[发明专利]一种基于图像识别的焊缝跟踪测温装置及方法

权利要求书

1.一种基于图像识别的焊缝跟踪测温装置，其特征在于，包括摄像头(3)、温度传感器(4)、控制器(5)、电机(6)，所述电机(6)的驱动端固定连接摄像头(3)、温度传感器(4)，用于带动摄像头(3)和温度传感器(4)在水平方向上旋转，所述控制器(5)分别与所述控制电机(6)、温度传感器(4)、摄像头(3)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的焊缝跟踪测温装置，其特征在于，还包括支架(1)，支架(1)顶部还设有旋转台(2)，所述摄像头(3)、温度传感器(4)固定在旋转台(2)上，所述电机(6)驱动端固定连接旋转台(2)下，用于带动旋转台(2)在水平方向上旋转，支架(1)内还设有电源(7)，所述电源(7)用于为所述摄像头(3)、温度传感器(4)、控制器(5)、电机(6)供电。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的焊缝跟踪测温装置，其特征在于，所述控制器(5)为STM32单片机。

4.根据权利要求2所述的一种基于图像识别的焊缝跟踪测温装置，其特征在于，所述支架(1)为中空圆台，所述电源(7)与控制器(5)固定于中空圆台的底面内壁上。

5.一种基于图像识别的焊缝跟踪测温方法，其特征在于，采用如权利要求1-4中任意一项所述的一种基于图像识别的焊缝跟踪测温装置，具体包括以下步骤：

S1：通过基于图像识别的焊缝跟踪测温装置采集移动中的搅拌头位置图片；

S2：经直方图均衡化对所获取的搅拌头位置图片进行增强；

S3：利用反向传播法对YOLO目标检测网络进行训练；再将经直方图均衡化增强后的图片送入训练后的YOLO目标检测网络进行目标检测，并输出搅拌头在图片中的坐标信息；

S4：在搅拌头移动过程中，通过重复步骤S1-步骤S3，再次获得搅拌头的坐标信息，通过位置偏移算法对比前后两次搅拌头的位置信息，计算搅拌头移动距离；

S5：通过电机PID控制算法结合搅拌头移动距离，实时控制电机(6)带动温度传感器(4)跟踪搅拌头进行测温。

6.根据权利要求5所述的一种基于图像识别的焊缝跟踪测温方法，其特征在于，所述步骤S2中，直方图均衡化公式为：

其中，MN为图像像素总数、n_j为第j个像素点的图片直方图分布、L是图像灰度级数量、j为图片像素点个数、k为图片灰度阶、S_k为均衡化后的灰度值。

7.根据权利要求6所述的一种基于图像识别的焊缝跟踪测温方法，其特征在于，所述步骤S3中YOLO目标检测网络训练后得到的算法为：

H(x)＝G[bⁱ+Wⁱs(b^i-1+W^i-1x)]

其中，H(*)为YOLO目标检测网络，x为输入向量，W为神经元连接权重，b为偏置，i为网络层数，G、s为激活函数。

8.根据权利要求7所述的一种基于图像识别的焊缝跟踪测温方法，其特征在于，所述步骤S3中输出搅拌头在图片中坐标信息的表达式为：

I(x,y)＝H(img)

其中img为增强后的图片,x、y表示搅拌头在图片上的像素位置，I(x,y)为搅拌头在图片中的坐标信息。

9.根据权利要求8所述的一种基于图像识别的焊缝跟踪测温方法，其特征在于，所述步骤S4中根据位置偏移算法计算搅拌头移动距离的表达式为：

D＝α[I₂(x,y)-I₁(x,y)]

其中α为图片中像素位移与实际机器位移之比，I₂为后一次搅拌头在图片中的坐标信息，I₁为前一次搅拌头在图片中的坐标信息，x、y表示搅拌头在图片上的像素位置，D为真实移动距离。

10.根据权利要求9所述的一种基于图像识别的焊缝跟踪测温方法，其特征在于，所述步骤S5中根据电机PID控制算法控制电机(6)并跟踪搅拌头进行测温的表达式为：

v＝PID(D)

其中v为控制后电机转速，D为真实移动距离。