一种焊缝检测装置、控制系统及焊缝图像识别方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种焊缝检测装置、控制系统及焊缝图像识别方法，包括车体平板；所述车体平板上设置有转台，所述转台上衔接有机械臂，所述机械臂远离转台的一端设置有用于焊缝检测的探测头组件；所述车体平板的四周侧面设置有支腿结构，通过所述支腿结构对车体平板的位置进行调节，本发明专利技术基于焊缝检测装置的结构，设计了焊缝检测装置的控制系统和焊缝识别方法，实现了对装备焊缝质量的自动化检测，实现了实时、准确检测的目的；利用可调节高度和作业角度的机械臂对待测物体进行检测，可代替人类在高空、狭窄区域以及危险环境等区域作业，通过控制系统实现对机械臂和摄像头运动轨迹的控制，有效实现自动化检测。有效实现自动化检测。有效实现自动化检测。

【技术实现步骤摘要】
一种焊缝检测装置、控制系统及焊缝图像识别方法


[0001]本专利技术涉及图像识别和装备制造
，具体涉及一种焊缝检测装置、控制系统及焊缝图像识别方法。

技术介绍

[0002]随着社会技术的发展，装备制造业和工程建设的不断推进，设备安全成为了人们日益关注的重点。焊接技术广泛应用于工业设备的制作，其焊缝质量直接关系到结构的稳定性、质量与使用寿命，尤其是对设备的安全性造成巨大的影响。焊接结构中常存在裂纹、夹杂、未熔合等典型缺陷，需要经过严格、准确的检测，保障设备的绝对安全。
[0003]目前常见的检测方法通常以肉眼识别的手工检测为主，随着设备焊接的增多，手工检测暴露出检测效率低、检测结果易受主观判断影响而带来的检测精度低等问题。另外，超声检测是如今无损检测的重要手段之一，它能有效对接头的焊接情况进行检测，从而判断内部是否存在缺陷，但其容易受检测目标的规格、位置等方面的限制，也使得该检测方式存在一定局限性。
[0004]当前在人工智能理论上的研究越来越深入，尤其是在计算机技术快速发展的今天，让其在机器学习图像识别上得到更加广泛的应用，另外，控制技术在生活中也得以深入应用，共同推动高质量智能检测技术的应用。
[0005]因此，针对现有技术在焊接件焊缝质量检验方面存在的准确性不足、效率低下以及不能适应多规格检测对象等多重缺陷，本专利技术公开了一种焊缝检测装置、控制系统及焊缝图像识别方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种焊缝检测装置、控制系统及焊缝图像识别方法，实现了对装备焊缝质量的自动化检测，实现了实时、准确检测的目的。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种焊缝检测装置，包括车体平板；所述车体平板上设置有转台，所述转台上衔接有机械臂，所述机械臂远离转台的一端设置有用于焊缝检测的探测头组件；所述车体平板的四周侧面设置有支腿结构，四个所述支腿结构在车体平板外侧呈外八字形状，通过所述支腿结构对车体平板的位置进行调节。
[0008]作为本专利技术进一步的方案：所述机械臂包括第一节伸缩驱动臂、第二节伸缩驱动臂和第三节伸缩驱动臂；所述第一节伸缩驱动臂的一端设置有转台上，所述第一节伸缩驱动臂的另一端衔接有第二节伸缩驱动臂，所述第二节伸缩驱动臂远离第一节伸缩驱动臂的一端衔接有第三节伸缩驱动臂。
[0009]作为本专利技术进一步的方案：在所述转台与所述第一节伸缩驱动臂之间设置有围绕
Z轴转动的Z轴舵机；所述第一节伸缩驱动臂的内部设置有围绕Y轴转动的第三X轴舵机；所述第一节伸缩驱动臂与所述第二节伸缩驱动臂之间设置有围绕X轴转动的第一X轴舵机；所述第二节伸缩驱动臂与所述第三节伸缩驱动臂之间设置有围绕X轴转动的第二X轴舵机。
