一种船用薄板矫平定位与加工指示系统及其运行方法

1.本发明涉及机器视觉以及金属薄板形变矫平领域，尤其是涉及一种船用薄板矫平定位与加工指示系统及其运行方法。


背景技术：

2.豪华邮轮在生产制造时需大量采用焊接技术连接金属薄板构建独立舱室，随高温焊接加工过程与后期船体拼接造成薄板内部应力变化产生形变，为满足验收与后期加工需求，需对船舶形变薄板进行矫平处理。现可通过电磁感应加热矫平取代传统火焰加热进行矫平，提高了矫平效率，但装置仍需要人工手持矫平。为此，出现了磁吸式机器人为载体搭载电磁加热集成装置进行自动化矫平。但在实际使用中发现邮轮船仓为金属腔体，电磁环境复杂，传统的导航定位和数据传输方式无法满足机器人在船舱内进行自动化矫平加工的需求。
3.专利cn110798799b“wifi精确导航定位方法”，通过传统的室外gps导航定位与室内wifi信号定位，在建造过程中，将船舶作为巨大金属腔体，有效的隔绝了gps信号。通过wifi定位以及蓝牙定位等当前常用室内导航技术，基于信号强度计算单位点距离，使用三边定位算法获得位置信息，但是，在实际使用中发现信号在金属仓内呈现快速衰减的趋势，受噪声信号影响严重，精度误差大，在规格为6m*8m*3m的常见邮轮房房间舱室内仅能实现分米级定位，无法确保对待加工点进行精确的定位矫平处理，且依托该信号源进行跨房间定位时无法接受到最低阈值的信号强度，不适用于大面积精确定位加工的需求。
4.专利cn112183171a“一种基于视觉信标建立信标地图方法、装置”，使用里程计与视觉信标结合建立信标地图的方法，而薄板本身形变造成里程计无法准确计算在平面内坐标变化量，通过差速轮里程计进行方向判定的方式处于待加工不规则起伏平面时会造成方向大量误差。在船舶内部磁场环境复杂的情况下，需要安置大量视觉信标来进行累计行程误差消除和方向修正，不适用于船舱表面不平整金属平面加工实际生产情况。且无法完成对待加工点的定位与加工指示。


技术实现要素：

5.发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种船用薄板矫平定位与加工指示系统，提高定位精确度及抗干扰性，优化操作，可对待加工点进行定位且能根据代加工点形变程度进行对应加工，能够适应大型船舶生产周期特点，兼具经济性与实用性。并提供了其运行方法。
6.技术方案：一种船用薄板矫平定位与加工指示系统，包括电磁加热矫平机器人，所述电磁加热矫平机器人的内部安装有惯性导航模块、数据处理与控制总成，前部安装有单目相机、led照明灯，数据处理与控制总成与电磁加热矫平机器人(202)的电磁加热模块总成、驱动电机模块总成分别信号连接，惯性导航模块、单目相机分别与数据处理与控制总成信号连接，待加工平面上间隔设有坐标修正信标和加工指示信标，单目相机对坐标修正信
标和加工指示信标进行识别并将信号传递给数据处理与控制总成。
7.单目相机获取坐标修正信标和加工指示信标的视觉信标检测数据，
8.进一步的，惯性导航模块为十轴高精度惯导ros imu模块，包括三轴惯性传感器、三轴磁力计以及冗余一轴陀螺仪，三轴惯性传感器根据冗余一轴陀螺仪的信号输出三轴角速度、三轴加速度，三轴磁力计输出三轴磁力计数据，测量地球磁场强度推算磁航向，并分别传输给数据处理与控制总成。
9.最佳的，冗余一轴陀螺仪为一颗零偏稳定性为2
°
/h的航向陀螺仪。
10.惯性导航模块获取实时三轴测量数据以及航向零偏，三轴惯性传感器基于冗余一轴陀螺仪和加速度计输出三轴角速度、三轴加速度。
11.该类惯性导航模块，集成化程度高，体积小精度高的优点，相关精度参数为动态航向精度《2
°
/h、角度分辨度《0.01
°
、加速度计分辨率《0.5mg、位置静态误差
±
0.4m/h。
