【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及变电站电容器检修，尤其涉及一种变电站电容器螺栓识别方法、定位方法、紧固方法及检修机器人。
技术介绍
1、电力电容器是变电站的常用设备，起着提高功率因数和稳定电压的重要作用，能提升系统电压运行控制水平，其性能关系到整个电网的稳定运行。变电站电容器间存在串并联组合方式，螺栓与引流线的维护是重中之重，需要定期检测电容器螺栓紧固状况，保证引流线与电容器连接可靠，当前变电站对电容器的检修一般是断电人工检修，程序繁杂，劳动强度高且有一定的危险性。而使用变电站电容器检修机器人在提高检修效率、保证检修质量的情况下，同时保证作业人员的安全，降低维护成本，提高经济效益。
2、现有检修机器人进行螺栓紧固作业的方式，主要通过搭载相机采集图像，对图中的圆形特征进行检测拟合识别，获得螺栓相对于机器人的精确三维位置，再驱动机械臂作业末端对准螺栓，同时对螺母的六边形边缘特征进行提取拟合，获得螺母的角度，机械臂再将套筒对准螺母角度并套紧。然而在变电站中，电容器螺栓上存在防鸟罩的遮挡，以及相似轮廓的绝缘子的干扰，这些干扰对螺栓和螺母的识别存在障碍，现有识别紧固方法无法直接通过识别螺栓圆形特征和螺母六边形角度来对螺栓螺母进行精确定位，无法顺利完成对电容器螺栓的紧固。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术中的不足，本专利技术提供了一种变电站电容器螺栓识别方法、定位方法、紧固方法及检修机器人，用于解决现有电容器螺栓识别定位与紧固方法难以应用于存在防鸟罩遮挡部分螺栓外圆轮廓，以及螺母外六边形轮廓和绝缘
2、第一方面，提供了一种变电站电容器螺栓识别方法，包括如下步骤：
3、获取拍摄的带防鸟罩的螺栓图像；
4、将螺栓图像输入已训练好的关键点识别神经网络模型中进行关键点识别，得到螺栓初始轴心点图像；
5、对螺栓初始轴心点图像进行滤波和边缘检测处理，并从螺栓初始轴心点向周围多个方向搜索找到最近轮廓点；
6、基于搜索找到的多个最近轮廓点拟合螺栓外圆轮廓，计算螺栓外圆轮廓的中心点，得到螺栓轴心点。
7、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述关键点识别神经网络模型采用hourglass关键点检测网络模型。
8、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述对螺栓初始轴心点图像进行滤波和边缘检测处理，包括：
9、对螺栓初始轴心点图像进行中值滤波处理；
10、对中值滤波处理后的螺栓初始轴心点图像进行canny边缘检测处理。
11、进一步地，所述从螺栓初始轴心点向周围多个方向搜索找到最近轮廓点，包括：
12、以螺栓初始轴心点为发射点，在其周围360°的范围内选取m个方向进行搜索，直到找到各个方向上的第一个边缘点，进而得到各个方向的最近轮廓点，其中，m为不小于6的整数。
13、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述基于搜索找到的多个最近轮廓点拟合螺栓外圆轮廓，包括：
14、步骤1：从多个最近轮廓点中随机选择n个最近轮廓点作为局内点，并用这些局内点拟合一个椭圆，n＜m；
15、步骤2：计算所有其他最近轮廓点到该椭圆的距离，如果某个最近轮廓点到该椭圆的距离小于阈值，则认为其也是局内点，将局内点扩充；
16、步骤3：用所有局内点重新拟合一个椭圆；
17、步骤4：通过局内点的个数评估椭圆，如果局内点的个数大于当前最优椭圆局内点个数，则将该椭圆视为当前最优椭圆；首轮迭代中，以步骤1中拟合的椭圆作为初始的最优椭圆；
18、步骤5：若局内点的个数未达到设定的轮廓点阈值并且迭代次数未达到上限，则返回步骤1进行下一轮迭代，否则返回当前最优椭圆。其中，若局内点的个数超过轮廓点阈值，则认为该椭圆拟合得足够优秀，不需要继续进行迭代，因此返回当前最优椭圆。
19、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述基于搜索找到的多个最近轮廓点拟合螺栓外圆轮廓，包括：
20、步骤1：从多个最近轮廓点中随机选择n个最近轮廓点作为局内点，并用这些局内点拟合一个椭圆，n＜m；
21、步骤2：计算所有其他最近轮廓点到该椭圆的距离，如果某个最近轮廓点到该椭圆的距离小于阈值，则认为其也是局内点，将局内点扩充；
22、步骤3：判断局内点的个数是否超过第一轮廓点阈值，若超过，则进入步骤4；否则，返回步骤1进行下一轮迭代；
23、步骤4：用所有局内点重新拟合一个椭圆；
24、步骤5：通过局内点的个数评估椭圆，如果局内点的个数大于当前最优椭圆局内点个数，则将该椭圆视为当前最优椭圆；首轮迭代中，以步骤1中拟合的椭圆作为初始的最优椭圆；
