基于多重濾波處理的水下機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像濾波領域，尤其涉及一種基于多重濾波處理的水下機器人。
【背景技術】
[0002]當前，對于水下焊接存在以下問題要解決:1、人工焊接方式精度和效率都不高；
2、機械焊接的方式存在需要適應水下環(huán)境的具體結構，尤其需要克服水下各類干擾的圖像處理設備；3、缺乏自動焊接設備。因而，現(xiàn)有技術中，無法采用機械焊接的方式進行水下設備的焊接，導致當前焊接方式速度慢且不夠準確。
[0003]為此，需要一種能夠處理水下各種干擾的機械化自動焊接方案，首先能夠提高水下激光圖像的成像效果，然而能夠適應水下環(huán)境，能夠識別焊縫類型，最后需要一套能夠自動焊接的焊接設備。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供了一種基于多重濾波處理的水下機器人，以改造現(xiàn)有水下機器人的具體結構，使得其能夠作為焊接平臺，再利用聲納和聲納圖像處理設備提高激光成像效果，利用包括中值濾波子設備、低通濾波子設備和同態(tài)濾波子設備的圖像預處理設備實現(xiàn)對水下各類干擾的去除，利用基于神經(jīng)網(wǎng)絡識別的圖像識別技術提高焊縫識別的準確性，最后改造焊接設備使其能夠完成水下自動焊接。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于多重濾波處理的水下機器人，用于水下自動焊接，所述水下機器人包括水下機器人主體、激光成像設備和焊縫識別設備，所述激光成像設備和所述焊縫識別設備都位于所述水下機器人主體上，所述激光成像設備用于拍攝水下激光圖像，所述焊縫識別設備與所述激光成像設備連接，用于從所述水下激光圖像中提取水下焊縫特征并確定焊縫類型。
[0006]更具體地，在所述基于多重濾波處理的水下機器人中，還包括:電焊鉗，用于固定焊條，所述焊條為濕法涂料焊條，材料為低碳鋼；安全開關，其負極導線連接到所述電焊鉗；接地夾，被固定在待焊接工件上；電焊機，負極連接至所述電焊鉗，正極接地；電焊鉗驅動設備，與所述電焊鉗連接，用于根據(jù)電焊鉗驅動信號驅動所述電焊鉗前往待焊接工件的焊縫位置；電焊鉗驅動電機，為一直流電機，為所述電焊鉗驅動設備對所述電焊鉗的驅動提供動力；所述水下機器人主體包括支架、左壓力克透明筒、右壓力克透明筒、連接箍、儲物臺、機械臂、機械手、隔水密封筒、橫向螺旋槳、豎向螺旋槳、縱向螺旋槳和三個直流電機，所述支架用于將所述水下機器人主體固定在水下，所述連接箍與所述支架固定連接，所述儲物臺和所述機械臂與所述連接箍分別連接，所述機械手與所述機械臂連接，所述機械臂包括大臂和與大臂連接的小臂，所述三個直流電機分別帶動所述橫向螺旋槳、所述豎向螺旋槳和所述縱向螺旋槳，以通過螺旋槳的正反轉，為水下機器人主體提供6個自由度的推進動力；移動硬盤，位于所述水下機器人主體上，用于預先存儲了亮度閾值上限和亮度閾值下限；聲納設備，位于所述水下機器人主體上，用于對所述水下機器人主體前方的水下目標執(zhí)行聲納圖像采集，以獲得聲納圖像；聲納圖像處理設備，與所述聲納設備和所述移動硬盤分別連接，包括第一檢測子設備、第二檢測子設備和目標距離檢測子設備，所述第一檢測子設備與所述聲納設備和所述移動硬盤分別連接，用于采用亮度閾值上限遍歷聲納圖像以分割出核心目標區(qū)域；所述第二檢測子設備與所述第一檢測子設備和所述移動硬盤分別連接，用于以所述核心目標區(qū)域的邊緣點作為種子點，利用亮度閾值下限對核心目標區(qū)域附近的像素點進行亮度判斷，以獲得并分割出最終目標區(qū)域；所述目標距離檢測子設備與所述第二檢測子設備連接，計算最終目標區(qū)域的中心點到聲納圖像檢測原點的距離并作為目標距離輸出；所述激光成像設備，包括激光器、探測器和微控制器，所述激光器對所述水下機器人主體前方