一种核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统及其实现方法，本发明专利技术包括四绳驱动机器人和图像识别服务器，本发明专利技术通过四绳驱动机器人攀爬核岛厂房的墙面并采集核岛厂房的墙面的图像，然后通过图像识别服务器识别墙面的缺陷，四绳驱动机器人根据图像识别服务器的识别结果对墙面进行修复，使得核岛厂房的墙面的修复工作，无需人工参与，使用本发明专利技术不仅节省人力，还避免了工人进入辐射区，保障了工人的生命健康；同时，本发明专利技术可以实现不间断的外墙修复，并且可以在高辐射区进行作业，工作效率高。本发明专利技术可以广泛应用于核电工业领域。

An automatic repair system for bare concrete wall of nuclear island workshop and its realization method

The invention discloses an automatic restoration system for a clear water concrete wall surface of a nuclear island workshop and its realization method. The invention includes a four rope driving robot and an image recognition server. The invention is to climb the wall surface of the nuclear island factory building through a four rope driving robot and collect the image of the wall surface of the nuclear island factory building, and then through the image identification server. To identify the defects of the wall, the four rope driven robot can repair the wall according to the recognition result of the image recognition server, so that the repair work of the wall surface of the nuclear island workshop is not required manually. The use of the invention not only saves manpower, but also avoids the workers entering the radiation area, and ensures the workers' life and health; at the same time, it is the present hair. Ming can realize uninterrupted external wall repair, and can operate in high radiation area with high efficiency. The invention can be widely applied to the field of nuclear power industry.

【技术实现步骤摘要】
一种核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统及其实现方法
本专利技术涉及核电工业领域，尤其是一种核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统及其实现方法。
技术介绍
随着能源需求日益旺盛，越来越多的核电站拔地而起，而核电站核电厂内部有交织如网、总长度达数十公里的配管，犹如人体的血管。不管是哪一种配管，只要有一条破损，就可能导致核电厂整体引发重大事故。目前的配管主要通过金属支架安装在墙面上，核电运转时，它们会不停震动，长期摇晃下来，原本金属支架将逐渐松脱，配管成为悬吊状态；核岛外厂房墙面的清水混凝土也会随着时间老化，甚至脱落。在保养不足的情况下，如果遇到地震灾害后果将不堪设想。目前核电厂的维护和是故意处理主要靠人去完成。而这些包围在重重护具底下的工人，必须在核辐射的心理压力下工作，因此绝大多数工人无法维持好的作业品质。以最基本的锁螺丝为例，在作业前工程师一定会告诫工人“锁对角才会紧，辐射才不会外泄”，但是工人在充满核辐射的危险区内工作，内心想着的都是在警铃响起前赶紧离开，根本不会管作业标准。有一次在日本福岛，运行中的核电机组一根位于高辐射区的螺栓松了，为了拧紧该螺栓，厂方不得不安排三十个工人轮番冲上去拧，每人只能工作几秒钟，有些人甚至扳手还没拿到时间就到了。