本发明专利技术公开了一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法及系统，将用于测试、带曲面、需清洗的工件移动到运动平台，并将其三维模型导入，进行相机标定；控制运动平台使用于测试、带曲面、需清洗的工件进行多角度转动，同时通过相机对该用于测试、带曲面、需清洗的工件进行遍历，并结合优化定位分割模型得到需清洗区域的坐标以及形状；将三维振镜激光器移动到一个需清洗区域的正上方，再根据该需清洗区域的形状在3D激光打标软件中进行贴图，按标记顺序对需清洗区域进行激光清洗。本发明专利技术无需人为检测，利用三维振镜激光器的自动焦距补偿功能，使激光每一时刻始终聚焦在曲面工件表面，再根据分割区域形状进行曲面清洗，解决了曲面清洗问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及曲面清洗的，尤其涉及到一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法及系统。
技术介绍
1、金属材料广泛应用于航空航天、船舶等领域，而金属锈蚀是一种那以避免的问题，需要通过清洗锈蚀、残留漆层再进行涂装等工序对其进行定期保养维护。现阶段主要的清洗方法主要通过机械清洗，如打磨、喷砂；化学清洗、水射清洗、超声波清洗。其中机械清洗方法效率低，清洗工作所产生高密度粉尘散步空气中对施工人员的身体健康造成极大损害，且喷砂处理过程中钢砂不断冲击基材以此实现清洗，造成表面变形其性能发生变化。化学试剂清洗会腐蚀基材，清洗所产生的废液没有适当的处理回收对环境造成极大污染。水射流清洗和超声波清洗相比前两种方法更加环保对基材损伤相对较小，但费用高昂清洗效率低。虽然传统清洗方法依然占有较大比例，但因各方法自身存在的局限性，迫切需要一种效率高、清洗质量好、绿色的新型清洗方法。
2、而近年来随着激光技术的不断发展，激光技术被应用于清洗领域，并发现其效果有显著优势。与传统清洗方法相比，激光清洗的优点主要集中在：清洗参数可调，可实现精准清洗且清洗范围广泛；清洗对基材的损伤小，保证清洗后基材性能不变；“绿色”清洗方式对环境污染较小；清洗效率高，成本低更易实现自动化。激光清洗技术的众多优势使其更适应今天的清洗行业发展，所具有的巨大潜力，必然会取代传统清洗方式。
3、但目前激光清洗加工仍需人工操作，清洗设备难以实现自动化的清洗和检测，严重影响了清洗效率，而且，对于一些复杂曲面，普通激光器很难做到对其表面进行均匀清洗。
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p>技术实现思路1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法。
2、为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：
3、一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法，包括：
4、新建定位分割模型；
5、采集多张用于训练、带曲面、需清洗的工件的图像，并通过该多张工件图像对新建的定位分割模型进行训练，得到优化定位分割模型；
6、将用于测试、带曲面、需清洗的工件移动到运动平台，并将其三维模型导入3d激光打标软件中，进行相机标定；
7、控制运动平台使用于测试、带曲面、需清洗的工件进行多角度转动，同时通过相机对该用于测试、带曲面、需清洗的工件进行遍历，并结合优化定位分割模型得到需清洗区域的坐标以及形状；
8、依据得到的需清洗区域的坐标，将三维振镜激光器移动到一个需清洗区域的正上方，再根据该需清洗区域的形状在3d激光打标软件中进行贴图，按标记顺序对该需清洗区域进行激光清洗。
9、本技术方案能够对曲面进行区域识别定位清洗，解决曲面清洗问题，并且大大提高清洗效率。
10、进一步地，进行激光清洗后，还包括：
11、判断清洗结果是否满足清洁度要求，若不满足，则进行二次区域定位识别清洗，若满足要求，则清洗下一个需清洗区域，直至用于测试、带曲面、需清洗的工件已清洗完全。
12、进一步地，通过设置清洁度阈值判断当前清洗结果是否满足清洁度要求。
13、进一步地，定位分割模型包括yolov5目标检测定位模型和u-net图像分割模型。
14、进一步地，yolov5目标检测定位模型的损失函数如下：
15、loss＝λ1lcls+λ2lobj+λ3lloc
16、其中，lcls为分类损失，采用bce loss； lobj为分obj损失，采用bce loss,lloc为定位损失，采用的是ciou loss；
17、设标签为y，输入为x，网络预测结果为bce loss函数为：
18、
19、所使用的ciou损失函数公式如下：
20、
21、其中，g和p分别表示真实目标框和预测目标框；wgt、hgt分别表示真实矩形框的宽、高；w、h分别表示预测矩形框的宽、高。
22、进一步地，三维振镜激光器对需清洗区域进行激光清洗的过程中，三维振镜激光器通过自身的电机移动镜头，改变聚焦镜的焦距从而应对曲面出现的高低落差，使发出的激光每一时刻始终聚焦在需清洗的带曲面的工件表面。
23、为实现上述目的，本专利技术另外提供一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗系统，用于实现上述的基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法，包括：控制模块、三维振镜激光器、五轴移动平台、视觉模块；
24、其中，五轴移动平台包括激光器调节单元、位于激光器调节单元一侧的工件调节单元；
