[發明專利]一種復雜環境下的帶電作業機器人線纜定位方法

有效

• 申請號: 201910389987.3
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110120074B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 劉召;張黎明;耿美曉;郭新;項添春;張志朋;張昕;劉文韜;王立國;張煒;陳洪安
• 申請（專利權）人: 清研同創機器人（天津）有限公司;國網天津市電力公司
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06T1/00;G06T7/593;G03B11/04
• 代理公司: 天津濱?？凭曋R產權代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

1.一種復雜環境下的帶電作業機器人線纜定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)將作業平臺移動到線纜附近，所述平臺上的作業機器人的雙目相機采集線纜圖像；

(2)利用所述雙目相機所采集的圖像，獲得目標作業點的空間姿態信息，轉至步驟(6)；

(3)若無法獲得目標作業點的空間姿態信息，則判斷環境復雜度；

(4)若為非復雜環境，則人工選取圖像中的作業區域，從而獲取目標作業點的空間姿態信息；

若為復雜環境，則通過激光發射器在線纜上選取兩個激光端點A、B；

(5)步驟(4)所述的兩個端點的中心點即為目標作業點C，根據C點的空間坐標，以及A、B點所描述的空間向量，從而獲得目標作業點的空間姿態信息；

(6)操作人員確認姿態信息后，將確認信息發送至機器人控制系統，進行帶電作業；步驟(3)中，判斷環境復雜度的方法包括如下步驟：

(31)利用圖像的灰度級直方圖的二階矩陣計算紋理復雜度T及平均灰度m；

(32)若紋理復雜度T小于設定閾值，則為非復雜背景；若其大于設定閾值，則為復雜背景；

(33)獲取采集圖像的亮度分布，根據步驟(31)所述平均灰度進行二值化處理；

(34)灰度值大于平均灰度值且大于220的像素灰度值設為255，若小于平均灰度值或小于220的像素灰度值像素灰度值為0；

(35)統計灰度值為255的像素面積，若大于整圖面積的1/5，則為復雜光照；若小于，則為非復雜光照；

(36)若采集環境包括復雜光照或復雜背景，則為復雜環境；非復雜光照且非復雜背景則為非復雜環境。

2.根據權利要求1所述的一種復雜環境下的帶電作業機器人線纜定位方法，其特征在于：步驟(1)所述作業平臺移動到線纜的下方，所述機器人的雙目相機的基線方向與線纜方向相垂直；所述線纜覆有黑色表層，所述雙目相機固定于機器人的一端，其鏡頭前設有濾光片。

3.根據權利要求2所述的一種復雜環境下的帶電作業機器人線纜定位方法，其特征在于：所述濾光片為紅光帶通濾光片，波長為625nm～665nm紅光高透。

4.根據權利要求3所述的一種復雜環境下的帶電作業機器人線纜定位方法，其特征在于：所述濾光片的波長為650nm紅光高透。

5.根據權利要求1所述的一種復雜環境下的帶電作業機器人線纜定位方法，其特征在于：所述激光發射器為波長650nm、可調節焦距式激光發射器。

6.根據權利要求2所述的一種復雜環境下的帶電作業機器人線纜定位方法，其特征在于：步驟(2)中，獲得目標作業點的空間姿態信息方法包括如下步驟：

(21)根據雙目相機的任意一側采集圖像，提取灰度圖；

(22)根據步驟(21)所生成的灰度圖，獲得邊緣圖，從而得到圖像內直線分布；

(23)去除直線分布內的錯誤直線以及重合直線，由正確的直線組成線纜圖；

(24)通過步驟(23)所獲得線纜圖任一范圍的兩個測量端點a、b坐標，以及雙目相機的立體匹配獲得視差圖，獲得測量端點a、b的三維坐標；

(25)以步驟(24)所述兩端點的中心點作為目標作業點，將兩端點描述為目標作業點的方向向量，獲得目標作業點的空間姿態信息。

7.根據權利要求2所述的一種復雜環境下的帶電作業機器人線纜定位方法，其特征在于：步驟(24)中，立體匹配的計算步驟為：

(241)在定位前對雙目相機的焦距、基線長度內、外參數進行標定，獲得兩臺相機的內參數矩陣、畸變矩陣，以及兩臺相機的外參數，即旋轉矩陣、平移矩陣；

(242)根據雙目相機內、外參數進行畸變校正，并進行立體校正，使兩幅圖像完成行對準；

(243)對行對準的兩幅圖像通過匹配算法，獲得視差圖；

(244)根據視差圖與相機內、外參數，獲得任意點的三維坐標。