一种基于视觉跟踪的斗臂车调斗作业引导方法技术

本发明专利技术公开了一种基于视觉跟踪的斗臂车调斗作业引导方法，包括步骤：步骤1：将基准标定板固定于斗臂车车身上，在车斗上安装车斗标定板；根据基准标定板安装位置测量从基准标定板中心到斗臂车大臂旋转中心的偏移量和初始角度；步骤2：将车斗升至初始位置，视觉跟踪设备返回车斗标定板相对于基准标定板的位置和姿态关系；步骤3：将车斗标定板的空间位置和姿态转换到斗臂车坐标系下得到车斗在斗臂车坐标系下的位置和姿态；步骤4：机器人计算得到目标作业位置，并变换到以斗臂车大臂旋转中心为原点的球坐标系下；步骤5：在球坐标系下的参数差距进行调斗作业。本发明专利技术能够有效指导移斗操作，实现平均调斗时间缩短到1分钟。实现平均调斗时间缩短到1分钟。实现平均调斗时间缩短到1分钟。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉跟踪的斗臂车调斗作业引导方法


[0001]本专利技术涉及斗臂车领域，尤其涉及一种基于视觉跟踪的斗臂车调斗作业引导方法。

技术介绍

[0002]随着经济的发展，社会对供电持续可靠性要求不断提高，要求电网实现不间断输电。供电设备及线路在运行中需经常进行检修和维修，带电作业是避免检修停电，保证正常供电的有效措施。现有带电检修方式为：以绝缘斗臂车作为载体，在绝缘斗臂车的作业臂上安装工作斗，将带电作业机器人设置在工作斗内进行带电作业。
[0003]目前市面上还没有斗臂车能够返回车斗在空间中三维坐标位置的功能，无法直接指导车斗到达作业位置，所有的调斗作业都是依靠人工的观察，结合经验进行调斗操作。视觉跟踪技术可以追踪目标的位移和旋转角，实时提供目标的在三维空间中的坐标和方向，广泛应用于各种场景，但是目前还没有出现视觉跟踪技术与斗臂车调斗作业相结合的方案，利用视觉跟踪产生的三维空间坐标，使调斗作业在基于测量数据指导下完成而不仅仅是观察经验指导下完成。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术针对上述不足，提出了一种基于视觉跟踪的斗臂车调斗作业引导方法。
[0005]技术方案：
[0006]一种基于视觉跟踪的斗臂车调斗作业引导方法，包括步骤：
[0007]步骤1：将基准标定板固定于斗臂车车身上，在车斗上安装车斗标定板；在地面架设包括两台相机的视觉跟踪设备；其中一台相机定位斗臂车车身上的基准标定板，另外一台相机定位空中的车斗标定板；根据基准标定板安装位置测量从基准标定板中心到斗臂车大臂旋转中心的偏移量和初始角度；
[0008]步骤2：将车斗升至初始位置，视觉跟踪设备返回车斗标定板相对于基准标定板的位置和姿态关系；
[0009]步骤3：根据步骤1得到的从基准标定板中心到斗臂车大臂旋转中心的偏移量和初始角度及步骤2得到的车斗标定板相对于基准标定板的位置和姿态关系将车斗标定板的空间位置和姿态转换到斗臂车坐标系下，得到车斗在斗臂车坐标系下的位置和姿态；
[0010]步骤4：机器人进行环境建模，根据建模计算得到目标作业位置；建立以斗臂车大臂旋转中心为原点的球坐标系，根据步骤4分别将初始位置和目标作业位置转换到球坐标系下得到P
origin_position
[θ，α，r,γ]和P
target_position
[θ，α，r,γ]，其中，θ表示相应位置在球坐标系下的俯仰角，θ＝arccos(z
car
/r)；α表示相应位置在球坐标系下的偏转角α，α＝arctan(y
car
/x
car
)；r表示相应位置在球坐标系下的半径，γ表示相应位置在球坐标系下的切向角，γ＝rz
car-α，rz
car
为车斗在空中的当前方向；
[0011]步骤5：根据目标位置和初始建模位置在球坐标系下的参数差距映射得到斗臂车大臂遥感操作，进行调斗作业。
[0012]所述步骤1中，基准标定板和车斗标定板均采用二维码作为目标追踪的标记。
[0013]所述步骤2中，视觉跟踪设备返回车斗标定板相对于基准标定板的位置和姿态关系具体为：
[0014]步骤21：标定视觉跟踪设备两台相机的位置关系，将基准标定板与车斗标定板上下摆放，保持中线对齐，调整两台相机，分别看到基准标定板和车斗标定板，即生成相机的位置关系参数T
Cam1toCam2
＝[R T]；
[0015]步骤22：在一台相机中跟踪到的基准标定板位姿参数P
base
＝[R T]和在另一台相机中跟踪到车斗标定板位姿参数P
bucket
＝[R T]，那么车斗标定板相对于基准标定板的位姿关系P
base