[0010]作为本专利技术进一步的方案：在所述第二节伸缩驱动臂内部设置有围绕Y轴转动的第三Y轴舵机；在所述第三节伸缩驱动臂内部设置有围绕Y轴转动的第二Y轴舵机。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：所述探测头组件包括摄像头、喷雾部、清洁刷和照明灯。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：所述车体平板上还设置有支撑柱，所述支撑柱的高度为第一节伸缩驱动臂与转台高度之和；所述支撑柱一端为半圆形凹槽，用于放置非工作状态时的机械臂。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：所述支腿结构包括与车体平板衔接的水平伸缩臂；所述水平伸缩臂远离车体平板的一端连接有第一腿关节，所述第一腿关节远离水平伸缩臂的一端连接有第二腿关节，所述第二腿关节远离第一腿关节的一端设置有支腿底座；在所述水平伸缩臂内部设置有围绕Y轴转动的第一Y轴舵机，在所述第一腿关节与所述第二腿关节之间设置有围绕Y轴转动的腿关节舵机。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：提供一种焊缝检测装置的控制系统,包括控制单元；所述控制单元电性连接有控制台，通过所述控制台实现对控制单元的信号控制；所述控制单元连接用于驱动机械臂和探测头组件运动的舵机驱动系统，通过舵机驱动系统实现对机械臂和探测头组件运动的控制；所述控制单元还连接用于扫描焊缝图像的检测系统，通过所述检测系统完成对焊缝图像的扫描；所述控制单元还连接有运动轨迹模块和信息处理及监测平台。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：所述探测头组件包括与控制单元连接的摄像头模块、照明模块、清洁模块、轨迹记录模块；所述摄像头模块包括摄像头，所述摄像头在控制单元指令的触发下对被测物体的焊缝进行信息采集，并将采集的数字图像通过控制单元的接口传递至信息处理及监控平台，轨迹记录模块采集探测头组件位置信息，进而绘制出焊缝的走向，通过神经网络系统识别焊缝图像，结合焊缝的位置信息，定位出不合格焊缝的位置。
[0016]作为本专利技术进一步的方案：提供一种焊缝检测装置控制系统的焊缝图像识别方法,包括如下步骤：步骤S1：将检测装置安放在待测物体附近，清理工作环境；步骤S2：检查装置并接通电源，连接控制台及数据传输线，启动控制单元；步骤S3：操作控制台使装置处于准备状态，驱动支腿结构和机械臂，具体的：步骤S31：控制四个支腿结构中的第一Y轴舵机、腿关节舵机沿指定方向移动，支腿
结构展开并支撑起整个装置；步骤S32：控制机械臂中的第一X轴舵机、第二X轴舵机、第三X轴舵机、第三Y轴舵机、第二Y轴舵机、Z轴舵机，通过调整舵机转动，实现探测头组件对准被测物体的焊缝位置，并将该位置点作为检测的起始点；步骤S4：启动信息处理及监测平台上的神经网络图像识别系统、轨迹计算程序；步骤S5：图像信息采集及传输，设定摄像头采集图像区域的大小为W，在控制程序的触发下采集焊缝图像信息，通过数据线传输到信息处理及监测平台，以作为图像识别的数据源；步骤S6：训练产生神经网络模型，具体如下：步骤S61：收集训练数据：设置输入数据的维度和标签的维度；步骤S62：设计神经网络结构，确定隐藏层的层数、节点数和激活函数，以及输出层的激活函数和损失函数；步骤S63：使用PCA和白化方式对数据集进行预处理；步骤S64：设置权重初始值，将数据集中的数字图像输入设计好的神经网络进行训练，使得该网络的参数不断趋于最优化，进而生成图像识别的神经网络系统；步骤S7：将采集的大量焊缝图像输入计算机，再进行数字滤波处理，将一些不必要的噪声信息去除；步骤S8：将处理后的焊缝图像输入神经网络系统，实时检测并告知该位置焊缝质量是否合格；步骤S9：利用陀螺仪采集探测头的运动轨迹信息，通过USB接口将该轨迹数据传递回信息处理及监测平台；步骤S10：将所述驱动臂的第一X轴舵机顺着待测物体焊缝方向转动角度，使得探测头组件移动的距离等于摄像头采集图像区域的宽度