【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及带电作业，具体为一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位系统和方法。
技术介绍
1、绝缘斗臂车是一种用于高压线路设备维护和修建的重要工具，它包括一个高空作业平台和一个车斗；车斗的准确位置控制对工作效率和安全性具有重要意义；目前，车斗的定位大多是通过人工操作实现的，这种定位方法不仅效率低下，而且误差较大，容易造成安全事故。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位系统和方法，能够精确定物体位置，便于引导绝缘斗臂车车斗到达作业位置。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位系统，包括机箱、安装板和相机，所述机箱安装在绝缘斗臂车上，所述安装板设置在机箱上，其特征在于：所述安装板上设置有水平调整板，所述水平调整板活动设置在所述安装板上，所述相机设置在所述水平调整板上；该系统还包括水平调整机构和角度调整机构，所述水平调整机构和角度调整机构分别用于对所述相机进行水平位置调整和角度调节。
3、进一步的，所述机箱内部安装有pc主机，所述相机通过电缆连接所述pc主机；所述机箱上还设置有天线，用于pc主机与控制平台的通讯。
4、进一步的，所述安装板上还设置有电子水平仪。
5、一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位方法，所述定位方法基于如权利要求1-3任一项所述的带电作业机器人用绝缘斗臂车定位系统，包括以下步骤：
6、步骤s1，确定相机位置：通过水平调整机构
7、步骤s2，获取图像信息：相机拍摄获取待定位物体图像，该图像包含待定位物体上的参考物；
8、步骤s3，图像处理：对相机获取的图像进行预处理，进行特征提取并与参考物匹配；
9、步骤s4，空间坐标换算：根据相机与待定位物体之间的坐标系转换，计算出待定位物体的空间位置和姿态。
10、进一步的，还包括步骤s5，结果可视化处理：将计算的待定位物体的空间位置和姿态信息以图形或文字方式在显示装置上显示出来。
11、进一步的，步骤s3的具体步骤如下：
12、步骤s31，对相机获取的图像进行腐蚀处理，并使边界点内缩；
13、步骤s32，再对相机获取的图像进行膨胀处理，并对二值化物体边界点进行扩充；
14、步骤s33，对经过腐蚀膨胀处理后的图像进行参考物所对应的图形特征查找，并在图像中进行标记；
15、步骤s34，计算出标记的图形特征在图像中参数，通过求取该参数与参照物在实际物理空间的参数进行匹配。
16、进一步的，若参考物数量至少为两个时，步骤s34具体步骤如下：
17、对图像标记的所有图形特征进行排序，同时计算出所标记的各个图形特征在图像中参数信息，通过将求取各图形特征在图像中参数与各参考物在实际物理空间的相关参数进行一一对应。
18、进一步的，步骤s4的具体步骤如下：
19、步骤s41，对相机标定，并获得相机内部参数和外部参数；
20、相机内参k定义：
21、其中，fx、fy为相机焦距在x、y方向上的大小；s为相机的非正交性因素；cx、cy为图像中心的像素坐标；
22、相机外参矩阵[rt]的定义：
23、其中，r为旋转矩阵，t为平移向量；
24、步骤s42，假设参考点为参考点的2d投影为{pi}i＝1,...n；
25、并将所有参考点进行整合联立得到：
26、其中vi表m的n个零特征值对应的n特征向量；
27、步骤s43，计算在相机参考坐标系下的坐标：
28、
29、其中，表示第i个控制点在相机参考坐标系下的坐标，其中是特征向量vk的第i个3×1的子向量；
30、步骤s44，计算在相机参考坐标系下3d参考点坐标：
31、
32、并计算3d参考点在世界坐标系中的坐标的重心和相机参考坐标系中的坐标的重心
33、
34、
35、步骤s45，将得到参数矩阵并进行奇异性分解，得到参数矩阵的主要特征：
36、
37、步骤s46，计算位姿中的旋转r(r<0,则r＝-r)和位姿中的平移t，并通过获得位姿的空间位姿坐标来计算所识别物体与相机之间的垂直间距，得出位姿中的旋转r和位姿中的平移t：
38、r＝uvt
39、
40、步骤s47，通过罗德里格斯公式将矢量形式转换为矩阵形式：
41、
42、并进行下一步姿态估计：
43、其中θ＝|r|；
44、步骤s48，将旋转矩阵和平移矩阵整合为rt矩阵：
45、rt＝[rmatrix t]
46、并通过摄影机内参矩阵和rt矩阵将世界坐标转换为摄影机坐标：
47、pw＝cameramatrix·rt·pc
48、步骤s49，计算x轴、y轴和z轴的旋转角度:
49、θx＝arctan2(-rmatrix(3,2),rmatrix(3,3))
50、
51、θz＝arctan2(-rmatrix(3,1),rmatrix(1,1))。
52、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：通过相机识别定位绝缘斗臂车车斗上的参考物，并计算相机与绝缘斗臂车车斗的相对空间位置；便于实现对绝缘斗臂车车斗的准确定位并达到较高的定位精度，在减少人工干预的情况下获取绝缘斗臂车车斗实时位置，将有利于绝缘斗臂车实现自动化智能化作业。
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1.一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位系统，包括机箱(1)、安装板(3)和相机(2)，所述机箱(1)安装在绝缘斗臂车上，所述安装板(3)设置在机箱(1)上，其特征在于：所述安装板(3)上设置有水平调整板(4)，所述水平调整板(4)活动设置在所述安装板(3)上，所述相机(2)设置在所述水平调整板(4)上；
2.根据权利要求1所述的一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位系统，其特征在于：所述机箱(1)内部安装有PC主机(8)，所述相机(2)通过电缆连接所述PC主机(8)；
3.根据权利要求1所述的一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位系统，其特征在于：所述安装板(3)上还设置有电子水平仪(5)。
4.一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位方法，其特征在于：所述定位方法基于如权利要求1-3任一项所述的带电作业机器人用绝缘斗臂车定位系统，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位方法，其特征在于，还包括步骤S5，结果可视化处理：将计算的待定位物体的空间位置和姿态信息以图形或文字方式在显示装置上显示出来。>
6.根据权利要求4所述的一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位方法，其特征在于，步骤S3的具体步骤如下：
7.根据权利要求6所述的一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位方法，其特征在于，若参考物数量至少为两个时，步骤S34具体步骤如下：
8.根据权利要求4所述的一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位方法，其特征在于，步骤S4的具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位系统，包括机箱(1)、安装板(3)和相机(2)，所述机箱(1)安装在绝缘斗臂车上，所述安装板(3)设置在机箱(1)上，其特征在于：所述安装板(3)上设置有水平调整板(4)，所述水平调整板(4)活动设置在所述安装板(3)上，所述相机(2)设置在所述水平调整板(4)上；
2.根据权利要求1所述的一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位系统，其特征在于：所述机箱(1)内部安装有pc主机(8)，所述相机(2)通过电缆连接所述pc主机(8)；
3.根据权利要求1所述的一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位系统，其特征在于：所述安装板(3)上还设置有电子水平仪(5)。
4.一种带电作业机器人用绝缘斗臂车定位方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：衣晓波，梁好，
申请(专利权)人：南京汉启智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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