本发明专利技术涉及电缆排布技术领域，公开一种基于图像识别的自动电缆排布装置及方法，该装置包括驱动机构、主安装框架、摄像机、排缆机构和控制模块；所述主安装框架上设置驱动机构和排缆机构，并位于主储缆盘的一侧；所述排缆机构用于对引入的脐带电缆进行换向导引，将其缠绕在主储缆盘上；所述摄像机用于采集排缆机构出缆口、及主储缆盘上的视频数据，并将其传输给控制模块；所述控制模块对接收的视频数据进行图像处理，得到控制信息并将其输出给驱动机构；所述驱动机构根据控制信息，驱动所述排缆机构沿主储缆盘轴向平行运动。本发明专利技术能够自动实现电缆的均匀排布，极大提升电缆的排布质量，避免因排布不均带来的电缆的损耗，有效提升电缆的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的自动电缆排布装置及方法
本专利技术涉及水下有缆机器人(ROV)电缆保护及自动收放
，更具体的说，特别涉及一种基于图像识别的自动电缆排布装置及方法。
技术介绍
水下遥控机器人(ROV)水下作业时，脐带电缆需要进行实时的收放，特别是在进行区域搜救作业时，由于工作范围较大，为避免电缆挂地缠绕，电缆收放更为频繁，这种频繁的收放会导致电缆表皮的磨损，当遇到复杂水下环境，这种磨损更为严重。电缆磨损一方面源自与水下障碍物的缠绕、摩擦，另一方面源自收放电缆过程中，排缆不均匀导致电缆间或储缆盘间的相互挤压、刮擦。因此，从提高排缆质量的入手，对与减小电缆的摩擦，提升电缆使用寿命具有非常实际的意义。ROV脐带电缆存储及收放一般采用电缆绞车，目前大部分电缆绞车的收放缆过程中未着重考虑排缆性能设计，一般采用主缆盘驱动排缆机构、定速比传动、双丝杆传动换向等方式。类似设计由于不能动态感知排缆状态，当电缆绞车收放速度及电缆上张力的突然变化时，会出现漏排、多排，排缆不均导致的出缆口电缆角度过大造成电缆拖拽摩擦等现象，极大的影响电缆的寿命。因此遇到此类状况往往需要人工干预，手动校正排缆状态，严重时还会导致系统停止工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种基于图像识别的自动电缆排布装置及方法，无需人工干预，并能够自动实现电缆的均匀排布，极大提升电缆的排布质量，避免因排布不均带来的电缆的损耗，有效提升电缆的使用寿命。为了解决以上提出的问题，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提供一种基于图像识别的自动电缆排布装置，包括驱动机构、主安装框架、摄像机、排缆机构和控制模块；所述主安装框架上设置驱动机构和排缆机构，并位于用于缠绕脐带电缆的主储缆盘的一侧；所述排缆机构用于对引入的脐带电缆进行换向导引，将其缠绕在主储缆盘上；所述摄像机用于采集排缆机构出缆口、及主储缆盘上的视频数据，并将其传输给控制模块；所述控制模块对接收的视频数据进行图像处理，得到控制信息并将其输出给所述驱动机构；所述驱动机构根据所述控制信息，驱动所述排缆机构沿主储缆盘轴向平行运动。进一步的，所述驱动机构包括伺服电机和丝杆，所述丝杆设置在所述主安装框架上，所述伺服电机设置在主安装框架的一侧并连接丝杆；所述主安装框架上设置连接丝杆并能进行平移的导缆架。进一步的，所述驱动机构还包括设置在主安装框架上并连接所述排缆机构的光杆滑轨，其光杆与所述丝杆平行设置。进一步的，所述排缆机构包括导缆架、换向轮和出缆口导轮，所述导缆架连接所述丝杆和光杆滑轨，所述导缆架上设置有对脐带电缆进行换向的换向轮和进行导引排缆的出缆口导轮。进一步的，所述摄像机设置在所述导缆架的一侧，并位于所述出缆口导轮的正对面，其镜头正对出缆口导轮的出缆口及主储缆盘，并随出缆口导轮平移运动。进一步的，所述导缆架上设置有与所述光杆滑轨配合的螺母，并与所述丝杆之间设置直线轴承。进一步的，所述控制模块包括图像处理及控制单元和电机驱动及控制器，所述图像处理及控制单元接收所述摄像机采集的视频数据，对其进行处理后，将控制信输出给电机驱动及控制器；所述电机驱动及控制器根据所述控制信息控制所述伺服电机工作，带动所述出缆口导轮及摄像机平移。进一步的，所述主控制模块还包括急停开关，用于在紧急情况时，按下急停开关并通过所述电机驱动及控制器，控制伺服电机停止工作；还包括行程开关，用于检测导缆架往复运动的换向点。本专利技术还提供一种基于图像识别的自动电缆排布方法，该方法具体步骤包括如下：进行初始化，设定初始参数；排缆装置以设定的参数运行，接收电缆绞车控制器发送的控制信息；电机驱动及控制器根据所述控制信息，并驱动伺服电机工作，带动导缆架及其上的出缆口导轮和摄像机运动；换向轮对外部进入电缆绞车的脐带电缆进行换向，出缆口导轮对换向后的脐带电缆进行导引，将其依次缠绕排布在主储缆盘上；摄像机实时采集脐带电缆排布的视频数据，并将采集的视频数据反馈给图像处理及控制单元；所述图像处理及控制单元接收所述视频数据，进行图像处理后得到新的控制信息，输出给电机驱动及控制器重新控制其工作。