[發(fā)明專利]一種基于實例分割的熔覆池形貌識別及閉環(huán)控制方法

在審

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• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112233130A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 南京師范大學(xué)
• 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(biāo)事務(wù)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(huán)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(biāo)，完成熔覆池的實例分割；

S5：用候選框的像素坐標(biāo)表示長軸和熔寬像素數(shù)大小，計算熔寬像素數(shù)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(dāng)前熔覆池彩色圖像是否為最后一幀，如果是，則結(jié)束打印，如果不是，則回到步驟S2。

2.根據(jù)權(quán)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(huán)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(tǒng)，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(jù)權(quán)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(huán)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(jù)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(jù)權(quán)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(huán)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)；

S4.2：將步驟S4.1得到的特征金字塔網(wǎng)絡(luò)輸入到區(qū)域建議網(wǎng)絡(luò)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(qū)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(tǒng)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(nèi)物體是否為熔覆池，得到候選框的像素坐標(biāo)；

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

S4.6：從步驟S4.1得到的特征金字塔網(wǎng)絡(luò)中選擇一部分點進行獨立預(yù)測并和步驟S4.5生成的粗預(yù)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(xì)平滑的掩碼，完成熔覆池圖像的實例分割。

5.根據(jù)權(quán)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(huán)控制方法，其特征在于：所述步驟S4.1中主干神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括殘差網(wǎng)絡(luò)ResNet50和特征金字塔網(wǎng)絡(luò)；

殘差網(wǎng)絡(luò)ResNet50有16個殘差塊，每個殘差單元有三層，將整個殘差網(wǎng)絡(luò)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(shù)ReLU，h(y_i-1)是第i-1個殘差單元的恒等映射，F(xiàn)(y_i-1)是y_i-1的殘差映射；

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