基于爬行器的焊缝自动跟踪方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种基于爬行器的焊缝自动跟踪方法及装置，该方法包括：进行摄像机标定，获取爬行器的摄像机的校准参数矩阵；分别获取摄像机在第一时刻的第一图像与第二时刻的第二图像，根据校准参数矩阵和Hough变换对第一图像与第二图像进行校准，获得第一图像中的激光指示线的标准线并计算激光指示线到标准线的距离最大的点的位置坐标P1，获得第二图像中的激光指示线的标准线并计算激光指示线到标准线的距离最大的点的位置坐标P2；根据P1、P2的位置坐标以及第一时刻与第二时刻的时间差，计算爬行器行进的偏差方向与距离；根据偏差方向与距离调整爬行器在下一时刻的爬行方向与距离，实现对被测焊缝的自动跟踪。

【技术实现步骤摘要】
基于爬行器的焊缝自动跟踪方法及装置
本专利技术涉及仪器检测领域，尤其涉及一种基于爬行器的焊缝自动跟踪方法及装置。
技术介绍
随着船舶向大型化发展，大合拢焊缝的质量对船体安全的影响越来越明显。现有的对焊缝的检查方案是通过使用扫查器对焊缝进行检测，扫查器在结构上包括爬行器与焊缝检测装置，国内外的扫查器焊缝自动跟踪功能均需要提前沿大合拢焊缝搭建脚手架，以便于沿焊缝安装导向装置，这样需要大量使用人力物力，并耽误时间。而且，现有的扫查器上的导向装置一般采用吸力比较弱的橡胶磁条，在遇到障碍跑偏时，爬行器会把磁条带动，造成该部位检测结果有误，并且在通过一些稍微明显的障碍时，单一驱动轮受阻，整个爬行器就严重跑偏；双驱动轮同时遇到障碍时，容易停滞不前，整体越障效果较差。而且目前在船舶制造检验过程中，由于大合拢焊缝的位置检测人员不易达到，需要搭建脚手架，存在不安全因素。因此，现有扫查器的焊缝自动跟踪技术已无法满足船舶制造业的要求。
技术实现思路
为了解决现有扫查器使用不便、易跑偏、易停滞的问题，本专利技术提出了一种基于爬行器的焊缝自动跟踪方法及装置。为了达到上述目的，本专利技术提出了一种基于爬行器的焊缝自动跟踪方法，用以实现对被测焊缝的自动跟踪，包括：进行摄像机标定，获取所述爬行器的摄像机的校准参数矩阵；获取所述摄像机在第一时刻拍摄的第一图像，根据所述校准参数矩阵和Hough变换对所述第一图像进行校准，获得所述第一图像中的激光指示线的标准线并计算所述激光指示线到所述标准线的距离最大的点的位置坐标P1；获取所述摄像机在第二时刻拍摄的第二图像，根据所述校准参数矩阵和Hough变换对所述第二图像进行校准，获得所述第二图像中的激光指示线的标准线并计算所述激光指示线到所述标准线的距离最大的点的位置坐标P2；根据所述P1、P2的位置坐标以及所述第一时刻与第二时刻的时间差，计算所述爬行器行进的偏差方向与距离；根据所述偏差方向与距离调整所述爬行器在下一时刻的爬行方向与距离，实现对所述被测焊缝的自动跟踪。为了达到上述目的，本专利技术还提出了一种基于爬行器的焊缝自动跟踪装置，用以实现对被测焊缝的自动跟踪，包括：校准参数矩阵获取模块，用于进行摄像机标定，获取所述爬行器的摄像机的校准参数矩阵；第一图像坐标计算模块，用于获取所述摄像机在第一时刻拍摄的第一图像，根据所述校准参数矩阵和Hough变换对所述第一图像进行校准，获得所述第一图像中的激光指示线的标准线并计算所述激光指示线到所述标准线的距离最大的点的位置坐标P1；第二图像坐标计算模块，用于获取所述摄像机在第二时刻拍摄的第二图像，根据所述校准参数矩阵和Hough变换对所述第二图像进行校准，获得所述第二图像中的激光指示线的标准线并计算所述激光指示线到所述标准线的距离最大的点的位置坐标P2；偏差方向及距离计算模块，用于根据所述P1、P2的位置坐标以及所述第一时刻与第二时刻的时间差，计算所述爬行器行进的偏差方向与距离；爬行调整模块，用于根据所述偏差方向与距离调整所述爬行器在下一时刻的爬行方向与距离，实现对所述被测焊缝的自动跟踪。本专利技术的有益效果在于，通过利用爬行器的摄像机采集到的带有激光指示线的图像数据进行分析，得到自动扫查器与焊缝的相对位置，对爬行器的爬行方向与距离进行调整，改变运动轨迹，从而实现对被测焊缝的自动跟踪。