[發明專利]基于深度殘差學習和多線激光的交叉焊縫辨識方法及系統

在審

• 申請號: 202110961061.4
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113642492A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 張軻;張弛;陳榮濤;王皖勇;孫浩瀚
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/20;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供一種基于深度殘差學習和多線激光的交叉焊縫辨識方法及系統，涉及船體外板等大型結構件的智能制造技術領域，包括：步驟S1：采集船體外板大拼接交叉焊縫的圖像，并進行初步篩選，選取交叉焊縫類型激光條紋圖像；步驟S2：對選取的交叉焊縫類型激光條紋圖像進行標注，得到交叉焊縫類型辨識數據集；步驟S3：根據得到的數據集，構建深度殘差學習網絡；步驟S4：對構建的所述深度殘差學習網絡進行訓練、驗證和測試；步驟S5：根據訓練好的殘差深度學習網絡，由爬壁除銹機器人在運行中對前方交叉焊縫類型的實時辨識。本發明準確率高、適應強、更能適應戶外高光強及變光照的極端情況，為實現大型結構件大拼接焊縫的檢測、除銹和涂裝的全自主運行提供了可靠必要條件。

技術領域

本發明涉及船體外板等大型結構件的智能制造技術領域，涉及一種基人工智能深度殘差學習網絡的大拼接交叉焊縫實時辨識方法，于船體表面大接縫，大型容器拼接焊縫的除銹、檢測以及涂裝等的智能機器人系統，具體地，涉及一種基于深度殘差學習網絡和多線激光結構光的交叉焊縫辨識方法，尤其涉及一種交叉焊縫辨識方法及系統。

背景技術

船體分段合攏的大拼接焊縫在噴漆之前必須在船塢現場進行除銹工作，而建造完工的大型船體結構件的除銹工作量巨大，傳統采用高空作業車或吊籃方式的人工噴砂除銹不僅效率低、污染環境、危害人體健康，而且存在安全隱患。在這樣的背景下，提出采用自動化除銹代替人工噴砂除銹，倡導科技造船，是非常具有現實意義的。不但可以逐步減少對人的依賴，提高造船效率和質量，也減少了對人體和環境的污染。采用環保無塵噴砂除銹爬壁機器人則可實現98％的磨料回收和99％的無粉塵排放，該機器人具有大范圍移動的靈活性，可顯著提升除銹效率，降低工人的勞動強度和安全性。

公開號為CN201633804U的實用新型專利，公開了一種船舶壁面除銹爬壁機器人，所述的機器人包括框架、鏈條履帶行走機構、永磁吸附單元、左上驅動電機、左上減速機、右下驅動電機、右下減速機，其左上側機構與右下側機構相對于機器人兩側左右對角中心為對稱結構，所述的鏈條履帶行走機構由左右兩條鏈條履帶組成，所述的永磁吸附單元安裝在鏈條履帶行走機構上，超高壓水射流真空除銹清洗器外接真空源和永磁吸附單元形成真空永磁混合吸附。

公開號為CN101863294B的發明專利，公開了一種用于干、濕環境的磁隙式爬壁機器人，包括有框式結構的機器人骨架，機器人骨架底部安裝有輪系行走機構，機器人骨架內有真空負載腔殼體，真空負載腔殼體內安裝有可旋轉的作業工具，爬壁機器人上安裝有磁塊，與工作壁面之間形成不接觸間隙并產生磁吸力。

公開號為CN103171640A的發明專利，公開了一種基于永磁吸附結構的爬壁機器人，包括機器人本體結構和可抗磁場干擾的控制系統；機器人本體結構包括底盤、可吸附的行走結構、設備負載；可吸附式行走機構包括主動永磁輪、萬向輔助永磁輪、直流伺服電機、渦輪蝸桿減速機和齒形帶傳動機構；永磁輪機構主要包括鋁合金帶輪、永磁體、軛鐵等；控制系統主要包括工業母版、PLC控制器、CCD工業相機等。

公開號為CN107585271B的發明專利，公開了一種船體壁面大接縫除銹爬壁機器人，包括機器人本體、驅動輪組、電機模塊以及磁吸附單元；其中，電機模塊設置在機器人本體上；驅動輪組連接機器人本體；電機模塊驅動驅動輪組轉動；機器人本體上設置有機器人本體安裝孔。采用輪式行走機構、轉彎方便靈活，可適應在船體外板大面積的全方位移動，而磁吸附單元安裝在本體機器人底部，吸附面積大，提高了系統在船壁側面運動的穩定可靠和安全性，同時磁吸附單元與工件底部的間隙可調，可適應不同材質和不同厚度的工件。

上述的除銹爬壁機器人主要側重于解決船舶或石化儲罐壁面等大型結構件移動除銹的爬壁能力的設計以及不同的除銹方法，主要應用于大范圍的移動除銹，都不具備焊縫自動檢測和跟蹤功能，對特定船體外板的大拼接焊縫的除銹還需人工手動操控，智能化和自動化的程度不高，降低了除銹的效率。