[發明專利]基于激光slam與視覺的電纜損壞檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 202010733439.0
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN112113605A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 賴嘉駿;張學習;溫振威;程健明
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 張生梅

本發明的目的在于提供一種基于激光slam與視覺的電纜損壞檢測方法及裝置，其特征在于：用Cartographer包對電纜管道內部進行導航以及建圖，記錄電纜的溫度、磁場信息以及圖像信息，對電纜的損壞點進行檢測；通過YoloV3 LA算法，對損壞點進行精確定位，并以坐標向量及圖片的形式記錄信息；將檢修過程中的數據記錄在本地硬盤中，在完成檢修后再進行進一步的信息提取。本發明由于引入了Yolo v3 LA算法，相對于現有救援機器人制作成本低廉、技術實現可行性高，在使用中，操作人員可以遠程操控本發明所述裝置進行檢修巡邏并獲得實時數據，無需親自進入管道。

技術領域

本發明涉及機器視覺領域，特別是一種基于激光slam與視覺的電纜損壞檢測方法及裝置。

背景技術

隨著城市電纜管道覆蓋面不斷擴大,為保證城市供電可靠性,電纜管道的巡視維修工作水平需要不斷提高。

對于電纜管道中的故障,主要是由堆積在管道內的各種雜物引起。為了解決電纜線路檢修不便以及消除存在的安全隱患,現實中主要有兩種辦法:潛望鏡法和機器人法。對于潛望鏡法,就是將頂部裝有探頭的長桿深入電纜管道,這種裝置雖然簡單,但操作不靈活,耗費大量人力物力。相比而言，機器人法操作簡便，是一種更加智能化的方法。

管道機器人是一種新型機器人，可沿著管道內外行走，還能攜帶各種傳感器來進行完成管道內外作業的機電一體化系統。在電纜管道中，機器人往往需要在能夠通過復雜地形環境的同時完成電纜檢測任務，這就給機器人的機械結構設計和軟件算法設計帶來了極大的挑戰。

目前電纜管道的檢修工作主要是人工完成，但是管道內的環境惡劣，對檢修工人的安全有一定的隱患，甚至有一些地方工人無法進入。

一種成本低廉、檢測準確的電纜損壞檢測方法及裝置亟待研發。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于激光slam與視覺的電纜損壞檢測方法及裝置，能夠簡化算法，使整機價格降低，從而提升電纜管道機器人的使用范圍。

本發明的技術方案是：一種基于激光slam與視覺的電纜損壞檢測方法，其特征在于：用Cartographer包對電纜管道內部進行導航以及建圖，記錄電纜的溫度、磁場信息以及圖像信息，對電纜的損壞點進行檢測；通過YoloV3 LA算法，對損壞點進行精確定位，并以坐標向量及圖片的形式記錄信息；將檢修過程中的數據記錄在本地硬盤中，在完成檢修后再進行進一步的信息提取。

所述“用Cartographer包對電纜管道內部進行導航以及建圖”具體為：預先設定用于初始化柵格的尺寸，由柵格的占有概率值來代表所有落到該柵格內的測距前端數據；根據二階導數矩陣和目標函數的負梯度構造電纜管道搜索方向：利用高斯-牛頓方法對采集的電纜的溫度、磁場信息以及圖像信息數據進行掃描匹配，并對激光雷達數據進行處理，融合為全局環境地圖。

所述“預先設定用于初始化柵格的尺寸，由柵格的占有概率值來代表所有落到該柵格內的測距前端數據”的具體步驟為：從當前所在坐標開始，每次都以預先設定的柵格為單位向四周擴散，直到平面內鋪滿這種柵格；將激光雷達的實時數據落到相應的柵格內，由柵格的占有概率值來代表所有落到該柵格內的測距前端數據。

一種基于激光slam與視覺的電纜損壞檢測裝置，其特征在于，包括：采集模塊，用于采集電纜的溫度、磁場以及采集模塊行進的距離數據；

載具，與所述采集模塊連接，用于裝載所述采集模塊在電纜管道內移動；

CPU模塊，與所述載具和所述采集模塊電性連接，用于采集所述采集模塊的數據并控制所述載具移動；

圖像采集模塊，與所述CPU模塊電性連接，用于采集電纜管道內的圖像數據；

工控機，與所述CPU模塊連接，用于向所述CPU模塊發送控制指令并進行 YoloV3LA算法，確定損壞位置；