[发明专利]一种锁孔TIG焊焊接质量实时检测的嵌入式装置及方法

权利要求书

1.一种基于锁孔TIG焊焊接质量实时检测的嵌入式装置的焊接质量实时检测方法，其特征在于，所述嵌入式装置包括：

CMOS相机(1)，与AI核心板(2)相连，用于实时采集锁孔TIG焊的焊接场景图像，传输图像数据给AI核心板(2)；

AI核心板(2)，与嵌入式装置其他组成部件进行数据通讯，并集成锁孔TIG焊焊接质量实时检测软件包；

LVDS液晶触摸屏(3)，与AI核心板(2)相连，用于本地焊接图像实时显示输出，以及使用触摸功能实现包括曝光时间在内的应用界面的参数设定输入；

鼠标(4)，与AI核心板(2)相连，用于辅助应用软件点击框选和输入参数；

无线模块(5)，与AI核心板(2)相连，用于传输图像数据、焊接状态和预警信息到远程服务器；

电源模块(6)，与AI核心板(2)相连，将输入电压和/或电流转换成多种电压为嵌入式装置各个组成部件供电；

焊接电流传感模块(7)，与AI核心板(2)相连，用于机器人焊接动态过程的焊接电流实时采集和传输，使用霍尔电流传感器，通过RS232串口与AI核心板(2)通讯；

焊接电压传感模块(8)，与AI核心板(2)相连，用于机器人焊接动态过程的焊接电压实时采集和传输，使用霍尔电压传感器，通过RS232串口与AI核心板(2)通讯；

爬行机器人控制器(9)，与AI核心板(2)相连，用于向爬行机器人发出行走及焊接指令，并将爬行机器人焊枪实时位姿信息发送给AI核心板(2)；

深熔锁孔TIG焊电源(10)，与AI核心板(2)相连，用于接收AI核心板(2)发出的电流和电压控制信号；

其中，基于所述嵌入式装置的焊接质量实时检测方法的过程如下：

步骤S1：试焊标定，根据当前的焊接参数焊接一块相同的材料，CMOS相机(1)通过多曝光模式采集图像分别选择焊枪、弧光、锁孔和熔池清晰的曝光时间；

步骤S2：多曝光融合，静态框选焊枪、弧光、锁孔和熔池的区域，调节4个图像的增益使得焊枪、弧光、锁孔和熔池的区域亮度均衡，将4个图像合成细节清晰的图像；

步骤S3：将步骤S2合成的图像作为输入，使用CNN技术输出包含锁孔和熔池的预测特征图；

步骤S4：根据步骤S3获取的预测特征图根据RGB颜色值分别提取锁孔和熔池像素点获得锁孔图像和熔池图像，分别进行二值化，前景为255，背景为0，先膨胀后腐蚀，获取最大连通域轮廓，并计算外包矩阵，根据外包矩阵提取锁孔和熔池的长宽，根据最大连通域轮廓计算Hu不变矩的形态特征；

步骤S5：将当前焊接电压、焊接电流，锁孔和熔池的长宽和形态特征作为输入，根据构建的BP神经网络识别熔透的状态。

2.根据权利要求1所述的焊接质量实时检测方法，其特征在于，所述AI核心板(2)的PCB大小为40mmx55mm，采用RK1808K宽温级AI芯片，内存为2GB DDR4 SDRAM，存储为8GB eMMC 1路，配有LVDS液晶屏幕接口，1路千兆以太网接口，1路USB 3.0 Host接口，1路TF卡接口，1路音频/录音接口，1路PCIE接口，8路IO扩展接口，4路UART接口，3路SPI，4路I2C，4路模拟采集ADC接口，1路无线WIFI模块接口和1路无线4G模块接口；

所述CMOS相机(1)具有软件触发和设置曝光时间的功能，曝光时间范围满足100us-50ms，动态范围大于60dB，帧率大于60帧/s。

3.根据权利要求1所述的焊接质量实时检测方法，其特征在于，所述电源模块(6)，包括电源管理集成电路PMIC芯片RK809，1个可配置的同步降压转换器，9个LDO调节器，两个开关和一个电池燃料计量器，根据AI核心板(2)的工作状态动态调整各DC-DC变换器的输出电压，使嵌入式装置效率最大化；所述电源模块(6)将5V/3A的输入电压电流转换成多种电压为嵌入式装置的各个组成部件供电。

4.根据权利要求1所述的焊接质量实时检测方法，其特征在于，所述无线模块(5)采用华为ME909s 4G通信模块，将焊接图像缩略图、焊接速度、焊接电流电压、熔池和锁孔的长宽和形态特征以及熔透状态传输到远程服务器。