12.进一步的，坐标修正信标为二维码卡片，放置于透明亚克力卡槽内，并通过卡槽后的铷磁铁吸附于待加工金属薄板表面，坐标修正信标至少设有一个，坐标修正信标内二维码含有舱室识别号、信标序列号、定位点三轴坐标的字符串信息。
13.坐标修正信标以二维码作为信息载体，具有布置方便，易于调整，易于更换信息的特点。
14.进一步的，加工指示信标为色块信标，通过激光打印于待加工表面需要矫平的位置。
15.加工指示信标为测量金属形变程度后所设置，表现形式为位于识别框内的色块信标。加工指示信标采用激光打印的方式设置，汽化金属薄板底漆，底漆消除后的不锈钢金属色可与未加工部分底漆色形成可进行灰度识别的色差。加工指示信标具有设置快捷简单，不影响机器人行进，结构简单耐污染的特点。
16.加工指示信标的标记过程可由人工或平整度检测仪器测量形变量，使用光纤激光打标雕刻机选择合适工艺的加工指示信标在适当位置进行标记。
17.进一步的，数据处理与控制总成包括处理器、存储器，惯性导航模块、单目相机、电磁加热模块总成、驱动电机模块总成、存储器分别与处理器信号连接。
18.存储器用于存放计算机程序，处理器用于执行存储器上所存放的程序，实现识别并读取各类信标、对惯性导航输出数据进行处理，基于信息输出控制机器人驱动电机和电磁矫平模块工作的方法。
19.数据处理与控制总成还包括一种计算机可读存储介质，存储介质内存储有计算机程序、舱室信息数据库以及加工工艺数据库，计算机程序被处理器执行上述工作。
20.设置初始坐标和遍历路径后，机器人所载处理器基于循迹路径与自身当前所处全局坐标控制自身行进与转向。
21.惯性导航模块输出实时三轴加速度、航向零偏，对加速度数据使用积分算法，第一次积分获得三轴速度，第二次积分获取三轴位移量。
22.处理器根据三轴位移量计算当前处于全局域内实时坐标，根据坐标与航向角修正路径，使机器人按照预定路线行进。
23.机器人行进至坐标修正信标处，单目相机进行各信标图像数据的采集，计算机提取信标图像帧的视觉信标检测数据，具体方式如下：
24.首先将图像帧转换为灰度图像，通过otsu算法(大津阈值分割法)转换为二值图像，通过发现轮廓函数，对二值图像使用轮廓发现得到轮廓算法，根据二维码三个区域的特征，对轮廓进行面积与比例过滤，最终得到结果。
25.提取二维码解码所得数据，使用数据中定位点三轴绝对坐标替换计算机当前基于初始坐标和惯导数据计算生成的实时坐标数据，基于当前所处全局坐标信息完成对坐标初始化，消除惯导带来的累计误差。
26.机器人行进至加工指示信标时，单目相机进行视觉信标图像数据的采集，计算机提取视角信标图像帧的视觉信标检测数据，将图像帧转换为灰度图像，通过otsu算法(大津阈值分割法)转换为二值图像，通过发现轮廓函数，对二值图像使用轮廓发现得到轮廓数据。
27.基于加工工艺数据库对加工指示信标视觉识别所得数据进行比对，选取信标所指示加工工艺，调用工艺对应子程序。
28.在实际使用中，电磁加热矫平单次加工可在5-6s时间将金属壁板升温至650-700℃，通过快速温差改变其内应力，单次加工范围为5cm*14cm的圆角矩形。相对于因内应力变化产生不同程度形变的金属薄板，在实际生产中已经总结了针对不同形变程度的加工工艺，通过将单次加工范围所产生的5cm*14cm圆角矩形为基础图像在形变区域内的规则阵列。实测矫平后形变误差《2mm，符合验收要求，实现对相应形变平面的规范化矫平工作流程。
29.计算机运行子程序，控制矫平机器人以加工指示信标为基点执行以针对该处薄板形变程度固定的加工工艺流程。
30.完成矫平工作后，矫平机器人继续进行路径循迹，并根据图像数据的采集与处理执行上述工作，直至完成待加工局域的遍历循迹。
31.一种上述的船用薄板矫平定位与加工指示系统的运作方法，包括以下步骤：