25、所述激光器调节单元包括x直线移动子单元、y直线移动子单元、z直线移动子单元；
26、所述三维振镜激光器连接在z直线移动子单元上；
27、所述x直线移动子单元、y直线移动子单元、z直线移动子单元相互配合，调节三维振镜激光器在x、y、z三个方向上的位置；
28、所述工件调节单元包括支撑座、u旋转子单元、v旋转子单元、运动平台；所述v旋转子单元安装在支撑座上；运动平台通过u旋转子单元与v旋转子单元连接，在u旋转子单元和v旋转子单元的配合下进行竖向和横向旋转；
29、所述控制模块分别与三维振镜激光器、x直线移动子单元、y直线移动子单元、z直线移动子单元、u旋转子单元、v旋转子单元、视觉模块电连接。
30、进一步地，所述控制模块包括主控计算机和运动控制卡；
31、所述主控计算机与运动控制卡电连接；
32、所述运动控制卡分别与三维振镜激光器、x直线移动子单元、y直线移动子单元、z直线移动子单元、u旋转子单元、v旋转子单元、视觉模块电连接。
33、进一步地，所述视觉模块包括视觉检测计算机和相机；
34、所述视觉检测计算机与运动控制卡电连接；
35、所述相机对着运动平台，并分别与运动控制卡、视觉检测计算机电连接。
36、与现有技术相比，本技术方案原理及优点如下：
37、将需清洗的带曲面的工件移动到运动平台，并将其三维模型导入3d激光打标软件中，进行相机标定；接着，控制运动平台使需清洗的带曲面的工件进行多角度转动，同时通过相机对需清洗的带曲面的工件进行遍历，并结合优化定位分割模型得到需清洗区域的坐标以及形状；最后，依据得到的需清洗区域的坐标，将三维振镜激光器移动到需清洗区域的正上方，再根据需清洗区域的形状在3d激光打标软件中进行贴图，按标记顺序对需清洗区域进行激光清洗。
38、本技术方案基于机器视觉得到需清洗区域的坐标以及形状，无需人为检测，而且，利用三维振镜激光器的自动焦距补偿功能，使激光每一时刻始终聚焦在曲面工件表面，再根据分割区域形状进行曲面清洗，解决了曲面清洗问题，并且大大提高了清洗效率。
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【技术保护点】
1.一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法，其特征在于，进行激光清洗后，还包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法，其特征在于，通过设置清洁度阈值判断当前清洗结果是否满足清洁度要求。
4.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法，其特征在于，定位分割模型包括YOLOv5目标检测定位模型和U-net图像分割模型。
5.根据权利要求4所述的一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法，其特征在于，YOLOv5目标检测定位模型的损失函数如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法，其特征在于，三维振镜激光器对需清洗区域进行激光清洗的过程中，三维振镜激光器通过自身的电机移动镜头，改变聚焦镜的焦距从而应对曲面出现的高低落差，使发出的激光每一时刻始终聚焦在需清洗的带曲面的工件表面。
7.一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗系统，其特征在于，用于实现权利要求1-5任一所述的基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法，包括控制模块、三维振镜激光器、五轴移动平台、视觉模块；
8.根据权利要求6所述的一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗系统，其特征在于，所述控制模块包括主控计算机和运动控制卡；
9.根据权利要求7所述的一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗系统，其特征在于，所述视觉模块包括视觉检测计算机和相机；
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【技术特征摘要】
1.一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法，其特征在于，进行激光清洗后，还包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法，其特征在于，通过设置清洁度阈值判断当前清洗结果是否满足清洁度要求。
4.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法，其特征在于，定位分割模型包括yolov5目标检测定位模型和u-net图像分割模型。
5.根据权利要求4所述的一种基于视觉识别定位的五轴激光曲面清洗方法，其特征在于，yolov5目标检测定位模型的损失函数如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别定...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁良，吴智伟，姜长城，江鲲，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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