的水下目標發(fā)出激光束，以在所述激光束被水下目標反射到所述探測器時，便于所述探測器的拍攝，所述微控制器與所述聲納圖像處理設備、所述激光器和所述探測器分別連接，基于目標距離和激光在水下傳播速度確定所述探測器快門的選通時間，并在選通時間到達時，選通所述探測器的快門，觸發(fā)所述探測器對水下目標進行拍攝，以獲得水下激光圖像；所述焊縫識別設備包括預處理子設備、特征提取子設備和焊縫類型識別子設備；所述預處理子設備與所述激光成像設備連接，包括中值濾波子設備、低通濾波子設備和同態(tài)濾波子設備；所述中值濾波子設備與所述探測器連接，用于對所述水下激光圖像執(zhí)行中值濾波，以濾除所述水下激光圖像中的點噪聲，獲得第一濾波圖像；所述低通濾波子設備與所述中值濾波子設備連接，用于去除所述第一濾波圖像中的隨機噪聲，獲得第二濾波圖像；所述同態(tài)濾波子設備與所述低通濾波子設備連接，用于對所述第二濾波圖像執(zhí)行圖像增強，以獲得增強水下圖像；所述特征提取子設備與所述預處理子設備連接，包括圖像分割單元和特征向量識別單元，所述圖像分割單元基于焊縫圖像灰度閾值范圍將所述增強水下圖像中的焊縫目標識別出來以獲得水下焊縫圖像；所述特征向量識別單元與所述圖像分割單元連接，基于所述水下焊縫圖像確定水下焊縫目標的8個幾何特征:歐拉孔數(shù)、圓度、角點數(shù)、凸凹度、光滑度、長徑比、緊密度和主軸角度，并將所述8個幾何特征組成特征向量；所述焊縫類型識別子設備與所述特征提取子設備連接，采用8輸入2輸出的單隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡，以水下焊縫目標的8個幾何特征作為輸入層神經(jīng)元，輸出層為水下焊縫類型，所述水下焊縫類型包括常規(guī)類型和無法焊接類型；主控設備，設置在所述水下機器人主體上，與所述焊縫類型識別子設備連接，當接收到所述水下焊縫類型為無法焊接類型時，發(fā)出報警信號，當接收到所述水下焊縫類型為常規(guī)類型時，根據(jù)水下焊縫圖像在水下激光圖像的相對位置確定電焊鉗驅動信號。
[0007]更具體地，在所述基于多重濾波處理的水下機器人中:水下電纜，用于將所述主控設備與水上焊接平臺連接，將所述報警信號發(fā)送到所述水上焊接平臺。
[0008]更具體地，在所述基于多重濾波處理的水下機器人中:所述中值濾波子設備、所述低通濾波子設備和所述同態(tài)濾波子設備分別采用不同的FPGA芯片來實現(xiàn)。
[0009]更具體地，在所述基于多重濾波處理的水下機器人中:所述中值濾波子設備、所述低通濾波子設備和所述同態(tài)濾波子設備被集成在一塊集成電路板上。
[0010]更具體地，在所述基于多重濾波處理的水下機器人中:所述主控設備為數(shù)字信號處理器，型號為TI公司的DSP芯片。
【附圖說明】
[0011]以下將結合附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述，其中:
[0012]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方案示出的基于多重濾波處理的水下機器人的結構方框圖。
[0013]附圖標記:1水下機器人主體；2激光成像設備；3焊縫識別設備
【具體實施方式】
[0014]下面將參照附圖對本發(fā)明的基于多重濾波處理的水下機器人的實施方案進行詳細說明。
[0015]水下焊接首先要準確識別焊縫位置，現(xiàn)有技術中一般采用圖像識別方式進行，然而，當前水下激光成像的快門控制困難，導致水下激光圖像效果不佳，同時缺少合適的水下定位設備和圖像濾波設備，使得水下焊接的精度不高。
[0016]為了克服上述不足，本發(fā)明搭建了一種基于多重濾波處理的水下機器人，采用多重濾波方式對圖像進行預處理，優(yōu)化水下激光成像技術和水下設備定位技術，同時，改造水下機器