32.步骤一：基于待加工平面进行预处理；
33.进入舱室，选定待加工面并设置坐标修正信标，获取待加工金属薄板厚度n，对待加工金属薄板表面平整度进行测量，在起伏大于n-1处按起伏程度设置对应规格的加工指示信标；
34.步骤二：电磁加热矫平机器人基于惯性导航模块实现定位循迹；
35.电磁加热矫平机器人进去舱室工作，惯性导航模块输出实时三轴加速度、三轴角速度与航向零偏角，数据处理与控制总成基于所得数据通过积分算法获取机体运行姿态数据，基于位移量计算机体所处加工域内全局坐标，基于三轴转向角与航向角获得机体方向，结合路径数据实时调整驱动电机模块总成输出量，实现电磁加热矫平机器人实时定位；
36.步骤三：识别加工指示信标，定位加工点；
37.电磁加热矫平机器人沿路径循迹，单目相机进行图像数据的采集，数据处理与控制总成筛选关键帧是否含有信标图像，当识别包含完整加工指示信标的图像帧时，标记当前坐标并储存当前坐标信息，电磁加热矫平机器人停止沿路径循迹；
38.步骤四：选择相应加工工艺；
39.基于加工工艺数据库内信标轮廓数据对加工指示信标视觉识别所得数据进行比对，选取信标所指示加工工艺，调用工艺对应子程序；
40.步骤五：数据处理与控制总成发出信号给电磁加热模块总成，电磁加热矫平机器人完成薄板矫平；
41.步骤六：消除加工造成的坐标误差；
42.矫平加工完毕后，数据处理与控制总成读取步骤三中存储坐标信息，消除惯性导航模块在矫平加工期间产生的坐标误差，
43.步骤七：电磁加热矫平机器人继续沿路径循迹，当再一次识别到包含完整加工指示信标的图像帧时，重复步骤三～步骤六；
44.步骤八：识别坐标修正信标；
45.单目相机进行图像数据的采集，数据处理与控制总成筛选关键帧是否含有信标图像，当识别包含完整坐标修正信标的图像帧时，数据处理与控制总成提取坐标修正信标信息获取当前固定坐标；
46.步骤九：数据处理与控制总成更新坐标参数以修整累计误差；
47.步骤十：电磁加热矫平机器人继续沿路径循迹，当识别到加工指示信标时，重复步骤三～步骤六；当识别到坐标修正信标时，重复步骤八～步骤九；
48.步骤十一：基于图像数据采集情况，电磁加热矫平机器人完成路径遍历，待加工面的形变薄板矫平工作完成。
49.进一步的，在步骤一中，通过人工或平面平整度检测仪器测量形变量，使用光纤激光打标雕刻机选择对应的加工指示信标进行标记。
50.进一步的，加工指示信标被划分为田字样的四格，每格有填充颜色和透明两种形式，根据起伏程度，有小到大分为三种规格，分别为低起伏程度只有一格填充颜色，中起伏程度对角两格填充颜色，高起伏程度三格填充颜色。通过改变色块分布对应金属形变测量值，分布调整跨度为1.5mm。
51.有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：使在船舶舱体这一接近全封闭金属腔体中，实现设备无需接受导航信号或连接局域网，仅依靠自身惯性导航模块和外部少量视觉信标修正即可进行高精度的导航定位。完成少量定位视觉信标设置、初始坐标输入、规划路径后即可进行路径遍历。同时能够实现在无人工控制，无需无线信号控制和有线信号控制的情况下，通过识别视觉信标标记精确定位，对已形变金属焊接薄板进行准确的电磁加热矫平等处理。解决船舱作为复杂电磁信号干扰体对设备定位与信息传输带来的巨大影响，使得高精度的船舶形变薄板矫平工艺流程可以实现自动化。
52.机器视觉与视觉信标的使用，使相关机器人在无法使用无线连接通信和无法实时上传数据至服务器的情况下，实现精确的加工点定位与工艺指示，简化工艺流程与实际使用难度。独立化加工单元，与外界信息交流仅包括视觉信息，不受其余单元和联机系统停机故障影响，可以实现在无连接的情况下多台加工矫平单元根据任意检测单元标定视觉信标同时进行加工，提高加工效率，降低设备成本。利于后期功能拓展，便于执行矫平工序的后续化处理，如相应功能机器人可根据视觉信标直接确定底漆修复范围和加工区域金属探伤范围。