结果为了这螺栓，厂方竟动用了160人次。同样，在核电站的核岛厂房的墙面修复工作中，目前也是主要靠人工维护，维护过程中工人需要搭建手脚架，这样的维护方法不仅工作效率低、浪费人力，而且还可能危害工人生命健康。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于：提供一种高效和节省人力的核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统。本专利技术的另一个目的在于：提供一种高效和省人力的核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统的实现方法。本专利技术所采取的第一种技术方案是：一种核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统，包括：图像识别服务器，用于进行图像处理和识别核岛厂房的墙面需要修复的位置，并产生控制信号；四绳驱动机器人，用于攀爬核岛厂房的墙面、采集核岛厂房墙面的图像以及根据图像识别服务器的控制信号修复核岛厂房的墙面；所述四绳驱动机器人包括：末端执行器，用于拍摄图像和将拍摄到的图像传输至图像识别服务器，以及根据图像识别服务器的控制信号对核岛厂房的墙面进行修复；驱动装置，用于控制末端执行器的移动，所述驱动装置包括四根绳索以及安装在同一平面上的四个电机，每个电机通过一根绳索与末端执行器连接，各所述电机通过绳索协同控制末端执行器在所述平面上移动；所述图像识别服务与末端执行器连接，所述末端执行器与驱动装置连接。进一步，所述末端执行器包括控制模块、图像采集模块和外墙修复装置，所述控制模块用于与图像识别服务器通信以及控制驱动装置、图像采集模块和外墙修复装置，所述图像采集模块用于采集核岛厂房墙面的图像，所述外墙修复装置用于墙面打磨、墙面清洗和硅烷浸渍施工，所述控制模块的输出端分别与驱动装置的输入端和外墙修复装置的输入端连接，所述控制模块分别与图像识别服务器和图像采集模块连接。进一步，所述外墙修复装置包括打磨工具、吸尘工具、清洗工具和硅烷喷涂工具，所述打磨工具的输入端、吸尘工具输入端、清洗工具输入端和硅烷喷涂工具的输入端均与控制模块的输出端连接。进一步，所述末端执行器的中心安装有旋转装置，所述旋转装置用于驱动末端执行器绕垂直于电机所在平面的轴向旋转，所述旋转装置的输入端与控制模块的输出端连接。本专利技术所采用的第二种技术方案是：一种核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统的实现方法，包括以下步骤：四绳驱动机器人按照预设路线攀爬核岛厂房的墙面，并实时采集核岛厂房的墙面的图像，并将采集到的图像传输至图像识别服务器；图像识别服务器对四绳驱动机器人所采集的图像进行图像处理，并识别核岛厂房的墙面需要修复的位置，并产生控制信号；四绳驱动机器人根据图像识别服务器的控制信号对核岛厂房的墙面需要修复的位置进行修复。进一步，所述图像识别服务器对四绳驱动机器人所采集的图像进行图像处理，并识别核岛厂房的墙面需要修复的位置，并产生控制信号，这一步骤包括：图像识别服务器对四绳驱动机器人所采集的图像进行图像滤波处理，得到待测图像；图像识别服务器通过子图像的灰度差特征和彩色直方图特征对待测图像进行缺陷检测，并根据缺陷检测的结果产生控制信号。进一步，所述图像识别服务器通过子图像的灰度差特征和彩色直方图特征对待测图像进行缺陷检测，并根据缺陷检测的结果产生控制信号，这一步骤包括：使用无缺陷的墙面图像对图像识别服务器进行训练，获取无缺陷的墙面图像的子图像的平均灰度差的平均值、无缺陷的墙面图像的子图像的灰度标准差的平均值以及无缺陷的墙面图像的彩色直方图的数据平均值；图像识别服务器计算待测图像的子图像的平均灰度差、待测图像的子图像的灰度标准差以及待测图像的彩色直方图的数据；图像识别服务器将待测图像的子图像的平均灰度差、待测图像的子图像的灰度标准差以及待测图像的彩色直方图的数据分别与无缺陷的墙面图像对应的参数平均值进行比较，得到比较结果；图像识别服务器根据比较结果判断待测图像的缺陷情况，并产生控制信号。进一步，所述子图像的平均灰度差的计算公式如下：其中，表示图像所包含的子图像的平均灰度差，Bij表示图像的所有子图像中灰度值总和最大值与最小值的差值，Nsh表示图像在高度方向上的有效子图像的个数，Nsw表示图像在宽度方向上的有效子图像的个数，i表示图像在高度方向上的第i个子图像，j表示图像在宽度方向上的第j个子图像。进一步，所述子图像的灰度标准差的计算公式如下：其中，σB表示图像所包含的子图像的灰度标准差，表示图像所包含的子图像的平均灰度差，Bij表示图像的所有子图像中灰度值总和最大值与最小值的差值，Nsh表示图像在高度方向上的有效子图像的个数，Nsw表示图像在宽度方向上的有效子图像的个数，i表示图像在高度方向上的第i个子图像，j表示图像在宽度方向上的第j个子图像。