[發(fā)明專利]一種基于力覺與視覺的避雷器自適應(yīng)尋孔裝配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110509083.7
• 申請(qǐng)日: 2021-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN113284097B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅威;余田甜;鄭先杰;苗力;王越;陳歡;韓銳;樊衛(wèi)華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/181;G06T7/90;H02G13/00;H02G1/04
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 岑丹

本發(fā)明公開了一種基于力覺與視覺的避雷器自適應(yīng)尋孔裝配方法，首先采集避雷器裝配場(chǎng)景的圖像，并進(jìn)行通過(guò)灰度、二值化預(yù)處理；其次提取圖像中的輪廓線，通過(guò)四邊形擬合與橢圓擬合算法確定橫擔(dān)與軸孔的位置；然后根據(jù)軸孔的實(shí)際尺寸計(jì)算像素與物理尺寸之間的映射關(guān)系，并據(jù)此推算橫擔(dān)的實(shí)際尺寸；接著根據(jù)橫擔(dān)尺寸確定避雷器尋孔的軌跡方程，保證軌跡處于橫擔(dān)表面；最后根據(jù)力傳感器數(shù)據(jù)判斷避雷器是否到達(dá)軸孔位置。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)任意尺寸橫擔(dān)上的避雷器尋孔裝配，解決了傳統(tǒng)基于力覺的尋孔方法容易出現(xiàn)避雷器移動(dòng)到橫擔(dān)外部的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人裝配技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于力覺與視覺的避雷器自適應(yīng)尋孔裝配方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)我國(guó)配電網(wǎng)進(jìn)入高速發(fā)展階段，與此同時(shí)配電線路所需的運(yùn)維工作量也大幅增加。更換避雷器是最典型的帶電作業(yè)任務(wù)。目前該工作主要由人工完成，為避免斷電帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)損失，工人需要做好諸多安全措施以進(jìn)行帶電作業(yè)。配電網(wǎng)電壓雖低于輸電網(wǎng)，但是足以對(duì)工人的人身安全造成威脅；而且配電網(wǎng)環(huán)境存在高空、線路復(fù)雜、設(shè)備密集等特點(diǎn)，工人作業(yè)時(shí)面臨著很大的心理壓力和勞動(dòng)強(qiáng)度。總而言之，人工帶電作業(yè)不僅效率低下，而且存在安全隱患。

在進(jìn)行避雷器避雷器裝配任務(wù)時(shí)，需要確定軸孔在橫擔(dān)上的位置。由于視覺系統(tǒng)在此作業(yè)場(chǎng)景中視野被末端夾爪嚴(yán)重遮擋，無(wú)法采集有效的圖像，視覺系統(tǒng)和遙操作都受到了限制，無(wú)法使用。機(jī)器人需要一種智能自主化的避雷器尋孔裝配方法。常見的解決方案是控制機(jī)器人使其末端做螺線運(yùn)動(dòng)，摸索尋找軸孔的位置。橫擔(dān)形狀一般為窄長(zhǎng)形的矩形，且有多種尺寸，傳統(tǒng)的螺線尋孔方法很容易出現(xiàn)避雷器運(yùn)動(dòng)到橫擔(dān)表面以外、落線覆蓋不到軸孔的問(wèn)題，導(dǎo)致裝配作業(yè)失敗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于力覺與視覺的避雷器自適應(yīng)尋孔裝配方法，以解決機(jī)械臂在更換避雷器任務(wù)中，視覺系統(tǒng)受限，無(wú)法為機(jī)器人提供有效目標(biāo)位置信息的問(wèn)題。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：一種基于力覺與視覺的避雷器自適應(yīng)尋孔裝配方法，包括以下步驟：

步驟1、采集橫擔(dān)圖像，所述橫擔(dān)圖像包括橫擔(dān)表面與軸孔；

步驟2、對(duì)橫擔(dān)圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括灰度處理與二值化處理；

步驟3、對(duì)二值化圖像進(jìn)行輪廓提取；

步驟4、對(duì)找到的輪廓分別進(jìn)行橢圓擬合與四邊形擬合；

步驟5、對(duì)找到的四邊形進(jìn)行篩選，排除凹四邊形與非平行四邊形；

步驟6、根據(jù)擬合出的橢圓在圖像中的尺寸與軸孔的實(shí)際尺寸計(jì)算像素與物理尺寸之間的映射關(guān)系，并確定橫擔(dān)表面的實(shí)際尺寸；

步驟7、根據(jù)橫擔(dān)尺寸數(shù)據(jù)確定避雷器尋孔的軌跡方程；

步驟8、觀察力傳感器數(shù)據(jù)，判斷避雷器是否到達(dá)軸孔位置本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1)本發(fā)明是完全自主式的避雷器尋孔裝配方法，不需要預(yù)先給定螺線軌跡，避雷器運(yùn)動(dòng)軌跡可自動(dòng)生成；2)本發(fā)明可以保證避雷器在橫擔(dān)表面運(yùn)動(dòng)，不會(huì)到橫擔(dān)以外的區(qū)域；3)本發(fā)明可以保證避雷器運(yùn)動(dòng)軌跡覆蓋到軸孔。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

圖2為本發(fā)明中采集的橫擔(dān)與軸孔圖像預(yù)處理后的效果。

圖3為本發(fā)明中尋找的輪廓圖。

圖4為本發(fā)明中生成的橢圓螺線。

具體實(shí)施方式

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

步驟1、將采集設(shè)備固定于橫擔(dān)側(cè)面，采集完整的橫擔(dān)圖像，所述橫擔(dān)圖像包括橫擔(dān)表面與軸孔，圖像分辨率為1280*720。