25、步骤6：若局内点的个数未达到设定的第二轮廓点阈值并且迭代次数未达到上限，则返回步骤1进行下一轮迭代，否则返回当前最优椭圆，其中第二轮廓点阈值大于第一轮廓点阈值。
26、第二方面，提供了一种变电站电容器螺栓定位方法，包括：
27、获取深度相机拍摄的带防鸟罩的螺栓图像；
28、采用如第一方面所述的变电站电容器螺栓识别方法，得到螺栓轴心点；
29、获取螺栓轴心点的深度信息；
30、基于深度相机坐标系到作业末端坐标系的齐次变换矩阵，集合螺栓轴心点的深度信息计算螺栓轴心点在作业末端坐标系中的三维位置坐标。
31、第三方面，提供了一种变电站电容器螺栓紧固方法，包括：
32、采用如第二方面所述的变电站电容器螺栓定位方法，得到螺栓轴心点在作业末端坐标系中的三维位置坐标；
33、基于螺栓轴心点在作业末端坐标系中的三维位置坐标，驱动机械臂带动螺栓紧固作业末端移动到对准螺栓轴心点的位置；控制驱动电机带动作业末端的套筒旋转，实现对螺栓紧固。
34、第四方面，提供了一种变电站电容器检修机器人，包括：
35、检修机器人本体；
36、机械臂，安装于检修机器人本体上；
37、螺栓紧固作业末端，安装于机械臂前端；
38、深度相机，安装于机械臂前端；
39、控制模块，设置于检修机器人本体内，与机械臂、螺栓紧固作业末端、深度相机电性连接，被配置为执行如第三方面所述的变电站电容器螺栓紧固方法。
40、根据第四方面，在一种可能的实现方式中，所述螺栓紧固作业末端包括驱动电机、弹簧连接件、套筒；所述驱动电机安装于机械臂前端；所述弹簧连接件一端与所述驱动电机输出轴连接，其另一端与所述套筒尾端连接。
41、根据第四方面，在一种可能的实现方式中，控制模块控制机械臂及螺栓紧固作业末端实现变电站电容器螺栓紧固的过程包括：
42、控制模块控制机械臂带动螺栓紧固作业末端到达对准螺栓轴心点且距离不小于1厘米的安全预留距离的位置；
43、控制模块控制驱动电机以第一转速带动套筒旋转，同时控制机械臂带动螺栓紧固作业末端本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种变电站电容器螺栓识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的变电站电容器螺栓识别方法，其特征在于，所述关键点识别神经网络模型采用Hourglass关键点检测网络模型。
3.根据权利要求1所述的变电站电容器螺栓识别方法，其特征在于，所述对螺栓初始轴心点图像进行滤波和边缘检测处理，包括：
4.根据权利要求1所述的变电站电容器螺栓识别方法，其特征在于，所述从螺栓初始轴心点向周围多个方向搜索找到最近轮廓点，包括：
5.根据权利要求1所述的变电站电容器螺栓识别方法，其特征在于，所述基于搜索找到的多个最近轮廓点拟合螺栓外圆轮廓，包括：
6.根据权利要求1所述的变电站电容器螺栓识别方法，其特征在于，所述基于搜索找到的多个最近轮廓点拟合螺栓外圆轮廓，包括：
7.一种变电站电容器螺栓定位方法，其特征在于，包括：
8.一种变电站电容器螺栓紧固方法，其特征在于，包括：
9.一种变电站电容器检修机器人，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的变电站电容器检修机器人，
11.根据权利要求10所述的变电站电容器检修机器人，其特征在于，控制模块控制机械臂及螺栓紧固作业末端实现变电站电容器螺栓紧固的过程包括：
12.一种控制终端，其特征在于，包括：
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种变电站电容器螺栓识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的变电站电容器螺栓识别方法，其特征在于，所述关键点识别神经网络模型采用hourglass关键点检测网络模型。
3.根据权利要求1所述的变电站电容器螺栓识别方法，其特征在于，所述对螺栓初始轴心点图像进行滤波和边缘检测处理，包括：
4.根据权利要求1所述的变电站电容器螺栓识别方法，其特征在于，所述从螺栓初始轴心点向周围多个方向搜索找到最近轮廓点，包括：
5.根据权利要求1所述的变电站电容器螺栓识别方法，其特征在于，所述基于搜索找到的多个最近轮廓点拟合螺栓外圆轮廓，包括：
6.根据权利要求1所述的变电站电容器螺栓识别方法，其特征在于，所述基于搜索找到的多个最近轮廓点拟合螺栓外圆轮廓，包括：
7.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：严宇，于孟希，吴蓉，贺龙，王伟，樊绍胜，周展帆，罗惠钟，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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