进一步，所述图像识别服务器根据比较结果判断待测图像的缺陷情况，并产生控制信号的步骤具体为：图像识别服务器根据比较结果判断图像是否存在缺陷，若待测图像的子图像的平均灰度差、灰度标准差，以及待测图像的彩色直方图数据，与无缺陷的墙面图像对应的参数平均值的差均在设定阈值范围内，则判定该图像不存在缺陷；反之，则判定该图像存在缺陷；图像识别服务器根据判断的结果产生控制信号。本专利技术系统的有益效果是：包括图像识别服务器和四绳驱动机器人，本专利技术通过四绳驱动机器人攀爬核岛厂房的墙面并采集核岛厂房的墙面的图像，然后通过图像识别服务器识别墙面的缺陷，四绳驱动机器人根据图像识别服务器的识别结果对墙面进行修复，使得核岛厂房的墙面的修复工作，无需人工参与，使用本系统不仅节省人力，还避免了工人进入辐射区，保障了工人的生命健康；同时，本系统可以实现不间断的外墙修复，并且可以在高辐射区进行作业，工作效率高。本专利技术方法的有益效果是：包括四绳驱动机器人按照预设路线攀爬核岛厂房的墙面，并实时采集核岛厂房的墙面的图像，并将采集到的图像传输至图像识别服务器；图像识别服务器对四绳驱动机器人所采集的图像进行图像处理，并识别核岛厂房的墙面需要修复的位置，并产生控制信号；和图像识别服务器将控制信号发送至四绳驱动机器人，四绳驱动机器人根据图像识别服务器的控制信号对核岛厂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统，其特征在于，包括：图像识别服务器，用于进行图像处理和识别核岛厂房的墙面需要修复的位置，并产生控制信号；四绳驱动机器人，用于攀爬核岛厂房的墙面、采集核岛厂房墙面的图像以及根据图像识别服务器的控制信号修复核岛厂房的墙面；所述四绳驱动机器人包括：末端执行器，用于拍摄图像和将拍摄到的图像传输至图像识别服务器，以及根据图像识别服务器的控制信号对核岛厂房的墙面进行修复；驱动装置，用于控制末端执行器的移动，所述驱动装置包括四根绳索以及安装在同一平面上的四个电机，每个电机通过一根绳索与末端执行器连接，各所述电机通过绳索协同控制末端执行器在所述平面上移动；所述图像识别服务与末端执行器连接，所述末端执行器与驱动装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统，其特征在于，包括：图像识别服务器，用于进行图像处理和识别核岛厂房的墙面需要修复的位置，并产生控制信号；四绳驱动机器人，用于攀爬核岛厂房的墙面、采集核岛厂房墙面的图像以及根据图像识别服务器的控制信号修复核岛厂房的墙面；所述四绳驱动机器人包括：末端执行器，用于拍摄图像和将拍摄到的图像传输至图像识别服务器，以及根据图像识别服务器的控制信号对核岛厂房的墙面进行修复；驱动装置，用于控制末端执行器的移动，所述驱动装置包括四根绳索以及安装在同一平面上的四个电机，每个电机通过一根绳索与末端执行器连接，各所述电机通过绳索协同控制末端执行器在所述平面上移动；所述图像识别服务与末端执行器连接，所述末端执行器与驱动装置连接。2.根据权利要求1所述的一种核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统，其特征在于：所述末端执行器包括控制模块、图像采集模块和外墙修复装置，所述控制模块用于与图像识别服务器通信以及控制驱动装置、图像采集模块和外墙修复装置，所述图像采集模块用于采集核岛厂房墙面的图像，所述外墙修复装置用于墙面打磨、墙面清洗和硅烷浸渍施工，所述控制模块的输出端分别与驱动装置的输入端和外墙修复装置的输入端连接，所述控制模块分别与图像识别服务器和图像采集模块连接。3.根据权利要求2所述的一种核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统，其特征在于：所述外墙修复装置包括打磨工具、吸尘工具、清洗工具和硅烷喷涂工具，所述打磨工具的输入端、吸尘工具输入端、清洗工具输入端和硅烷喷涂工具的输入端均与控制模块的输出端连接。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统，其特征在于：所述末端执行器的中心安装有旋转装置，所述旋转装置用于驱动末端执行器绕垂直于电机所在平面的轴向旋转，所述旋转装置的输入端与控制模块的输出端连接。5.一种核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：四绳驱动机器人按照预设路线攀爬核岛厂房的墙面，并实时采集核岛厂房的墙面的图像，并将采集到的图像传输至图像识别服务器；图像识别服务器对四绳驱动机器人所采集的图像进行图像处理，并识别核岛厂房的墙面需要修复的位置，并产生控制信号；四绳驱动机器人根据图像识别服务器的控制信号对核岛厂房的墙面需要修复的位置进行修复。6.根据权利要求5所述的一种核岛厂房清水混凝土墙面自动修复系统的实现方法，其特征在于，所述图像识别服务器对...

【专利技术属性】
技术研发人员：文贤鹤，方思雯，陈和平，李建光，范艺博，
申请(专利权)人：深圳市智能机器人研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44