Uncertainty-Aware Laser Stripe Segmentation With Nonlocal Mechanisms for Welding Robots

机器人 焊接 分割 激光器 人工智能 计算机科学 计算机视觉 材料科学 光学 物理 复合材料
作者
Yixiang Dai,Siang Chen,Tianyu Sun,Zimo Fan,C. Zhang,Xiaobing Feng,Guijin Wang
出处
期刊:IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:74: 1-12 被引量:2
标识
DOI:10.1109/tim.2025.3547100
摘要

The line-structured-light system has been widely adopted for weld seam reconstruction and tracking in intelligent welding robots. However, extracting projected laser stripes from captured images remains a significant challenge due to the presence of intense noises in welding environments. In this work, we propose an a uncertainty-aware nonlocal laser stripe segmentation network (UNLS-Net) to achieve precise laser stripe extraction under real-world, challenging welding conditions. The proposed framework designs an uncertainty-aware policy that refines coarse segmentation results using combined epistemic-aleatoric uncertainty maps. In addition, nonlocal attention modules are incorporated to enhance spatial correlation, thereby preserving the continuity of laser stripes. Comprehensive experiments are conducted on our large-scale, shape-diverse laser stripe dataset comprising 3136 welding images with varying weld seam geometries, sizes, and noise profiles. The proposed method demonstrates superior performance compared to existing segmentation approaches, achieving significant improvements in both laser stripe continuity and denoising effectiveness.

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