[發明專利]一種基于力覺與視覺的避雷器自適應尋孔裝配方法

有效

• 申請號: 202110509083.7
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113284097B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 羅威;余田甜;鄭先杰;苗力;王越;陳歡;韓銳;樊衛華
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/181;G06T7/90;H02G13/00;H02G1/04
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 岑丹

1.一種基于力覺與視覺的避雷器自適應尋孔裝配方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、采集橫擔圖像，所述橫擔圖像包括橫擔表面與軸孔；

步驟2、對橫擔圖像進行預處理，包括灰度處理與二值化處理；

步驟3、對二值化圖像進行輪廓提取；

步驟4、對找到的輪廓分別進行橢圓擬合與四邊形擬合，具體為：

建立橢圓擬合關系式，具體為：

其中(x₀,y₀)為橢圓中心點坐標，u為橢圓長半軸長，v為橢圓短半軸長，為橢圓長軸與x軸正向的夾角；

在平面坐標系中，橢圓的代數方程為：

Ax²+Bxy+Cy²+Dx+Ey+F＝0

其中A、B、C、D、E、F為橢圓參數，表示成兩個向量相乘的隱式方程為：

f(α，X)＝αX＝Ax²+Bxy+Cy²+Dx+Ey+F＝0

其中，向量α＝[A,B,C,D,E,F],X＝[x²,xy,y²,x,y,1]^T；

使用最小二乘原理來求取最佳擬合參數，設提取出的邊緣點坐標為(x_i,y_i)，i＝1,2,…,m，m≥5為邊緣點的總個數，將f(α，X_i)視作(x_i,y_i)到隱式方程f(α，X)＝0的代數距離，則構造目標函數為：

根據最小二乘法原理，橢圓擬合問題即可轉化為求解g的最小值問題；由極值原理可知，當g(A,B,C,D,E,F)取得最小值時必然滿足

求解上式得到橢圓參數A、B、C、D、E、F的值；

步驟5、對找到的四邊形進行篩選，排除凹四邊形與非平行四邊形；

步驟6、根據擬合出的橢圓在圖像中的尺寸與軸孔的實際尺寸計算像素與物理尺寸之間的映射關系，并確定橫擔表面的實際尺寸；

步驟7、根據橫擔尺寸數據確定避雷器尋孔的軌跡方程；

步驟8、觀察力傳感器數據，判斷避雷器是否到達軸孔位置。

2.根據權利要求1所述的基于力覺與視覺的避雷器自適應尋孔裝配方法，其特征在于，步驟1中采集的橫擔圖像尺寸為1280*720，采集設備固定于橫擔側面。

3.根據權利要求1所述的基于力覺與視覺的避雷器自適應尋孔裝配方法，其特征在于，步驟2中對圖像進行預處理，具體包括以下步驟：

步驟2-1、采用加權平均算法進行灰度化處理，根據RGB三通道的重要性及相關指標，將三個分量以不同的權值進行加權平均，具體為：

Gray(i,j)＝0.299*R(i,j)+0.578*G(i,j)+0.114*B(i,j)

其中，Gray(i,j)、R(i,j)、G(i,j)、B(i,j)分別為像素點(i,j)的灰度與三原色值；

步驟2-2、采用迭代法確定閾值，對圖像進行二值化，具體為：

步驟2-2-1、找出圖像的最大和最小灰度值，分別記為R_max和R_min，令閾值T＝(R_max+R_min)/2；

步驟2-2-2、根據閾值T將圖像分成兩個區域R₁和R₂；

步驟2-2-3、分別求出兩個區域的平均灰度值μ₁和μ₂；

步驟2-2-4、更新閾值T＝(μ₁+μ₂)/2；

步驟2-2-5、重復步驟2-2-1～2-2-4，直到閾值T不再變化。

4.根據權利要求1所述的基于力覺與視覺的避雷器自適應尋孔裝配方法，其特征在于，步驟3中對二值化圖像進行輪廓提取，具體包括以下步驟：

步驟3-1、利用非極大值抑制算法對二值化圖像做細化處理，得到單像素邊緣圖像；

步驟3-2、對步驟3-1的結果提取像素值突變的點集作為輪廓。