專利名稱：可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視覺機器巡檢系統(tǒng)，特別是一種可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著國家電網(wǎng)2010年智能電網(wǎng)概念的提出以及變電站無人值守的普及，傳統(tǒng)的變電站人工巡視方式已經(jīng)滿足不了變電站大集控發(fā)展的要求，作為集自動化、機械、人工智能、計算機等高新尖端科技的機器巡檢系統(tǒng)巡視值守將是未來的主要發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種在無人值守的變電站對室內(nèi)、外高壓設(shè)備進(jìn)行巡檢，可及時發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備的外部機械或電氣問題，為運行人員提供事故隱患和故障先兆數(shù)據(jù)的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)。一種可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)，包括基站、移動站、基站與移動站之間利用無線網(wǎng)橋連接，所述的基站由上位機系統(tǒng)構(gòu)成，所述的移動站包括移動車體、安裝于車體上的激光傳感器、錄像攝像頭、云臺、機械臂、工控機，所述的移動車體包括底盤，其結(jié)構(gòu)要點在于所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)還包括有定位攝像頭，所述的定位攝像頭安裝于移動車體上錄像攝像頭的視頻死角處，定位攝像頭、錄像攝像頭，激光傳感器分別通過AD轉(zhuǎn)換裝置與工控機相連，工控機通過DA轉(zhuǎn)換裝置分別與底盤、云臺及機械臂相連，在上位機系統(tǒng)中安裝有可將激光傳感器實地掃描生成的文件轉(zhuǎn)化成更直觀明了的文件并可對生產(chǎn)的地圖文件進(jìn)行進(jìn)一步處理的地圖軟處理軟件?？梢苿邮竭h(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)從變電站環(huán)境中讀取地圖環(huán)境、檢測環(huán)境、 定位圖像等信息，通過AD轉(zhuǎn)換裝置傳送至可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)內(nèi)工控機， 工控機通過計算分析得到可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器的實際位置，圖像信息判斷可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器是否到達(dá)預(yù)定位置，控制可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器的行進(jìn)。同時圖像、 錄像信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送至主控端，供用戶進(jìn)行瀏覽、監(jiān)控。可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)通過攜帶的視頻攝像頭進(jìn)行視頻圖像的采集，并將視頻數(shù)據(jù)經(jīng)無線網(wǎng)傳回基站，基站對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測分析，檢測結(jié)果通過無線網(wǎng)發(fā)回云臺命令，對移動站上的攝像頭進(jìn)行控制。對變電站可移動式視覺機器巡檢系統(tǒng)視頻死區(qū)， 采用安裝一定數(shù)量的固定攝像頭進(jìn)行彌補，共同完成對現(xiàn)場運行設(shè)備的外觀檢查。當(dāng)可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)出現(xiàn)在新的未知環(huán)境中時，通過自身攜帶的激光傳感器采集所處環(huán)境信息，對所獲取的環(huán)境信息進(jìn)行分析處理并建立環(huán)境模型和坐標(biāo)系統(tǒng)。所述的地圖處理軟件為mapperf。
所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)移動站的位置和姿態(tài)的控制為在移動站中設(shè)置多個傳感器，并利用傳感器融合技術(shù)來確定移動站的位置與姿態(tài)。將傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)集成到機器巡檢系統(tǒng)的定位系統(tǒng)中是機器巡檢系統(tǒng)位姿控制中的一個重要方向，利用多種傳感器感知數(shù)據(jù)的冗余性、互補性，通過信息融合可得到更全面、更可靠、更準(zhǔn)確的定位方法。所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)移動站的位置的確定還包括綜合激光傳光器掃描到的周圍環(huán)境信息，將掃描信息與先驗信息相匹配，從而得到移動站的精確位置。所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)的圖像處理為采用尺度不變特征變換(SIFT)及匹配技術(shù)進(jìn)行圖像處理，并采用GPU并行計算技術(shù)。采用尺度不變特征變換(SIFT)及匹配技術(shù)進(jìn)行圖像處理，能夠排除亮度、距離、視角等干擾因素，使得對圖像特征進(jìn)行提取的魯棒性和環(huán)境適應(yīng)性大大提高。同時采用GPU 并行計算技術(shù)，能夠很好地解決SIFT變換計算量較大的問題。