53.本发明通过将惯性导航与机器视觉结合使用，有效解决了以豪华邮轮为代表的体量大、内部舱室数量多、舱室壁面平整度要求高的大型船舶在实际生产中矫平机器人定位困难和加工无线控制困难问题，除视觉信息外无需接受外界其他信息即可实现在船舶制造
周期船舱内薄板矫平机器人的精确定位和加工指示。具有加工单元独立，抗电磁干扰，便于功能拓展、便于维修调试的特点，大幅减少人力成本，有效提高经济效益。
附图说明
54.图1为本发明的工作流程图；
55.图2为本发明的结构示意图；
56.图3为一个实施例中电磁加热矫平机器人遍历路径示意图；
57.图4为本发明数据传输处理与控制示意图；
58.图5为加工指示信标与相应电磁矫平域阵列示意图；
59.图6为坐标修正信标结构示意图。
具体实施方式
60.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
61.一种船用薄板矫平定位与加工指示系统，如图2～6所示，包括电磁加热矫平机器人202，电磁加热矫平机器人202的内部安装有惯性导航模块102、数据处理与控制总成104，前部安装有单目相机101、led照明灯103。
62.数据处理与控制总成104包括处理器1041、存储器1042，惯性导航模块102、单目相机101、电磁加热模块总成105、驱动电机模块总成106、存储器1042分别与处理器1041信号连接。待加工平面上间隔设有坐标修正信标206和加工指示信标203，单目相机101对坐标修正信标206和加工指示信标203进行识别并将信号传递给数据处理与控制总成104。
63.惯性导航模块102为十轴高精度惯导ros imu模块，包括三轴惯性传感器、三轴磁力计以及冗余一轴陀螺仪，冗余一轴陀螺仪为一颗零偏稳定性为2
°
/h的航向陀螺仪，三轴惯性传感器根据冗余一轴陀螺仪的信号输出三轴角速度、三轴加速度，三轴磁力计输出三轴磁力计数据，测量地球磁场强度推算磁航向，并分别传输给数据处理与控制总成104。
64.坐标修正信标206为二维码卡片，放置于透明亚克力卡槽内，并通过卡槽后的铷磁铁吸附于待加工金属薄板表面，坐标修正信标206至少设有一个，坐标修正信标206内二维码含有舱室识别号、信标序列号、定位点三轴坐标的字符串信息。
65.加工指示信标203为色块信标，通过激光打印于待加工表面需要矫平的位置。
66.上述的船用薄板矫平定位与加工指示系统的运作方法，如图1所示，实现过程包括以下步骤：
67.步骤一，基于加工平面进行预处理。
68.参考附图3所示，选择豪华邮轮中常见的6*8m舱室为示例，舱室包括舱室入口201、支撑结构钢205，对底部3mm不锈钢金属板焊接平面进行矫平加工。该平面经过平整度测量，薄板形变起伏》2mm处基于形变量进行加工指示信标的激光标记。
69.补充的，该标记过程可由人工或平面平整度检测仪器测量形变量，使用光纤激光打标雕刻机选择合适的工艺信标进行标记。本实施例中，循迹路径204为回转的s型曲线，循迹路径204还可为螺旋线等。
70.基于该加工区域的结构特点，在循迹路线开始的25m、40m处设置两处坐标修正信
标。信标设置于接近墙体处，此结构处薄板形变量小，无无需矫平加工，且不会影响矫平机器人行进。
71.选择存储器内该加工平面对应的遍历路径数据，设置当前矫平机器人所处全局坐标为初始坐标。
72.步骤二，矫平机器人基于惯性导航实现定位循迹。
73.惯性导航模块输出实时三轴加速度、三轴角速度与航向零偏角。处理器基于所得数据通过积分算法获取机体运行姿态数据，包括三轴位移量，三轴转向角，航向角偏移量数据。