，即；步骤S11：为控制单元设置定时任务，每秒驱动第一X轴舵机顺着待测物体焊缝方向转动角度；步骤S12：根据陀螺仪采集的位置数据，结合时间信息和探测头移动的速度，通过信息处理及监测平台上轨迹计算程序可绘制出焊缝的走向及长度；步骤S13：利用神经网络系统进行图像识别，对于存在问题的区域，标注在焊缝走向图中的准确位置；步骤S14：重复执行上述步骤S10—步骤S11，直到探测头移动到被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焊缝检测装置，其特征在于，包括车体平板（13）；所述车体平板（13）上设置有转台（29），所述转台（29）上衔接有机械臂（30），所述机械臂（30）远离转台（29）的一端设置有用于焊缝检测的探测头组件（5）；所述车体平板（13）的四周侧面设置有支腿结构（24），四个所述支腿结构（24）在车体平板（13）外侧呈外八字形状，通过所述支腿结构（24）对车体平板（13）的位置进行调节；所述支腿结构（24）包括与车体平板（13）衔接的水平伸缩臂（31）；所述水平伸缩臂（31）远离车体平板（13）的一端连接有第一腿关节（32），所述第一腿关节（32）远离水平伸缩臂（31）的一端连接有第二腿关节（33），所述第二腿关节（33）远离第一腿关节（32）的一端设置有支腿底座（23）；在所述水平伸缩臂（31）内部设置有围绕Y轴转动的第一Y轴舵机（21），在所述第一腿关节（32）与所述第二腿关节（33）之间设置有围绕Y轴转动的腿关节舵机（22）。2.根据权利要求1所述的一种焊缝检测装置,其特征在于，所述机械臂（30）包括第一节伸缩驱动臂（27）、第二节伸缩驱动臂（26）和第三节伸缩驱动臂（7）；所述第一节伸缩驱动臂（27）的一端设置有转台（29）上，所述第一节伸缩驱动臂（27）的另一端衔接有第二节伸缩驱动臂（26），所述第二节伸缩驱动臂（26）远离第一节伸缩驱动臂（27）的一端衔接有第三节伸缩驱动臂（7）。3.根据权利要求2所述的一种焊缝检测装置,其特征在于，在所述转台（29）与所述第一节伸缩驱动臂（27）之间设置有围绕Z轴转动的Z轴舵机（12）；所述第一节伸缩驱动臂（27）的内部设置有围绕Y轴转动的第三X轴舵机（28）；所述第一节伸缩驱动臂（27）与所述第二节伸缩驱动臂（26）之间设置有围绕X轴转动的第一X轴舵机（11）；所述第二节伸缩驱动臂（26）与所述第三节伸缩驱动臂（7）之间设置有围绕X轴转动的第二X轴舵机（8）。4.根据权利要求2所述的一种焊缝检测装置,其特征在于，在所述第二节伸缩驱动臂（26）内部设置有围绕Y轴转动的第三Y轴舵机（9）；在所述第三节伸缩驱动臂（7）内部设置有围绕Y轴转动的第二Y轴舵机（6）。5.根据权利要求1所述的一种焊缝检测装置,其特征在于，所述探测头组件（5）包括摄像头（4）、喷雾部（1）、清洁刷（2）和照明灯（3）。6.根据权利要求2所述的一种焊缝检测装置,其特征在于，所述车体平板（13）上还设置有支撑柱（25），所述支撑柱（25）的高度为第一节伸缩驱动臂（27）与转台（29）高度之和；所述支撑柱（25）一端为半圆形凹槽，用于放置非工作状态时的机械臂（30）。7.一种如权利要求1
‑
6中任意一项所述的焊缝检测装置的控制系统,其特征在于，包括控制单元；所述控制单元电性连接有控制台，通过所述控制台实现对控制单元的信号控制；所述控制单元连接用于驱动机械臂（30）和探测头组件（5）运动的舵机驱动系统，通过舵机驱动系统实现对机械臂（30）和探测头组件（5）运动的控制；所述控制单元还连接用于扫描焊缝图像的检测系统，通过所述检测系统完成对焊缝图像的扫描；所述控制单元还连接有运动轨迹模块和信息处理及监测平台。
8.根据权利要求7所述的一种焊缝检测装置的控制系统,其特征在于，所述探...

【专利技术属性】
技术研发人员：南苏琴，郭扬，罗琳，文艳华，李闯，
申请(专利权)人：湖南工商大学，
类型：发明
国别省市：