所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)采用粒子濾波與GPU并行計算相結(jié)合的定位方法來進(jìn)行路徑規(guī)劃。采用粒子濾波與GPU并行計算相結(jié)合的定位方法，即解決了定位精度問題和避免陷入局部最優(yōu)問題，又同時通過并行計算達(dá)到了實時性要求，采用啟發(fā)式搜索算法進(jìn)行路徑規(guī)劃，在理論上確保搜索到最優(yōu)路徑的同時，大大優(yōu)化了計算量，使得路徑規(guī)劃能夠?qū)崟r求解。所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)的底盤為履帶式底盤。選用履帶行走式底盤主要是基于它的驅(qū)動力大(通常每條履帶的驅(qū)動力可達(dá)機重的35%-45%)，接比壓小(40-150kPa)，因而越野性能及穩(wěn)定性好，爬坡能力大(一般為 50%-80%，最大的可達(dá)100%)，就像一道無限延長的軌道一樣，使移動站機器巡檢系統(tǒng)能夠平穩(wěn)、迅速、安全地通過各種復(fù)雜路況。由于接地面積大，所以增大了機器巡檢系統(tǒng)移動站在松軟、泥濘路面上的通過能力，降低了下陷量，且轉(zhuǎn)彎半徑小，靈活性好?？梢苿邮竭h(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)的傳動裝置采用錐齒輪傳動。使用空間齒輪傳動的錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)具有設(shè)計精度高，傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、壽命長，傳動比準(zhǔn)確的優(yōu)點，為移動站機器巡檢系統(tǒng)能準(zhǔn)確到達(dá)指定目標(biāo)點提供必要的機械運動性能保障！
可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸采用CAN總線的方式進(jìn)行傳送。將數(shù)據(jù)傳輸采用CAN總線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信實時性強，自由度尚。綜上所述的，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)如下優(yōu)點
本發(fā)明的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)可以根據(jù)操作人員在基站主控室的任務(wù)操作或預(yù)先設(shè)定的任務(wù)，自動進(jìn)行變電站內(nèi)的全局路徑規(guī)劃，通過攜帶攝像機及其云臺、 激光傳感器，完成變電站設(shè)備的現(xiàn)場監(jiān)視、儀表拍照上傳、機械搖臂的簡單設(shè)備操作等業(yè)務(wù)功能，操作人員只需通過主控室計算機接收到的實時數(shù)據(jù)、圖像等信息即可完成變電站巡視工作。應(yīng)用移動機器巡檢系統(tǒng)進(jìn)行變電站設(shè)備巡檢，可以充分發(fā)揮機器巡檢系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢，支撐并部分代替人工巡檢工作，從而加強對二次設(shè)備的監(jiān)控，有效提升對一次設(shè)備的巡視效果，極大提高集控所快速反應(yīng)能力，真正起到了減員增效的作用，能更快地推進(jìn)變電站無人值守的進(jìn)程?？梢苿邮竭h(yuǎn)程遙控視覺機器的研制與應(yīng)用在無人值守變電站設(shè)備巡檢中具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。


圖1是本發(fā)明實施例的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)的原理框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。實施例1
一種可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)，包括基站、移動站、基站與移動站之間利用無線網(wǎng)橋連接，所述的基站由上位機系統(tǒng)構(gòu)成，所述的移動站包括移動車體、安裝于車體上的激光傳感器、錄像攝像頭、云臺、機械臂、工控機，所述的移動車體包括底盤，所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)還包括有定位攝像頭，所述的定位攝像頭安裝于移動車體上錄像攝像頭的視頻死角處，定位攝像頭、錄像攝像頭，激光傳感器分別通過AD轉(zhuǎn)換裝置與工控機相連，工控機通過DA轉(zhuǎn)換裝置分別與底盤、云臺及機械臂相連，在上位機系統(tǒng)中安裝有可將激光傳感器實地掃描生成的文件轉(zhuǎn)化成更直觀明了的文件并可對生產(chǎn)的地圖文件進(jìn)行進(jìn)一步處理的地圖軟處理軟件。所述的地圖處理軟件為mapperf。所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)移動站的位置和姿態(tài)的控制為在移動站中設(shè)置多個傳感器，并利用傳感器融合技術(shù)來確定移動站的位置與姿態(tài)。所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)移動站的位置的確定還包括綜合激光傳光器掃描到的周圍環(huán)境信息，將掃描信息與先驗信息相匹配，從而得到移動站的精確位置。所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)的圖像處理為采用尺度不變特征變換(SIFT)及匹配技術(shù)進(jìn)行圖像處理，并采用GPU并行計算技術(shù)。所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)采用粒子濾波與GPU并行計算相結(jié)合的定位方法來進(jìn)行路徑規(guī)劃。所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)的底盤為履帶式底盤?？梢苿邮竭h(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)的傳動裝置采用錐齒輪傳動?？梢苿邮竭h(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸采用CAN總線的方式進(jìn)行傳送。本實施例未述部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。