[0074][0075]
处理器基于位移量计算机体所处加工域内全局坐标，基于三轴转向角与航向角获得机体方向，结合路径数据实时调整左右带有霍尔编码器的驱动电机输出量，实现矫平机器人在未依托外界信号源的情况能实现较精确的定位。
[0076]
相较于里程计，受运动中产生滑移、行驶底面平整度不足、传动系统的差速损耗等误差影响，导致里程计在航向上产生难以调整的偏移误差，无法满足生产需求。惯性导航模块仅采集与输出自身运动姿态数据。相关精度参数为动态航向精度《2
°
/h、角度分辨度《0.01
°
、加速度计分辨率《0.5mg、位置静态误差
±
0.4m/h。现成熟的十轴惯性导航技术初传统的三轴加速度、角速度、磁力计外还冗余一颗零偏稳定性为2
°
/h的航向陀螺仪，可在较长时间内实现方向与距离的较小偏移误差，但存在随时间产生的非运动导致位置偏移问题，依旧需要在一定时间内进行坐标的修正。
[0077]
步骤三，识别加工指示信标，定位加工点。
[0078]
单目相机进行图像数据的采集，计算机筛选关键帧是否含有信标图像，识别包含完整加工指示信标的图像帧时，标记当前坐标并储存当前坐标信息。
[0079]
提取视角信标图像帧的视觉信标检测数据，将图像帧转换为灰度图像，通过otsu算法(大津阈值分割法)转换为二值图像，对二值图像使用轮廓发现算法得到轮廓数据。
[0080]
步骤四，选择相应加工工艺。
[0081]
参考附图5所示，基于加工工艺数据库内信标轮廓数据对加工指示信标视觉识别所得数据进行比对，选取信标所指示加工工艺，调用工艺对应子程序。
[0082]
加工指示信标203被划分为田字样的四格，每格有填充颜色和透明两种形式，根据起伏程度，有小到大分为三种规格，分别为低起伏程度只有一格填充颜色，中起伏程度对角两格填充颜色，高起伏程度三格填充颜色。
[0083]
步骤五，完成薄板矫平。
[0084]
参考附图5所示，在实际使用中，电磁加热矫平单次加工可在5-6s时间将金属壁板升温至650-700℃，通过快速温差改变其内应力，单次加工范围为5cm*14cm的圆角矩形。相对于因内应力变化产生不同程度形变的金属薄板，在实际生产中已经总结了针对不同形变程度的加工工艺，通过将单次加工范围所产生的5cm*14cm圆角矩形为基础单元在形变区域内的规则阵列。实测矫平后形变误差《2mm，符合验收要求，实现对相应形变平面的规范化矫平工作流程。
[0085]
子程序为固定工艺流程控制程序，处理器控制电机输出，矫平机器人移动使电磁加热模块移动至指定位置，电磁加热模块通电对下方5cm*14cm金属壁板进行热处理，3mm薄
板选择加工时间为6s，时间结束电磁加热模块断电，单次加工结束。循环上述过程，直至完成单次加工范围在制定区域内的规则阵列。返回信标点，子程序结束。
[0086]
步骤六，消除加工造成的坐标误差。
[0087]
读取步骤三存储坐标信息，消除惯性导航在矫平加工期间产生的坐标误差，继续沿路径循迹。
[0088]
需要指出的是，薄板矫平期间机器人位移直接由子程序内固定参数基于电机自带的编码器反馈信号控制驱动伺服电机实现，可以适用于在加工过程中小范围内低速短距离移动，结束返回信标点误差《5mm，避免了惯性导航模块在时间流程较长的薄板矫平阶段产生非运动导致的位置偏移问题。
[0089]
步骤七，识别坐标修正信标。
[0090]
单目相机进行图像数据的采集，计算机筛选关键帧是否含有信标图像，识别包含完整坐标修正信标的图像帧时，计算机提取视觉信标图像帧的视觉信标检测数据。
[0091]
步骤八，坐标替换消除误差。
[0092]
首先将图像帧转换为灰度图像，通过otsu算法(大津阈值分割法)转换为二值图像，通过发现轮廓函数，对二值图像使用轮廓发现得到轮廓算法，根据二维码三个区域的特征，对轮廓进行面积与比例过滤，对数据码字进行译码，获取字符串信息。
