[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
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011131085.9 | 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 |
| 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 |
| 地址： | 210024 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 實例 分割 熔覆池 形貌 識別 閉環(huán)控制 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種基于實例分割的熔覆池形貌識別及閉環(huán)控制方法，包括如下步驟：初始化弧焊增材制造輸出功率及輸出功率變化量；采集弧焊增材制造熔覆池彩色圖像；更新弧焊增材制造輸出功率；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；用候選框的像素坐標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進行反饋；判斷當前熔覆池彩色圖像是否為最后一幀。本發(fā)明方法實時性好、識別精度高，在有熔滴覆蓋熔覆池邊緣時，也能實現(xiàn)精準檢測與識別，驗證了算法的有效性和魯棒性，實現(xiàn)低成本高效率的檢測熔覆池形貌，為弧焊增材制造實時評價提供了可靠依據(jù)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于弧焊增材制造與機器視覺的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于實例分割的熔覆池形貌識別及閉環(huán)控制方法。
背景技術(shù)
弧焊增材制造是以電弧為熱源、以金屬焊絲為材料，通過對目標的三維CAD模型轉(zhuǎn)化為STL模型為基礎(chǔ)，按照一定的厚度和方向?qū)δＰ瓦M行分層切片，并對生成的輪廓進行路徑規(guī)劃，按照逐層累積的方式完成材料的填充，最終快速生成實體工件。而在逐層累積的過程中，熔覆池是目標件的最小成形單元，外界環(huán)境或者工藝參數(shù)的改變都會對其形狀和尺寸造成影響，而其波動程度又直接影響著目標件成形質(zhì)量的好壞，因此需要對熔覆池的形貌進行在線監(jiān)測，用以評價成形質(zhì)量，并對后續(xù)工藝參數(shù)的調(diào)整提供理論依據(jù)。
在弧焊增材制造過程中，影響熔覆池形貌和尺寸的因素有很多，如激光的功率、送絲速度、打印速度和外界環(huán)境的變化等，而這些變化因素可以統(tǒng)一反映在熔覆池的形貌和尺寸的變化上，因此對熔覆池的形貌和尺寸進行監(jiān)控對弧焊增材制造打印出質(zhì)量優(yōu)良的工程件至關(guān)重要。
目前對弧焊增材制造過程中熔覆池形貌和尺寸的分析識別，有的通過經(jīng)驗豐富的工人對單道熔覆層打印質(zhì)量的好壞進行判別，但這種方法需要工人有豐富的經(jīng)驗且效率較低；有的通過多經(jīng)驗參數(shù)的方式進行邊緣檢測，但是經(jīng)驗參數(shù)的有效性難以驗證，適用性較低；還有的通過相位一致性模型進行邊緣檢測，但是算法計算量大、效率低，難以在工程實際中應用。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于實例分割的熔覆池形貌識別及閉環(huán)控制方法，該方法實時性好、識別精度高，在有熔滴覆蓋熔覆池邊緣時，也能實現(xiàn)精準檢測與識別，驗證了算法的有效性和魯棒性，實現(xiàn)了低成本、高效率的檢測熔覆池形貌，為弧焊增材制造實時評價提供依據(jù)。
技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于實例分割的熔覆池形貌識別及閉環(huán)控制方法，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(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。
進一步的，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。
進一步的，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。
進一步的，所述步驟S4的具體過程為：
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