[發明專利]一種軌道車輛轉向架斜楔支撐機器人搖枕孔定位方法

在審

• 申請號: 202210904733.2
• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號: CN115026839A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 劉桓龍;魏濤;田昊
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 唐山永和專利商標事務所 13103
• 代理人: 明淑娟

本發明公開了一種軌道車輛轉向架斜楔支撐機器人搖枕孔定位方法，包括開啟工業相機采集圖片，啟動目標檢測算法，判斷是否檢測到兩個搖枕孔，若沒有則重復目標檢測流程，若有檢測到，則進入下一步，對得到的兩個搖枕孔檢測邊界框進行裁剪、灰度圖轉化以及二值化處理、迭代的開運算及邊緣輪廓生成，獲取最大面積的輪廓所對應的最大內切圓半徑以及圓心，所得圓心便是兩個搖枕孔的幾何中心，將幾何中心的像素坐標換算至真實坐標，機器人模塊在PLC指令下完成相應的斜楔固定動作。本發明使用視覺傳感器，利用了基于深度學習的目標檢測算法，實現了對于搖枕孔的智能定位。

技術領域

本發明涉及交通運輸技術，確切地說是一種軌道車輛轉向架斜楔支撐機器人搖枕孔定位方法。

背景技術

轉向架是軌道車輛結構中重要的部件之一，轉向架的各種參數也直接決定了車輛的穩定性和車輛乘坐的舒適性。

在轉向架檢修過程中，需要對轉向架的減振裝置進行拆卸，主要是拆卸枕簧和斜楔，拆卸的主要過程為將斜楔向上頂升最高處并對其進行固定，使斜楔與枕簧分離，再將枕簧搬倒，使枕簧與機架分離，實現枕簧的拆卸，然后解除對斜楔的固定，斜楔向下掉落，從原枕簧所在的空間拿出，完成斜楔的拆卸。

目前，在對轉向架的減振裝置進行拆卸時，通常采用人工搬動的方式取放枕簧，但是每一個枕簧的重量在10kg以上，勞動強度非常大，而且效率低下，同時容易出現因為手滑、脫力而導致枕簧拆卸過程中出現傷人事故。

同時，目前在轉向架拆卸作業線上，也具有轉向架減振裝置拆卸機器人系統，用于對轉向架的減振部分進行自動拆卸，降低勞動強度，提高工作效率，避免出現安全事故。轉向架減振裝置拆卸機器人系統中的轉向架斜楔支撐機器人用于對斜楔進行支撐固定，通過斜楔支撐機器人末端支撐桿插入搖枕孔將斜楔頂升至最高處，實現斜楔與枕簧分離。然而，由于此類鑄造所成的搖枕工藝孔存在公稱尺寸不準確、形狀不確定等問題，當前缺少對搖枕孔進行智能定位，實現斜楔固定自動化的方法，去代替人工作業或者現有的作業方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種軌道車輛轉向架斜楔支撐機器人搖枕孔定位方法，在視覺系統完成定位后，對齊并穿過搖枕孔，將斜楔抬起，從而最終完成減振裝置的安裝。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術手段：

一種軌道車輛轉向架斜楔支撐機器人搖枕孔定位方法，所述的定位方法通過定位系統完成，定位系統包括機器人模塊、PLC、工控機、視覺系統模塊、通信模塊以及圖像采集模塊，圖像采集模塊設有工業相機，包括以下步驟：

（1）通過圖像采集模塊中的工業相機采集帶有搖枕孔的特征的圖像，采集的圖像傳輸給視覺系統模塊；

（2）視覺系統模塊采用深度學習目標檢測算法對圖像進行搖枕孔檢測，獲得兩個搖枕孔目標邊界框，將邊界框內部感興趣區域進行裁剪，得到的兩個搖枕孔感興趣區域圖像；若該步驟未檢測到兩個搖枕孔，則微調相機拍攝位置重新啟動目標檢測算法，直至檢測到兩個搖枕孔再繼續進行下一步驟；

（3）視覺系統模塊對搖枕孔感興趣區域圖像進行灰度轉化及二值化處理，得到二值化圖像；

（4）視覺系統模塊對二值化圖像進行兩次迭代的形態學圖像開運算，得到消除噪點的圖像；

（5）視覺系統模塊采用輪廓查找函數對步驟（4）消除噪點的圖像進行搖枕孔輪廓生成，得到搖枕孔邊緣輪廓生成的圖像；

（6）根據步驟（5）得到的圖像，視覺系統模塊針對生成的搖枕孔邊緣輪廓結合最大值、最小值位置求解函數cv2.minMaxLoc()進行最大面積輪廓所對應的內切圓直徑及圓心坐標的獲取，得到的最大內切圓圖像；

（7）視覺系統模塊通過標定獲取圖像平面上像素值對應的實際物理值，將搖枕孔中心像素坐標轉換成世界坐標系下的坐標值，通過通訊模塊向PLC和機器人模塊發送世界坐標系下的坐標值數據，用于控制機器人的運動，從而完成斜楔固定流程。