[0093]
例如，二维码解码获得字符串为a03 004x17684 y54236 z00350，则加工区域代号为a03，信标序列号为004，修正点全局坐标为x轴26700、y轴56732、z轴00350。
[0094]
参考附图6，提取二维码解码所得数据，使用数据中三轴绝对坐标替换计算机当前基于初始坐标和惯导数据计算生成的实时相对坐标数据，基于当前所处全局坐标信息完成对坐标初始化，消除惯导带来的累计误差。
[0095]
需要补充说明的是，基于计算与实际使用测得，在实际生产环境下，坐标修正信标的适宜安置的里程距离为20-30m，期间基于惯导模块输出数据计算生成的实时坐标误差《0.05m,满足单目相机识别范围对于区域内信标的检测识别需求。使用测得在完成对单个舱室矫平任务后航向角零偏《1
°
，满足方向确认需求。
[0096]
步骤九，基于图像数据采集情况，执行上述步骤，完成路径遍历。即本区域的形变薄板矫平工作完成。

技术特征：
1.一种船用薄板矫平定位与加工指示系统，包括电磁加热矫平机器人(202)，其特征在于：所述电磁加热矫平机器人(202)的内部安装有惯性导航模块(102)、数据处理与控制总成(104)，前部安装有单目相机(101)、led照明灯(103)，数据处理与控制总成(104)与电磁加热矫平机器人(202)的电磁加热模块总成(105)、驱动电机模块总成(106)分别信号连接，惯性导航模块(102)、单目相机(101)分别与数据处理与控制总成(104)信号连接，待加工平面上间隔设有坐标修正信标(206)和加工指示信标(203)，单目相机(101)对坐标修正信标(206)和加工指示信标(203)进行识别并将信号传递给数据处理与控制总成(104)。2.根据权利要求1所述的一种船用薄板矫平定位与加工指示系统，其特征在于：惯性导航模块(102)为十轴高精度惯导rosimu模块，包括三轴惯性传感器、三轴磁力计以及冗余一轴陀螺仪，三轴惯性传感器根据冗余一轴陀螺仪的信号输出三轴角速度、三轴加速度，三轴磁力计输出三轴磁力计数据，测量地球磁场强度推算磁航向，并分别传输给数据处理与控制总成(104)。3.根据权利要求2所述的一种船用薄板矫平定位与加工指示系统，其特征在于：冗余一轴陀螺仪为一颗零偏稳定性为2
°
/h的航向陀螺仪。4.根据权利要求1所述的一种船用薄板矫平定位与加工指示系统，其特征在于：坐标修正信标(206)为二维码卡片，放置于透明亚克力卡槽内，并通过卡槽后的铷磁铁吸附于待加工金属薄板表面，坐标修正信标(206)至少设有一个，坐标修正信标(206)内二维码含有舱室识别号、信标序列号、定位点三轴坐标的字符串信息。5.根据权利要求1所述的一种船用薄板矫平定位与加工指示系统，其特征在于：加工指示信标(203)为色块信标，通过激光打印于待加工表面需要矫平的位置。6.根据权利要求1所述的一种船用薄板矫平定位与加工指示系统，其特征在于：数据处理与控制总成(104)包括处理器(1041)、存储器(1042)，惯性导航模块(102)、单目相机(101)、电磁加热模块总成(105)、驱动电机模块总成(106)、存储器(1042)分别与处理器(1041)信号连接。7.