基于高壓帶電作業(yè)機(jī)器人的跌落開關(guān)更換控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器視覺領(lǐng)域，尤其涉及一種基于高壓帶電作業(yè)機(jī)器人的跌落開關(guān)更換控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的電力設(shè)備維修需要人工近距離接觸設(shè)備，這樣不僅威脅施工人員的人身安全，且效率低下。隨著人工智能、機(jī)器視覺等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，各種高危環(huán)境中的作業(yè)已開始由機(jī)器人替代，高壓輸電線路的設(shè)備維護(hù)亦可以利用高壓帶電作業(yè)機(jī)器人完成。
[0003]跌落開關(guān)是高壓輸電線路中必不可少的器件，當(dāng)線路中的電流過(guò)大，跌落開關(guān)中的熔絲將會(huì)因電流過(guò)大而發(fā)熱熔斷，以達(dá)到保護(hù)線路的目的。通常，跌落開關(guān)熔斷后需要人工更換維護(hù)，這樣不僅效率低下，而且施工人員在在高壓帶電線路上施工存在安全隱患。人工智能、機(jī)器視覺等技術(shù)可使機(jī)器人具有人類的部分智能，可使機(jī)器人代替施工人員在危險(xiǎn)的環(huán)境中高效、快速地完成施工任務(wù)。但是，針對(duì)更換高壓輸電線路中跌落開關(guān)的高壓帶電作業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的相關(guān)研宄尚存在空白。
[0004]由于通常使用的跌落開關(guān)螺栓頂端的外徑與螺栓孔的內(nèi)徑相差極小，因此即使螺栓與螺栓孔的位置相差I(lǐng)mm時(shí)也不能成功固定跌落開關(guān)。因此，利用機(jī)器視覺、人工智能等技術(shù)更換跌落開關(guān)時(shí)，需要準(zhǔn)確將跌落開關(guān)上的螺栓孔與固定支架上的螺栓孔對(duì)齊，并且將螺栓準(zhǔn)確的伸入到螺栓固定孔中才能順利完成更換跌落開關(guān)的任務(wù)。
[0005]另外，在使用機(jī)器視覺、人工智能等技術(shù)固定跌落開關(guān)整個(gè)操作過(guò)程中需要根據(jù)攝像機(jī)獲取的圖像計(jì)算出當(dāng)前螺栓的位置及其相對(duì)傾斜方向，以便及時(shí)調(diào)整機(jī)械臂抓取的螺栓的位姿及位置。螺栓在攝像機(jī)中所表現(xiàn)出的灰度特征與周圍的環(huán)境中其他高壓電設(shè)施極為相似，且攝像機(jī)所呈現(xiàn)出的螺栓將有可能丟掉其自身螺紋所體現(xiàn)出的特有的紋理信息，這就增加了跟蹤定位螺栓的難度。
[0006]經(jīng)過(guò)以上分析，智能電力設(shè)備高壓帶電作業(yè)機(jī)器人在控制更換跌落開關(guān)時(shí)存在以下問(wèn)題:
[0007](I)機(jī)械臂夾取的螺栓在攝像機(jī)捕獲的圖像中所表現(xiàn)出灰度與周圍的其他電力設(shè)備、支架等極為相似，這使控制系統(tǒng)不宜實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤。
[0008](2)螺栓在攝像機(jī)獲取的圖像中相對(duì)較小，將會(huì)丟失自身螺紋形成的紋理信息，增加了控制系統(tǒng)跟蹤定位螺栓的難度。
[0009](3)螺栓的外徑與螺栓孔內(nèi)徑極為接近，不易準(zhǔn)確控制螺栓伸入到螺栓孔徑中?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供了一種基于高壓帶電作業(yè)機(jī)器人的跌落開關(guān)更換控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制機(jī)械臂自動(dòng)更換高壓輸電線路中的跌落開關(guān)，避免了施工人員直接在高壓帶電線路上施工帶來(lái)的危險(xiǎn)。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0012]一種基于高壓帶電作業(yè)機(jī)器人的跌落開關(guān)更換控制系統(tǒng)，包括:
