[发明专利]一种基于视觉引导的船舶分段喷涂机器人自主喷涂方法

说明书

本发明涉及一种基于视觉引导的船舶分段喷涂机器人自主喷涂方法，通过基于视觉引导的船舶分段喷涂机器人自主喷涂系统进行喷涂，其包括流水工作台、机器人、机器人末端执行器、喷涂机械臂、控制器、计算机和深度工业相机，待喷涂的目标工件通过流水工作平台传送至喷涂区域，并通过深度工业相机采集目标工件的位姿信息，通过计算机中基于卷积神经网络的目标检测算法对采集图像中的目标工件进行检测，从而获取喷涂目标工件的位姿信息，再通过控制器结合机器人末端执行器运动控制算法对喷涂机械臂进行运动控制，操作其对目标工件进行喷涂作业。本发明的优点在于：本发明有效实现了船舶分段喷涂机器人的自动化与智能化。

技术领域

本发明涉及船舶喷涂技术领域，特别涉及一种基于视觉引导的船舶分段喷涂机器人自主喷涂方法。

背景技术

目前，我国已是世界第一造船大国，但国内船舶喷涂行业基本上仍采用传统人工作业方式，员工劳动强度大、有害气体危害健康、喷涂质量不稳定、船舶反喷率高，严重制约了生产力。船舶涂装工艺程序为：原材料抛丸流水线预处理→涂装车间底漆→钢材落料、加工、装配→分段预舾装→分段二次除锈→分段涂装→船台合拢、舾装→船台二次除锈→二次涂装→船舶下水→码头二次除锈、涂装→交船前坞内涂装。从船舶的涂装工艺程序可以看出涂装作业贯穿了造船的全过程，因此，必须重视涂装作业的质量，尤其是船舶分段的涂装，它是在船舶总装前的关键过程。在大多数的造船企业中，由于船舶建造工期越来越短，船舶涂装经常不被重视，仅把它看成“船舶化妆”过程。随着国内外船舶建造业的发展及竞争的激烈化，船舶涂装也就变得重要起来：它不仅可以改变船舶的外观，给海洋船舶增添亮丽外表，还可以阻止海水对船舶的腐蚀，延长船舶的使用寿命。但由于缺乏先进的涂装装备和技术，即使选用了优质的涂料，涂装质量仍难以提高。尽管不少造船企业的产品内在质量一等，由于涂装质量二等，产品价格只能是三等，这种情况在国内许多中小型的造船企业中尤为突出。

因此，在当前市场竞争激烈，原材料和能源价格不断上涨和适应环保要求的形势下，“提高船舶涂层质量”、“减少VOC(易挥发有机物质)排放”、“节约能源”、“降低经营总成本”等已成为迫切需要解决的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于视觉引导的船舶分段喷涂机器人自主喷涂方法，基于深度学习网络的构建和网络训练、深度学习网络系统输出端快速获取船舶分段几何类别及姿态，实现了船舶分段喷涂机器人的自动化与智能化。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于视觉引导的船舶分段喷涂机器人自主喷涂方法，其创新点在于：所述喷涂方法通过基于视觉引导的船舶分段喷涂机器人自主喷涂系统进行喷涂，所述基于视觉引导的船舶分段喷涂机器人自主喷涂系统包括流水工作台、机器人、机器人末端执行器、喷涂机械臂、控制器、计算机和深度工业相机，所述待喷涂的目标工件通过流水工作平台传送至喷涂区域，并通过深度工业相机采集目标工件的位姿信息，通过计算机中基于卷积神经网络的目标检测算法对采集图像中的目标工件进行检测，从而获取喷涂目标工件的位姿信息，并依据喷涂轨迹优化算法对目标喷涂工件进行最优喷涂位置选取，再通过控制器结合机器人末端执行器运动控制算法对喷涂机械臂进行运动控制，操作其对目标工件进行喷涂作业。

进一步地，所述目标检测算法的具体步骤如下：

步骤1：激光传感器触发流水工作台的传送带停止运动，同时深度工业相机采集制定区域图像；

步骤2：将图像灰度化操作，并进行灰度均衡化处理，提高图片对比度；

步骤3：基于Otsu阈值分割将图像二值化处理；

步骤4：通过腐蚀操作滤除图像中的颗粒噪声；

步骤5：采用膨胀操作适度还原被腐蚀目标的边缘；

步骤6：通过边界像素检测确定象棋边界；

步骤7：从图片中分割提取出仅有象棋的局部图像并确定象棋的中心坐标；