一种如权利要求1～6任一所述的船用薄板矫平定位与加工指示系统的运作方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：基于待加工平面进行预处理；进入舱室，选定待加工面并设置坐标修正信标(206)，获取待加工金属薄板厚度n，对待加工金属薄板表面平整度进行测量，在起伏大于n-1处按起伏程度设置对应规格的加工指示信标(203)；步骤二：电磁加热矫平机器人(202)基于惯性导航模块(102)实现定位循迹；电磁加热矫平机器人(202)进去舱室工作，惯性导航模块(102)输出实时三轴加速度、三轴角速度与航向零偏角，数据处理与控制总成(104)基于所得数据通过积分算法获取机体运行姿态数据，基于位移量计算机体所处加工域内全局坐标，基于三轴转向角与航向角获得机体方向，结合路径数据实时调整驱动电机模块总成(106)输出量，实现电磁加热矫平机器人(202)实时定位；步骤三：识别加工指示信标(203)，定位加工点；电磁加热矫平机器人(202)沿路径循迹，单目相机(101)进行图像数据的采集，数据处理与控制总成(104)筛选关键帧是否含有信标图像，当识别包含完整加工指示信标(203)的
图像帧时，标记当前坐标并储存当前坐标信息，电磁加热矫平机器人(202)停止沿路径循迹；步骤四：选择相应加工工艺；基于加工工艺数据库内信标轮廓数据对加工指示信标视觉识别所得数据进行比对，选取信标所指示加工工艺，调用工艺对应子程序；步骤五：数据处理与控制总成(104)发出信号给电磁加热模块总成(105)，电磁加热矫平机器人(202)完成薄板矫平；步骤六：消除加工造成的坐标误差；矫平加工完毕后，数据处理与控制总成(104)读取步骤三中存储坐标信息，消除惯性导航模块(102)在矫平加工期间产生的坐标误差，步骤七：电磁加热矫平机器人(202)继续沿路径循迹，当再一次识别到包含完整加工指示信标(203)的图像帧时，重复步骤三～步骤六；步骤八：识别坐标修正信标(206)；单目相机(101)进行图像数据的采集，数据处理与控制总成(104)筛选关键帧是否含有信标图像，当识别包含完整坐标修正信标(206)的图像帧时，数据处理与控制总成(104)提取坐标修正信标(206)信息获取当前固定坐标；步骤九：数据处理与控制总成(104)更新坐标参数以修整累计误差；步骤十：电磁加热矫平机器人(202)继续沿路径循迹，当识别到加工指示信标(203)时，重复步骤三～步骤六；当识别到坐标修正信标(206)时，重复步骤八～步骤九；步骤十一：基于图像数据采集情况，电磁加热矫平机器人(202)完成路径遍历，待加工面的形变薄板矫平工作完成。8.根据权利要求7所述的一种船用薄板矫平定位与加工指示系统的运作方法，其特征在于：在步骤一中，通过人工或平面平整度检测仪器测量形变量，使用光纤激光打标雕刻机选择对应的加工指示信标(203)进行标记。9.根据权利要求7所述的一种船用薄板矫平定位与加工指示系统的运作方法，其特征在于：加工指示信标(203)被划分为田字样的四格，每格有填充颜色和透明两种形式，根据起伏程度，有小到大分为三种规格，分别为低起伏程度只有一格填充颜色，中起伏程度对角两格填充颜色，高起伏程度三格填充颜色。

技术总结
本发明公开了一种船用薄板矫平定位与加工指示系统及其运行方法，系统包括电磁加热矫平机器人，所述电磁加热矫平机器人的内部安装有惯性导航模块、数据处理与控制总成，前部安装有单目相机、LED照明灯，数据处理与控制总成与电磁加热矫平机器人的电磁加热模块总成、驱动电机模块总成分别信号连接，惯性导航模块、单目相机分别与数据处理与控制总成信号连接，待加工平面上间隔设有坐标修正信标和加工指示信标，单目相机对坐标修正信标和加工指示信标进行识别并将信号传递给数据处理与控制总成。本发明具有加工单元独立，抗电磁干扰，便于功能拓展、便于维修调试的特点，大幅减少人力成本，有效提高经济效益。有效提高经济效益。有效提高经济效益。


技术研发人员：许静 李蔚 程诗雅 周元凯 季含宇 左雪 王叶凡 王永康 薛逸然 翁俊杰 曹雯静 顾子鹏
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/25