[发明专利]基于激光图像处理的水下焊接平台

权利要求书

1.一种基于激光图像处理的水下焊接平台，所述焊接平台包括激光 成像设备和焊缝跟踪设备，所述激光成像设备基于声纳图像处理结果启动 对水下激光图像的拍摄，所述焊缝跟踪设备与所述激光成像设备连接，对 所述水下激光图像进行激光图像处理以确定焊缝相关信息。

2.如权利要求1所述的基于激光图像处理的水下焊接平台，其特征 在于，所述焊接平台还包括：

电焊钳，用于固定焊条，所述焊条为湿法涂料焊条，材料为低碳钢；

安全开关，其负极导线连接到所述电焊钳；

接地夹，被固定在待焊接工件上；

电焊机，负极连接至所述电焊钳，正极接地；

电焊钳驱动设备，与所述电焊钳连接，用于根据电焊钳驱动信号驱动 所述电焊钳前往待焊接工件的焊缝位置；

电焊钳驱动电机，为一直流电机，为所述电焊钳驱动设备对所述电焊 钳的驱动提供动力；

静态存储设备，设置在所述焊接平台主体架构上，预先存储了亮度阈 值上限和亮度阈值下限，还用于预先存储黑白阈值和像素数阈值，所述黑 白阈值用于对图像执行二值化处理，所述静态存储设备还预先存储了灰度 化焊缝模版，所述灰度化焊缝模版为对基准焊缝进行拍摄所得到的焊缝图 像执行灰度化处理而获得；

声纳设备，设置在所述焊接平台主体架构上，用于对水下目标执行声 纳图像采集，以获得声纳图像；

声纳图像处理设备，设置在所述焊接平台主体架构上，与所述声纳设 备和所述静态存储设备分别连接，包括第一检测子设备、第二检测子设备 和目标距离检测子设备，所述第一检测子设备与所述声纳设备和所述静态 存储设备分别连接，用于采用亮度阈值上限遍历声纳图像以分割出核心目 标区域；所述第二检测子设备与所述第一检测子设备和所述静态存储设备 分别连接，用于以所述核心目标区域的边缘点作为种子点，利用亮度阈值 下限对核心目标区域附近的像素点进行亮度判断，以获得并分割出最终目 标区域；所述目标距离检测子设备与所述第二检测子设备连接，计算最终 目标区域的中心点到声纳图像检测原点的距离并作为目标距离输出；

激光成像设备，设置在所述焊接平台主体架构上，包括激光器、探测 器和微控制器，所述激光器对水下目标发出激光束，以在所述激光束被水 下目标反射到所述探测器时，便于所述探测器的拍摄，所述微控制器与所 述声纳图像处理设备、所述激光器和所述探测器分别连接，基于目标距离 和激光在水下传播速度确定所述探测器快门的选通时间，并在选通时间到 达时，选通所述探测器的快门，触发所述探测器对水下目标进行拍摄，以 获得水下激光图像；

所述焊缝跟踪设备，设置在所述焊接平台主体架构上，与所述激光成 像设备连接，包括图像预处理子设备、二值化处理子设备、列边缘检测子 设备、行边缘检测子设备、目标分割子设备和目标识别子设备，所述图像 预处理子设备与所述激光成像设备连接，以对所述水下激光图像依次执行 自适应边缘增强和小波滤波处理，以获得预处理水下图像；所述二值化处 理子设备与所述图像预处理子设备和所述静态存储设备分别连接，将所述 预处理水下图像的每一个像素的亮度与所述黑白阈值分别比较，当像素的 亮度大于所述黑白阈值时，将像素记为白色像素，当像素的亮度小于所述 黑白阈值时，将像素记为黑色像素，从而获得二值化水下图像；所述列边 缘检测子设备与所述二值化处理子设备和所述静态存储设备分别连接，用 于对所述二值化水下图像，计算每列黑色像素的数目，将黑色像素的数目 大于等于所述像素数阈值的列记为边缘列；所述行边缘检测子设备与所述 二值化处理子设备和所述静态存储设备分别连接，用于对所述二值化水下 图像，计算每行黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于所述像素数 阈值的行记为边缘行；所述目标分割子设备与所述列边缘检测子设备和所 述行边缘检测子设备分别连接，将边缘列和边缘行交织的区域作为目标存 在区域，并从所述二值化水下图像中分割出所述目标存在区域以作为目标 子图像输出；所述目标识别子设备与所述目标分割子设备和所述静态存储 设备分别连接，将所述目标子图像与所述灰度化焊缝模版匹配，匹配成功， 则输出存在焊缝信号，匹配失败，则输出不存在焊缝信号；

数字信号处理器，设置在所述焊接平台主体架构上，与所述焊缝跟踪 设备连接，用于在接收到所述存在焊缝信号时，将所述目标子图像执行 MPEG-4压缩编码以获得压缩图像，并将所述压缩图像和所述存在焊缝信 号通过水下电缆传送到水上焊接处理中心；

其中，所述数字信号处理器在接收到所述存在焊缝信号时，根据焊缝 子图像在水下图像的相对位置确定电焊钳驱动信号；

所述数字信号处理器在接收到所述不存在焊缝信号时，将所述不存在 焊缝信号通过水下电缆传送到水上焊接处理中心；

GPS定位设备，设置在所述焊接平台主体架构上方的水面浮标上，与 所述数字信号处理器连接，用于在接收到所述存在焊缝信号时，将接收到 的GPS定位数据发送到水上焊接处理中心；

所述GPS定位设备包括太阳能光伏板，用于为所述GPS定位设备提 供电力供应。