进一步的，所述图像处理及控制单元进行图像处理的过程包括：以设定时间间隔从所述视频数据中提取图像帧；对图像进行预处理，并进行滤波算法处理；对处理后的图像进行识别，得到脐带电缆信息；根据所述脐带电缆信息进行判定，在其超出判定标准时，修正初始参数，重新生成控制信息输出给电机驱动及控制器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的自动电缆排布装置，通过摄像机采集脐带电缆的视频数据，通过控制模块对视频数据进行图像处理，并控制驱动机构和排缆机构工作，从而实现对脐带电缆进行自动收放排布，可减小脐带电缆的摩擦损耗，提升脐带电缆的使用寿命，无须人工干预，可大大提升ROV电缆收放装备的智能化程度即降低了其人工依赖程度，降低人力成本，具有较大的推广价值，其整体结构简单、功能可靠也易于实现。本专利技术提供的自动电缆排布方法，利用图像识别及处理算法作为主要检测方法，通过对摄像机采集的视频数据进行图像处理，识别其中的电缆信息，并对电缆信息进行判定，修正电机驱动及控制器的控制信息，调整出缆口导轮的位置，以此调整脐带电缆的排布情况，方法简单也可靠，相对于利用其他传感器手段更加精确可靠性，具有较大的实用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：图1为本专利技术基于图像识别的自动电缆排布装置的结构示意图。图2为本专利技术基于图像识别的自动电缆排布装置的局部左视图。图3为本专利技术基于图像识别的自动电缆排布方法的流程图。图4为本专利技术中图像处理过程的流程图。附图标记说明如下：1-伺服电机、2-丝杆、3-主安装框架、4-电机驱动及控制器、5-急停开关、6-图像处理及控制单元、7-换向轮、8-导缆架、9-摄像机、10-出缆口导轮、11-行程开关、12-光杆滑轨。具体实施方式除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本专利技术
的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本专利技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于图像识别的自动电缆排布装置，其特征在于：包括驱动机构、主安装框架、摄像机、排缆机构和控制模块；所述主安装框架上设置驱动机构和排缆机构，并位于用于缠绕脐带电缆的主储缆盘的一侧；/n所述排缆机构用于对引入的脐带电缆进行换向导引，将其缠绕在主储缆盘上；所述摄像机用于采集排缆机构出缆口、及主储缆盘上的视频数据，并将其传输给控制模块；所述控制模块对接收的视频数据进行图像处理，得到控制信息并将其输出给所述驱动机构；所述驱动机构根据所述控制信息，驱动所述排缆机构沿主储缆盘轴向平行运动。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的自动电缆排布装置，其特征在于：包括驱动机构、主安装框架、摄像机、排缆机构和控制模块；所述主安装框架上设置驱动机构和排缆机构，并位于用于缠绕脐带电缆的主储缆盘的一侧；
所述排缆机构用于对引入的脐带电缆进行换向导引，将其缠绕在主储缆盘上；所述摄像机用于采集排缆机构出缆口、及主储缆盘上的视频数据，并将其传输给控制模块；所述控制模块对接收的视频数据进行图像处理，得到控制信息并将其输出给所述驱动机构；所述驱动机构根据所述控制信息，驱动所述排缆机构沿主储缆盘轴向平行运动。
2.根据权利要求1所述的基于图像识别的自动电缆排布装置，其特征在于：所述驱动机构包括伺服电机和丝杆，所述丝杆设置在所述主安装框架上，所述伺服电机设置在主安装框架的一侧并连接丝杆；所述主安装框架上设置连接丝杆并能进行平移的导缆架。
3.根据权利要求2所述的基于图像识别的自动电缆排布装置，其特征在于：所述驱动机构还包括设置在主安装框架上并连接所述排缆机构的光杆滑轨，其光杆与所述丝杆平行设置。
4.根据权利要求3所述的基于图像识别的自动电缆排布装置，其特征在于：所述排缆机构包括导缆架、换向轮和出缆口导轮，所述导缆架连接所述丝杆和光杆滑轨，所述导缆架上设置有对脐带电缆进行换向的换向轮和进行导引排缆的出缆口导轮。
5.根据权利要求4所述的基于图像识别的自动电缆排布装置，其特征在于：所述摄像机设置在所述导缆架的一侧，并位于所述出缆口导轮的正对面，其镜头正对出缆口导轮的出缆口及主储缆盘，并随出缆口导轮平移运动。
6.根据权利要求2所述的基于图像识别的自动电缆排布装置，其特征在于：所述导缆架上设置有与所述光杆滑轨配合的螺母，并与所述丝杆之间设置直线轴承。
7.根据权利要求6所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾明，彭俊，李硕，杨帮清，曾勇，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团有限公司第七一零研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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