本专利技术实施例不仅使用方便，无需搭建脚手架，而且解决了爬行器易跑偏、易停滞的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的基于爬行器的焊缝自动跟踪方法的流程图。图2为本专利技术实施例的获取位置坐标P1的流程图。图3为本专利技术实施例的获取位置坐标P2的流程图。图4为本专利技术实施例的计算所述爬行器行进的偏差方向与距离的流程图。图5为本专利技术实施例的计算爬行器行进的偏差方向与距离的爬行器位置示意图。图6为本专利技术实施例的计算所述爬行器的横向偏移距离的流程图。图7为本专利技术实施例的基于爬行器的焊缝自动跟踪装置的结构示意图。图8为本专利技术实施例的第一图像坐标计算模块的结构示意图。图9为本专利技术实施例的第二图像坐标计算模块的结构示意图。图10为本专利技术实施例的偏差方向及距离计算模块的结构示意图。图11为本专利技术实施例的横向偏移计算单元的结构示意图。图12为本专利技术实施例的同步带驱动轮组的结构示意图。图13为本专利技术实施例的磁性轮的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域相关技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护的范围。图1为本专利技术实施例的基于爬行器的焊缝自动跟踪方法的流程图。结合图1所示，本实施例提出了一种基于爬行器的焊缝自动跟踪方法，包括：S100，进行摄像机标定，获取所述爬行器的摄像机的校准参数矩阵；S200，获取所述摄像机在第一时刻拍摄的第一图像，根据所述校准参数矩阵和Hough变换对所述第一图像进行校准，获得所述第一图像中的激光指示线的标准线并计算所述激光指示线到所述标准线的距离最大的点的位置坐标P1；S300，获取所述摄像机在第二时刻拍摄的第二图像，根据所述校准参数矩阵和Hough变换对所述第二图像进行校准，获得所述第二图像中的激光指示线的标准线并计算所述激光指示线到所述标准线的距离最大的点的位置坐标P2；S400，根据所述P1、P2的位置坐标以及所述第一时刻与第二时刻的时间差，计算所述爬行器行进的偏差方向与距离；S500，根据所述偏差方向与距离调整所述爬行器在下一时刻的爬行方向与距离，实现对所述被测焊缝的自动跟踪。通过图1的实施例，可以看出，本专利技术通过对爬行器的摄像机进行标定，获取校准参数矩阵，在后续步骤中，对摄像机拍摄的图像利用校准参数矩阵进行校准后，得到校准图像，并且计算将校准图像中激光指示线的标准线，通过将标准线与校准后图像中的激光指示线进行对比，找出激光指示线中相对于标准线的像素差最大位置P1。在此提到的标准线为通过相应算法对校准后图像中激光指示线进行拉直后，得到的直线。按照同样的方法，对摄像机拍摄的第二时刻拍摄的第二图像也进行运算，提取并得到像素差最大位置P2。得到P1、P2的位置坐标后，结合两图像的拍摄时间差计算出爬行器的偏差方向与距离，并且据此调整爬行器在下一时刻的爬行方向与距离，在纠正第一时刻至第二时刻的爬行偏差方向与距离后，进入下一时刻，执行同样的操作，如此往复从而实现对整个焊缝的自动跟踪。具体实施时，在步骤S100中，进行摄像机标定，获取所述爬行器的摄像机的校准参数矩阵，可以按照现有软件算法实现对爬行器摄像机的标定，例如Opencv视觉库。本步骤的主要目的是获取校准参数矩阵，以方便后续采取图像的校正。在进行摄像机标定过程中，具体的实施手段可以为：首先，使用摄像机拍摄标准板，该标准板的具体规格可以通过实验获得；然后，将摄像机拍摄得到的标准板图像进行径向畸变与切向畸变的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于爬行器的焊缝自动跟踪方法，用以实现对被测焊缝的自动跟踪，其特征在于，包括：进行摄像机标定，获取所述爬行器的摄像机的校准参数矩阵；获取所述摄像机在第一时刻拍摄的第一图像，根据所述校准参数矩阵和Hough变换对所述第一图像进行校准，获得所述第一图像中的激光指示线的标准线并计算所述激光指示线到所述标准线的距离最大的点的位置坐标P1；获取所述摄像机在第二时刻拍摄的第二图像，根据所述校准参数矩阵和Hough变换对所述第二图像进行校准，获得所述第二图像中的激光指示线的标准线并计算所述激光指示线到所述标准线的距离最大的点的位置坐标P2；根据所述P1、P2的位置坐标以及所述第一时刻与第二时刻的时间差，计算所述爬行器行进的偏差方向与距离；根据所述偏差方向与距离调整所述爬行器在下一时刻的爬行方向与距离，实现对所述被测焊缝的自动跟踪。