權(quán)利要求
1.一種可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)，包括基站、移動站、基站與移動站之間利用無線網(wǎng)橋連接，所述的基站由上位機系統(tǒng)構(gòu)成，所述的移動站包括移動車體、安裝于車體上的激光傳感器、錄像攝像頭、云臺、機械臂、工控機，所述的移動車體包括底盤，其特征在于所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)還包括有定位攝像頭，所述的定位攝像頭安裝于移動車體上錄像攝像頭的視頻死角處，定位攝像頭、錄像攝像頭，激光傳感器分別通過AD轉(zhuǎn)換裝置與工控機相連，工控機通過DA轉(zhuǎn)換裝置分別與底盤、云臺及機械臂相連，在上位機系統(tǒng)中安裝有可將激光傳感器實地掃描生成的文件轉(zhuǎn)化成更直觀明了的文件，并可對生產(chǎn)的地圖文件進(jìn)行進(jìn)一步處理的地圖軟處理軟件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)，其特征在于所述的地圖處理軟件為mapper3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)，其特征在于所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)移動站的位置和姿態(tài)的控制為在移動站中設(shè)置多個傳感器，并利用傳感器融合技術(shù)來確定移動站的位置與姿態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)，其特征在于所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)移動站的位置的確定還包括綜合激光傳光器掃描到的周圍環(huán)境信息，將掃描信息與先驗信息相匹配，從而得到移動站的精確位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)，其特征在于所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)的圖像處理為采用尺度不變特征變換(SIFT)及匹配技術(shù)進(jìn)行圖像處理，并采用GPU并行計算技術(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)，其特征在于所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)采用粒子濾波與GPU并行計算相結(jié)合的定位方法來進(jìn)行路徑規(guī)劃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任何一項所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)，其特征在于所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)的底盤為履帶式底盤。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)，其特征在于可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)的傳動裝置采用錐齒輪傳動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)，其特征在于可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸采用CAN總線的方式進(jìn)行傳送。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可移動式遠(yuǎn)程遙控視覺機器巡檢系統(tǒng)，包括基站、移動站及兩者的無線網(wǎng)橋，基站由上位機系統(tǒng)構(gòu)成，移動站包括移動車體、激光傳感器、錄像攝像頭、云臺、機械臂、工控機及定位攝像頭，移動車體包括底盤，定位攝像頭安裝于移動車體上錄像攝像頭的視頻死角處。在上位機系統(tǒng)中安裝有地圖軟處理軟件。本發(fā)明的系統(tǒng)可以根據(jù)操作人員在基站主控室的任務(wù)操作或預(yù)先設(shè)定的任務(wù)，自動進(jìn)行變電站內(nèi)的全局路徑規(guī)劃，通過攜帶攝像機及其云臺、激光傳感器，完成變電站設(shè)備的現(xiàn)場監(jiān)視、儀表拍照上傳、機械搖臂的簡單設(shè)備操作等業(yè)務(wù)功能，操作人員只需通過主控室計算機接收到的實時數(shù)據(jù)、圖像等信息即可完成巡視工作。
文檔編號G05B19/418GK102221831SQ20111010222
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者張豐, 陳釗 申請人:福州振源科技開發(fā)有限公司, 福建省電力有限公司福州電業(yè)局