[发明专利]基于深度残差学习和多线激光的交叉焊缝辨识方法及系统

说明书

本发明提供一种基于深度残差学习和多线激光的交叉焊缝辨识方法及系统，涉及船体外板等大型结构件的智能制造技术领域，包括：步骤S1：采集船体外板大拼接交叉焊缝的图像，并进行初步筛选，选取交叉焊缝类型激光条纹图像；步骤S2：对选取的交叉焊缝类型激光条纹图像进行标注，得到交叉焊缝类型辨识数据集；步骤S3：根据得到的数据集，构建深度残差学习网络；步骤S4：对构建的所述深度残差学习网络进行训练、验证和测试；步骤S5：根据训练好的残差深度学习网络，由爬壁除锈机器人在运行中对前方交叉焊缝类型的实时辨识。本发明准确率高、适应强、更能适应户外高光强及变光照的极端情况，为实现大型结构件大拼接焊缝的检测、除锈和涂装的全自主运行提供了可靠必要条件。

技术领域

本发明涉及船体外板等大型结构件的智能制造技术领域，涉及一种基人工智能深度残差学习网络的大拼接交叉焊缝实时辨识方法，于船体表面大接缝，大型容器拼接焊缝的除锈、检测以及涂装等的智能机器人系统，具体地，涉及一种基于深度残差学习网络和多线激光结构光的交叉焊缝辨识方法，尤其涉及一种交叉焊缝辨识方法及系统。

背景技术

船体分段合拢的大拼接焊缝在喷漆之前必须在船坞现场进行除锈工作，而建造完工的大型船体结构件的除锈工作量巨大，传统采用高空作业车或吊篮方式的人工喷砂除锈不仅效率低、污染环境、危害人体健康，而且存在安全隐患。在这样的背景下，提出采用自动化除锈代替人工喷砂除锈，倡导科技造船，是非常具有现实意义的。不但可以逐步减少对人的依赖，提高造船效率和质量，也减少了对人体和环境的污染。采用环保无尘喷砂除锈爬壁机器人则可实现98％的磨料回收和99％的无粉尘排放，该机器人具有大范围移动的灵活性，可显著提升除锈效率，降低工人的劳动强度和安全性。

公开号为CN201633804U的实用新型专利，公开了一种船舶壁面除锈爬壁机器人，所述的机器人包括框架、链条履带行走机构、永磁吸附单元、左上驱动电机、左上减速机、右下驱动电机、右下减速机，其左上侧机构与右下侧机构相对于机器人两侧左右对角中心为对称结构，所述的链条履带行走机构由左右两条链条履带组成，所述的永磁吸附单元安装在链条履带行走机构上，超高压水射流真空除锈清洗器外接真空源和永磁吸附单元形成真空永磁混合吸附。

公开号为CN101863294B的发明专利，公开了一种用于干、湿环境的磁隙式爬壁机器人，包括有框式结构的机器人骨架，机器人骨架底部安装有轮系行走机构，机器人骨架内有真空负载腔壳体，真空负载腔壳体内安装有可旋转的作业工具，爬壁机器人上安装有磁块，与工作壁面之间形成不接触间隙并产生磁吸力。

公开号为CN103171640A的发明专利，公开了一种基于永磁吸附结构的爬壁机器人，包括机器人本体结构和可抗磁场干扰的控制系统；机器人本体结构包括底盘、可吸附的行走结构、设备负载；可吸附式行走机构包括主动永磁轮、万向辅助永磁轮、直流伺服电机、涡轮蜗杆减速机和齿形带传动机构；永磁轮机构主要包括铝合金带轮、永磁体、轭铁等；控制系统主要包括工业母版、PLC控制器、CCD工业相机等。

公开号为CN107585271B的发明专利，公开了一种船体壁面大接缝除锈爬壁机器人，包括机器人本体、驱动轮组、电机模块以及磁吸附单元；其中，电机模块设置在机器人本体上；驱动轮组连接机器人本体；电机模块驱动驱动轮组转动；机器人本体上设置有机器人本体安装孔。采用轮式行走机构、转弯方便灵活，可适应在船体外板大面积的全方位移动，而磁吸附单元安装在本体机器人底部，吸附面积大，提高了系统在船壁侧面运动的稳定可靠和安全性，同时磁吸附单元与工件底部的间隙可调，可适应不同材质和不同厚度的工件。

上述的除锈爬壁机器人主要侧重于解决船舶或石化储罐壁面等大型结构件移动除锈的爬壁能力的设计以及不同的除锈方法，主要应用于大范围的移动除锈，都不具备焊缝自动检测和跟踪功能，对特定船体外板的大拼接焊缝的除锈还需人工手动操控，智能化和自动化的程度不高，降低了除锈的效率。