【技术特征摘要】
1.一种基于爬行器的焊缝自动跟踪方法，用以实现对被测焊缝的自动跟踪，其特征在于，包括：进行摄像机标定，获取所述爬行器的摄像机的校准参数矩阵；获取所述摄像机在第一时刻拍摄的第一图像，根据所述校准参数矩阵和Hough变换对所述第一图像进行校准，获得所述第一图像中的激光指示线的标准线并计算所述激光指示线到所述标准线的距离最大的点的位置坐标P1；获取所述摄像机在第二时刻拍摄的第二图像，根据所述校准参数矩阵和Hough变换对所述第二图像进行校准，获得所述第二图像中的激光指示线的标准线并计算所述激光指示线到所述标准线的距离最大的点的位置坐标P2；根据所述P1、P2的位置坐标以及所述第一时刻与第二时刻的时间差，计算所述爬行器行进的偏差方向与距离；根据所述偏差方向与距离调整所述爬行器在下一时刻的爬行方向与距离，实现对所述被测焊缝的自动跟踪。2.根据权利要求1所述的基于爬行器的焊缝自动跟踪方法，其特征在于，所述获取所述摄像机在第一时刻拍摄的第一图像，根据所述校准参数矩阵和Hough变换对所述第一图像进行校准，获得所述第一图像中的激光指示线的标准线并计算所述激光指示线到所述标准线的距离最大的点的位置坐标P1，包括：获取所述摄像机拍摄的含有激光指示线的在第一时刻的第一图像；根据所述校准参数矩阵对所述第一图像进行校准，获得第一校准图像；对第一校准图像进行Hough变换，获得所述激光指示线的标准线；根据点到直线距离的计算公式，计算所述激光指示线到所述标准线的距离最大点P1的坐标。3.根据权利要求1所述的基于爬行器的焊缝自动跟踪方法，其特征在于，所述获取所述摄像机在第二时刻拍摄的第二图像，根据所述校准参数矩阵和Hough变换对所述第二图像进行校准，获得所述第二图像中的激光指示线的标准线并计算所述激光指示线到所述标准线的距离最大的点的位置坐标P2，包括：获取所述摄像机拍摄的含有激光指示线的在第二时刻的第二图像；根据所述校准参数矩阵对所述第二图像进行校准，获得第二校准图像；对第二校准图像进行Hough变换，获得所述激光指示线的标准线；根据点到直线距离的计算公式，计算所述激光指示线到所述标准线的距离最大点P2的坐标。4.根据权利要求1所述的基于爬行器的焊缝自动跟踪方法，其特征在于，所述根据所述P1、P2的位置坐标以及所述第一时刻与第二时刻的时间差，计算所述爬行器行进的偏差方向与距离，包括：根据所述P1、P2的位置坐标，计算所述爬行器的横向偏移距离；根据爬行器的速度与所述第一时刻与第二时刻的时间差，计算所述爬行器的纵向偏移距离；根据所述横向偏移距离与纵向偏移距离，计算所述爬行器行进的偏差方向与距离。5.根据权利要求4所述的基于爬行器的焊缝自动跟踪方法，其特征在于，所述根据所述P1、P2的位置坐标，计算所述爬行器的横向偏移距离，包括：获取摄像机坐标系与世界坐标系转换的M1参数矩阵、摄像机坐标系与图像坐标系转换的M2参数矩阵；根据所述M1参数矩阵与M2参数矩阵，计算所述图像坐标系中单个像素点对应世界坐标系的距离；获取图像中所述P1、P2的横向坐标，计算所述P1与P2之间像素点的差值；根据所述图像坐标系中单个像素点对应世界坐标系的距离与所述P1与P2之间像素点的差值，计算P1与P2相对于所述世界坐标系的实际距离，所述实际距...

【专利技术属性】
技术研发人员：简超，高翌飞，张泽义，胡跃刚，乔江伟，曹海静，徐智，
申请(专利权)人：科兰世检测技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11