[x,y,z,rx，ry,rz]的计算公式如下：
[0016]P
base
[x，y，z，rx，ry，rz]＝P
base
[R T]·
T
Cam1toCam2
[R T]·
P
bucket
[R T][0017]其中，rx，ry，rz分别表示围绕x，y，z轴旋转的欧拉角。
[0018]有益效果：本专利技术能够有效指导移斗操作，实现平均调斗时间缩短到1分钟。移斗作业的目标位置误差实现1.5米范围指导最佳位置误差3-5cm，2米-2.5米范围的最佳位置误差6-8cm。
附图说明
[0019]图1为斗臂车大臂旋转中心示意图。
[0020]图2为本专利技术的流程图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术。
[0022]图2为本专利技术的流程图。如图2所示，本专利技术基于视觉跟踪的斗臂车调斗作业引导方法包括步骤：
[0023]步骤1：将基准标定板固定于斗臂车车身上，在车斗上安装车斗标定板；基准标定板可选择安装在斗臂车车身的位置需要满足视觉跟踪设备能够同时观察到基准标定板和车斗标定板；本专利技术采用双视觉跟踪设备联合计算的方案，在地面架设视觉跟踪设备，视觉跟踪设备包括两台相机，其中一台相机指向斗臂车侧面，用于定位斗臂车车身上的基准标定板，另外一台相机朝向天上，定位空中的车斗标定板；并根据基准标定板安装位置测量从基准标定板中心到斗臂车大臂旋转中心的偏移量和初始角度V
offset
[x,y,z,rz]；
[0024]在本专利技术中，基准标定板和车斗标定板均采用二维码，作为目标追踪的标记。
[0025]步骤2：将车斗升起至经验位置P
origin_position
[x,y,z,rz]作为初始位置，调整视觉跟踪设备，使其中一台相机对准车身上的基准标定板，另一台相机对准固定在车斗上的车斗标定板，两台相机会在图像中自动跟踪获取与其相应的标定板；
[0026]步骤3：视觉跟踪设备返回车斗标定板相对于基准标定板的位置和姿态关系P
base
[x,y,z,rx,ry,rz]，其中，rx，ry，rz分别表示围绕x，y，z轴旋转的欧拉角；
[0027]变换说明如下：
[0028]步骤31：标定视觉跟踪设备两台相机的位置关系，将基准标定板与车斗标定板上
下摆放，保持中线对齐，调整两台相机，分别可以看到基准标定板和车斗标定板，即可生成相机的位置关系参数T
Cam1toCam2
＝[R T]；
[0029]步骤32：在一台相机中跟踪到的基准标定板位姿参数P
base
＝[R T]和在另一台相机中跟踪到车斗标定板位姿参数P
bucket
＝[R T]，那么车斗标定板相对于基准标定板的位姿关系计算公式如下：
[0030]P
base
[x,y,z,rx,ry,rz]＝P
base
[R T]·
T
Cam1toCam2
[R T]·<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉跟踪的斗臂车调斗作业引导方法，其特征在于：包括步骤：步骤1：将基准标定板固定于斗臂车车身上，在车斗上安装车斗标定板；在地面架设包括两台相机的视觉跟踪设备；其中一台相机定位斗臂车车身上的基准标定板，另外一台相机定位空中的车斗标定板；根据基准标定板安装位置测量从基准标定板中心到斗臂车大臂旋转中心的偏移量和初始角度；步骤2：将车斗升至初始位置，视觉跟踪设备返回车斗标定板相对于基准标定板的位置和姿态关系；步骤3：根据步骤1得到的从基准标定板中心到斗臂车大臂旋转中心的偏移量和初始角度及步骤2得到的车斗标定板相对于基准标定板的位置和姿态关系将车斗标定板的空间位置和姿态转换到斗臂车坐标系下，得到车斗在斗臂车坐标系下的位置和姿态；步骤4：机器人进行环境建模，根据建模计算得到目标作业位置；建立以斗臂车大臂旋转中心为原点的球坐标系，根据步骤4分别将初始位置和目标作业位置转换到球坐标系下得到P
origin_position
[θ，α，r,γ]和P
target_position
[θ，α，r,γ]，其中，θ表示相应位置在球坐标系下的俯仰角，θ＝arccos(z
car
/r)；α表示相应位置在球坐标系下的偏转角α，α＝arctan(y
car
/x
car
)；r表示相应位置在球坐标系下的半径，γ表示相应位置在球坐标系下的切向角，γ＝rz
car-α，rz
ca...

【专利技术属性】
技术研发人员：程敏，王松，李栗，何静，
申请(专利权)人：亿嘉和科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：