時間，并在選通時間到 達時，選通所述探測器的快門，觸發所述探測器對水下目標進行拍攝，以 獲得水下激光圖像；

所述焊縫跟蹤設備，設置在所述焊接平臺主體架構上，與所述激光成 像設備連接，包括圖像預處理子設備、二值化處理子設備、列邊緣檢測子 設備、行邊緣檢測子設備、目標分割子設備和目標識別子設備，所述圖像 預處理子設備與所述激光成像設備連接，以對所述水下激光圖像依次執行 自適應邊緣增強和小波濾波處理，以獲得預處理水下圖像；所述二值化處 理子設備與所述圖像預處理子設備和所述靜態存儲設備分別連接，將所述 預處理水下圖像的每一個像素的亮度與所述黑白閾值分別比較，當像素的 亮度大于所述黑白閾值時，將像素記為白色像素，當像素的亮度小于所述 黑白閾值時，將像素記為黑色像素，從而獲得二值化水下圖像；所述列邊 緣檢測子設備與所述二值化處理子設備和所述靜態存儲設備分別連接，用 于對所述二值化水下圖像，計算每列黑色像素的數目，將黑色像素的數目 大于等于所述像素數閾值的列記為邊緣列；所述行邊緣檢測子設備與所述 二值化處理子設備和所述靜態存儲設備分別連接，用于對所述二值化水下 圖像，計算每行黑色像素的數目，將黑色像素的數目大于等于所述像素數 閾值的行記為邊緣行；所述目標分割子設備與所述列邊緣檢測子設備和所 述行邊緣檢測子設備分別連接，將邊緣列和邊緣行交織的區域作為目標存 在區域，并從所述二值化水下圖像中分割出所述目標存在區域以作為目標 子圖像輸出；所述目標識別子設備與所述目標分割子設備和所述靜態存儲 設備分別連接，將所述目標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，匹配失敗，則輸出不存在焊縫信號；

數字信號處理器，設置在所述焊接平臺主體架構上，與所述焊縫跟蹤 設備連接，用于在接收到所述存在焊縫信號時，將所述目標子圖像執行 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 號通過水下電纜傳送到水上焊接處理中心；

其中，所述數字信號處理器在接收到所述存在焊縫信號時，根據焊縫 子圖像在水下圖像的相對位置確定電焊鉗驅動信號；

所述數字信號處理器在接收到所述不存在焊縫信號時，將所述不存在 焊縫信號通過水下電纜傳送到水上焊接處理中心；

GPS定位設備，設置在所述焊接平臺主體架構上方的水面浮標上，與 所述數字信號處理器連接，用于在接收到所述存在焊縫信號時，將接收到 的GPS定位數據發送到水上焊接處理中心；

所述GPS定位設備包括太陽能光伏板，用于為所述GPS定位設備提 供電力供應。