[发明专利]一种基于图像识别的焊缝跟踪测温装置及方法

说明书

本发明涉及焊缝跟踪领域，具体公开了一种基于图像识别的焊缝跟踪测温装置及方法，包括摄像头、温度传感器、控制器、电机，电机的驱动端固定连接摄像头、温度传感器，用于带动摄像头和温度传感器在水平方向上旋转，控制器分别与控制电机、温度传感器、摄像头电连接。通过摄像头对搅拌头位置的实时获取，利用算法进行控制，使温度传感器实时对准搅拌头，实现温度监控。基于图像识别的焊缝跟踪测温方法能够在搅拌头移动的瞬间进行反应并控制电机带动旋转台使温度传感器始终面对搅拌头，反应更加迅速，测温偏差更小，实现不与搅拌头接触就能够测量搅拌头的温度，避免接触性测温导致搅拌头无法正常工作。

技术领域

本发明涉及焊缝跟踪领域，具体为一种基于图像识别的焊缝跟踪测温装置及方法。

背景技术

焊缝跟踪技术常用的方法是有两种，一种是基于视觉传感器的目标跟踪方式，这种方法采用传感器检测FSW搅拌头位置并进行温度测量，但由于恶劣的焊接环境等各种不可预见的情况会导致传感器工作失常，焊接精度得不到保障；另外一种是给定轨迹的目标跟踪方式，这种方法需要规定焊接路径，生产效率低下。

常用的焊缝跟踪传感器有CCD视觉传感器、电弧传感器和激光二维轮廓扫描传感器等，CCD视觉传感器与电弧传感器应用在电弧焊，激光二维轮廓扫描传函器应用在焊缝轮廓线建模上，但焊接过程中各种不确定因素对焊缝都有影响，会导致焊缝出现偏差，这种偏差靠传感器进行偏差信息提取导致焊缝跟踪失败的可能性很大。

发明内容

为了现有技术中定轨迹目标跟踪效率低下和跟踪传感器跟踪失败率较高的技术问题，本发明提供一种基于图像识别的焊缝跟踪测温装置及方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于图像识别的焊缝跟踪测温装置，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；

优选地，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；

优选地，所述控制器5为STM32单片机；

优选地，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；

一种基于图像识别的焊缝跟踪测温方法，其特征在于，采用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；

优选地，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；

优选地，所述步骤S3中YOLO目标检测网络训练后得到的算法为：