[0013]高壓帶電作業(yè)機(jī)器人控制單元:用于接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)并向機(jī)械臂控制單元發(fā)送控制命令；
[0014]機(jī)械臂控制單元:用于控制高壓帶電作業(yè)機(jī)器人的機(jī)械臂通過(guò)旋緊或旋出帶有標(biāo)識(shí)的螺栓更換跌落開關(guān)；
[0015]視覺模塊:用于獲取機(jī)械臂前端的圖像并將圖像傳送至圖像數(shù)據(jù)處理中心；
[0016]目標(biāo)跟蹤模塊:用于利用獲取的圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前感興趣目標(biāo)的移動(dòng)位置；
[0017]圖像數(shù)據(jù)處理中心:用于對(duì)視覺模塊采集到的圖像進(jìn)行處理，根據(jù)圖像信息跟蹤機(jī)械臂移動(dòng)的位置以及需要更換的跌落開關(guān)的位置；
[0018]所述高壓帶電作業(yè)機(jī)器人控制單元分別與圖像數(shù)據(jù)處理中心和機(jī)械臂控制單元連接，所述圖像數(shù)據(jù)處理中心與視覺模塊、目標(biāo)跟蹤模塊分別連接，所述視覺模塊與目標(biāo)跟蹤模塊連接，所述機(jī)械臂控制單元控制機(jī)器人機(jī)械臂完成更換跌落操作。
[0019]所述視覺模塊包括:光軸交叉雙目攝像機(jī)和圖像采集卡；
[0020]光軸交叉雙目攝像機(jī)設(shè)置在機(jī)械臂前端用于獲取機(jī)械臂前端的圖像以模擬人眼的雙目視覺功能，圖像采集卡用于將雙目攝像機(jī)輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成可運(yùn)用計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理的數(shù)字信號(hào)，所述圖像采集卡至少為兩通道。
[0021]所述帶有標(biāo)識(shí)的螺栓兩端涂有醒目的標(biāo)記色，在所述標(biāo)記色之間添加螺紋的紋理信息。
[0022]所述螺紋的紋理信息為在所述標(biāo)記色之間添加粗細(xì)及間隔不同的條紋，或其他具有顏色信息的紋理。
[0023]本實(shí)用新型的有益效果:
[0024]1、利用本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精確控制機(jī)械臂更換高壓輸電線路中的跌落開關(guān)，利用目標(biāo)跟蹤模塊跟蹤定位帶有標(biāo)識(shí)信息的螺栓位置，進(jìn)而控制機(jī)械臂準(zhǔn)確的識(shí)別螺栓位置并通過(guò)旋進(jìn)或旋出螺栓實(shí)現(xiàn)跌落開關(guān)的自動(dòng)更換。
[0025]2、通過(guò)將螺栓頂端設(shè)置成錐形，便于將螺栓頂端深入到螺栓孔，即使螺栓的定位存在幾毫米的差別，仍能通過(guò)控制系統(tǒng)將螺栓深入到螺栓固定孔內(nèi)，降低了將螺栓深入到螺栓孔的難度。
[0026]3、通過(guò)在螺栓的兩端增加顏色標(biāo)記，可以在背景中突出螺栓，便于利用顏色信息跟蹤出螺栓的位置，同時(shí)利用兩邊標(biāo)記的顏色信息可確定出螺栓的長(zhǎng)度。
[0027]4、由于攝像機(jī)所獲取到的螺栓極有可能丟失螺栓的螺紋所表現(xiàn)出的紋理信息，因此在顏色標(biāo)記的中間添加紋理信息。由此，攝像機(jī)所捕獲到螺栓將體現(xiàn)出明顯的顏色信息與紋理信息，有利于螺栓的定位與跟蹤。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本實(shí)用新型機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本實(shí)用新型螺栓頂端的加工示意圖；
[0031]圖4為本實(shí)用新型螺栓兩端標(biāo)記示意圖；
[0032]圖5為本實(shí)用新型螺栓紋理標(biāo)記示意圖；
[0033]其中，1.高壓帶電作業(yè)機(jī)器人控制單元，2.機(jī)械臂控制單元，3.圖像數(shù)據(jù)處理中心，4.視覺模塊，5.目標(biāo)跟蹤模塊，6.交叉雙目攝像機(jī)，7.跌落開關(guān)，8.機(jī)械臂，9.帶有