[發明專利]一種基于實例分割的熔覆池形貌識別及閉環控制方法

在審

• 申請號: 202011131085.9
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112233130A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 謝非;朱騰飛;劉宗熙;楊繼全;劉益劍;李宗安;章悅;汪璠;陸飛
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/13;G06K9/62;G06N3/04;B23K9/32
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 向文

1.一種基于實例分割的熔覆池形貌識別及閉環控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：初始化弧焊增材制造輸出功率及輸出功率變化量；

S2：采集弧焊增材制造熔覆池彩色圖像；

S3：更新弧焊增材制造輸出功率；

S4：分割出熔覆池彩色圖像中的熔覆池，同時生成熔覆池的實例掩碼和候選框的像素坐標，完成熔覆池的實例分割；

S5：用候選框的像素坐標表示長軸和熔寬像素數大小，計算熔寬像素數變化量，并將生成的輸出功率變化量反饋至步驟S3；

S6：判斷當前熔覆池彩色圖像是否為最后一幀，如果是，則結束打印，如果不是，則回到步驟S2。

2.根據權利要求1所述的一種基于實例分割的熔覆池形貌識別及閉環控制方法，其特征在于：所述步驟S2中弧焊增材制造熔覆池彩色圖像的采集方法為：搭建熔覆池圖像采集系統，利用高清攝像機和濾光片，采集彩色的弧焊增材制造過程中熔覆池圖像。

3.根據權利要求1所述的一種基于實例分割的熔覆池形貌識別及閉環控制方法，其特征在于：所述步驟S3中弧焊增材制造輸出功率的更新方法為：根據步驟S5得到的輸出功率變化量ΔP，更新弧焊增材制造輸出功率P，進行更新的公式為P＝P+ΔP。

4.根據權利要求1所述的一種基于實例分割的熔覆池形貌識別及閉環控制方法，其特征在于：所述步驟S4的具體過程為：

S4.1：將步驟S2獲取的熔覆池彩色圖像輸入到主干神經網絡中進行特征提取并生成不同大小的特征圖，對特征圖進行自上而下的融合進而生成特征金字塔網絡；

S4.2：將步驟S4.1得到的特征金字塔網絡輸入到區域建議網絡中，采用滑動窗口的方式，對特征圖里的所有像素點進行遍歷，對存在熔覆池的區域生成候選框；

S4.3：將步驟S4.2得到的候選框通過R0IAlign層對特征圖的大小進行統一；

S4.4：將步驟S4.3每個候選框進行全連接操作，對候選框的位置進行回歸、判別候選框內物體是否為熔覆池，得到候選框的像素坐標；

S4.5：將步驟S4.2得到的候選框通過一個輕量級的預測頭為每個候選框生成粗預測掩碼；

S4.6：從步驟S4.1得到的特征金字塔網絡中選擇一部分點進行獨立預測并和步驟S4.5生成的粗預測掩碼一起輸入到多層感知機中，對熔覆池生成邊緣更加精細平滑的掩碼，完成熔覆池圖像的實例分割。

5.根據權利要求4所述的一種基于實例分割的熔覆池形貌識別及閉環控制方法，其特征在于：所述步驟S4.1中主干神經網絡包括殘差網絡ResNet50和特征金字塔網絡；

殘差網絡ResNet50有16個殘差塊，每個殘差單元有三層，將整個殘差網絡ResNet50分為5個階段，其中不改變特征圖大小的層為一個階段，每次抽取的特征是各個階段最后一層的輸出，每個殘差單元可表示為：y_i＝f(h(y_i-1)+F(y_i-1))；

其中，y_i是第i個殘差單元的輸出，y_i-1是第i-1個殘差單元的輸出，f()是激活函數ReLU，h(y_i-1)是第i-1個殘差單元的恒等映射，F(y_i-1)是y_i-1的殘差映射；

特征金字塔網絡是將整個殘差網絡ResNet50輸出的5個階段的特征圖進行自上而下的融合，殘差網絡ResNet50輸出的每個階段的特征圖分別經過卷積和上采樣操作，進而與其他階段的特征圖進行融合。