哈尔滨工业大学(威海);山东船舶技术研究院陈波获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学(威海);山东船舶技术研究院申请的专利一种基于视觉图像语义分割的焊缝跟踪方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119216841B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-02发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411466866.1,技术领域涉及:B23K26/70;该发明授权一种基于视觉图像语义分割的焊缝跟踪方法是由陈波;马军义;闫胜鸿;檀财旺;宋晓国设计研发完成,并于2024-10-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于视觉图像语义分割的焊缝跟踪方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种基于视觉图像语义分割的焊缝跟踪方法,该方法充分地利用了扫描激光所特有的匙孔特征,考虑了焊接过程中匙孔的动态特征;采用对抗神经网络和视觉语义分割有效识别并分割出匙孔、熔池,更加精确的实现了匙孔的获取;使用匙孔旋转中心作为焊缝跟踪的依据,相比于使用熔池中心更加准确稳定;本申请所涉及的基于视觉图像语义分割的焊缝跟踪方法可以实现扫描激光焊接或扫描激光电弧复合焊接的焊缝跟踪。
本发明授权一种基于视觉图像语义分割的焊缝跟踪方法在权利要求书中公布了:1.一种基于视觉图像语义分割的焊缝跟踪方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤1、将视觉传感器固定于焊接平台,使其能与激光头或焊枪一起运动,保持视觉传感器与激光头或焊枪相对位置不变;对视觉传感器进行标定,测量像素距离为Lx,对应的实际距离为Ls; 步骤2、通过视觉传感器连续采集焊接区域图像,提取焊接区域图像中固定分辨率的感兴趣区域,得到包含匙孔、熔池、焊接间隙坡口的图像; 步骤3、使用深度学习对抗神经网络进行图像中匙孔、熔池的识别,进而通过语义分割网络为匙孔、熔池、焊接间隙坡口以及背景分配不同的像素值,从而将各区域分割; 步骤4、根据语义分割后的图像中的像素值,获取匙孔与焊接间隙坡口区域,得到匙孔图像与焊接间隙坡口图像;还采用阈值分割对匙孔图像与焊接间隙坡口图像进行二值化处理,对得到的二值化图像进行降噪处理,得到匙孔轮廓清晰的图像,以及焊接间隙坡口边缘清晰的图像; 步骤5、对多个连续时刻的匙孔图像使用轮廓搜索算法,获取匙孔轮廓,进而对匙孔轮廓使用质心计算公式计算匙孔质心,得到多个连续时刻的匙孔质心坐标;其中,轮廓搜索算法采用Canny边缘检测算法,获取匙孔轮廓;质心计算公式为: 公式中,fx,y为阈值分割后像素在x,y位置的灰度值,x和y分别为图像的水平和垂直坐标,W和H分别是匙孔在水平方向和垂直方向上的质心坐标; 步骤6、根据多个连续时刻的匙孔质心坐标,计算一个匙孔运动周期内匙孔质心的旋转中心,得到匙孔旋转中心坐标; 步骤7、对焊接间隙坡口图像使用边缘检测算法,获取焊接间隙坡口的两边缘,得到两个边缘的坐标;其中,焊接间隙坡口的两边缘为两条垂直方向上的直线,一个边缘对应着一组边缘坐标,该组边缘坐标中,水平方向的坐标值固定,垂直方向的坐标值沿着边缘的走向持续变化; 步骤8、将焊接间隙坡口的两边缘水平方向的坐标求平均值,获得焊接间隙坡口的中心坐标中水平方向的坐标值; 步骤9、计算匙孔旋转中心坐标中水平方向的坐标与焊接间隙坡口的中心坐标中水平方向的坐标的偏差值,该偏差值为像素距离; 步骤10、根据像素距离与实际距离的转换关系,将匙孔旋转中心坐标中水平方向的坐标与焊接间隙坡口的中心坐标中水平方向的坐标的偏差值转换为实际距离; 步骤11、根据偏差值的实际距离,调整激光头或焊枪进行偏差纠正,从而实现焊缝跟踪。
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