一種變電站巡檢目標的精確定位方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種精確定位方法和系統(tǒng)，具體涉及一種變電站巡檢目標的精確定位方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]可見光攝像機、紅外熱像儀等變電站巡檢機器人搭載任務載荷系統(tǒng)用于對變電站設備外觀異常檢測、溫度異常識別和儀表異常的識別。然而由于巡檢機器人自身精確定位誤差、航向誤差、云臺轉動誤差等因素影響，導致任務載荷系統(tǒng)精確定位不準，引起檢測目標不在圖像視野或偏離圖像中心，很難獲取高分辨率、高清晰度的圖像，直接影響變電站設備檢測結果的準確性及準確率。
[0003]申請?zhí)枮?01210083408.0的發(fā)明專利公開了一種磁導航巡檢機器人智能控制系統(tǒng)，該機器人采用磁導航以提高平臺精確定位精度，導航精度控制在5mm以內，使得平臺到達指定巡檢目標處后，云臺只需按照預設的指令運動到指定精確位置，任務載荷系統(tǒng)即可滿足精確定位需求。但這種精確定位方式的實現需事先在變電站環(huán)境中鋪設大量的磁條，耗費昂貴，對無法鋪設磁條的區(qū)域機器人無法巡檢，機器人環(huán)境適應性差。

【發(fā)明內容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種變電站巡檢目標的精確定位方法和系統(tǒng)，使機器人平臺在不依賴于磁條等環(huán)境設施的情況下，快速鎖定檢測目標，獲取高質量圖像，實現了任務載荷系統(tǒng)精確定位，提高了機器人平臺環(huán)境適應性，且節(jié)約了成本。
[0005]本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現的:
[0006]一種變電站巡檢目標的精確定位方法，所述方法包括:
[0007]確定巡檢目標，巡檢機器人到達巡檢目標處；
[0008]根據任務載荷采集圖像，調整云臺位置；其中，所述圖像包括可見光圖像和紅外圖像；
[0009]計算巡檢目標中心在采樣圖像中心的偏移量，并根據所述偏移量及攝像機焦距微調云臺位置，獲取清晰的目標圖像。
[0010]優(yōu)選的，所述確定巡檢目標，巡檢機器人到達巡檢目標處包括:
[0011]利用工控機運行自主導航系統(tǒng)，通過輪速碼盤定位機器人平臺的位置及航向，采用蒙特卡洛精確定位算法根據激光傳感器的數據進行定位。
[0012]優(yōu)選的，所述調整云臺位置包括:
[0013]當機器人平臺到達所述巡檢目標處后，通過RFID解讀器讀取預先設定并存儲在RFID標簽中的云臺運動指令調整云臺。
[0014]優(yōu)選的，所述利用任務載荷獲取采樣圖像包括:
[0015]利用優(yōu)化分類器提取巡檢目標的Haar-1ike特征，記錄采樣圖像中巡檢目標的位置和大小(x，y，Φ)，其中，(x, y)為巡檢目標相對于采樣圖像中心的笛卡爾坐標系值，Φ為目標大??；
[0016]計算巡檢目標中心在采樣圖像中心的偏移量:
[0017](Xo，yo) = (x-ff/2, y-H/2)
[0018]式中，W和H分別為采樣圖像的寬度和長度。
[0019]進一步地，根據巡檢目標中心在采樣圖像中的偏移量微調云臺的水平轉動角度θ x，垂直轉動角度Θ y，以及攝像機焦距f ；
[0020]所述云臺在垂直方向的轉角參數Θ y按下式計算:
[0021 ]than ( Θ y) = (A, yx) / (A, 0)
[0022]其中，(A，0)為攝像機焦距f，(A, Yl)為目標距離C⑶靶面中心Y方向的距離，與巡檢目標在圖像的位置對應:
[0023]Y1A = y0/H
[0024]其中，h為CXD靶面高度，H為采樣圖像高度，因此
[0025]than(9y) = y0Xh/(HXf)；
[0026]所述云臺在水平方向的轉角參數θχ按下式計算:
[0027]than ( θ x) = X0Xh/ (HX f)
[0028]式中，h為CXD靶面高度，H為采樣圖像高度，f為攝像機焦距。
[0029]進一步地，當巡檢目標大小Φ小于采樣圖像中的巡檢目標大小Φ時，將采樣圖像中的巡檢目標放大，其放大倍數為:
[0030]φ/φ = f/F
[0031]其中，F為期望焦距，f為當前攝像機焦距，攝像機放大倍數zoom按下式計算:
[0032]zoom = fX Φ/( Φ X4.7)
[0033]根據云臺偏移量和攝像機放大倍數zoom微調云臺，將識別的巡檢目標移動到采樣圖像中心，以達到最佳的觀測位置。
[0034]一種變電站巡檢目標的精確定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0035]機器人平臺，用于巡檢變電站；
[0036]工控機，用于運行自主導航系統(tǒng)；
[0037]云臺，用于調整任務載荷方位；
[0038]任務載荷，用于獲取檢測目標；
[0039]所述任務載荷安裝于云臺中，所述云臺和所述工控機安裝于機器人平臺上。
[0040]優(yōu)選的，所述機器人平臺包括激光傳感器和RFID解讀器；其中，
[0041]所述激光傳感器用于探測環(huán)境中物體與機器人之間的距離；
[0042]所述RFID解讀器用于讀取環(huán)境中粘貼的RFID標簽，以獲取存儲的云臺運動指令。
[0043]優(yōu)選的，所述工控機包括，自主導航系統(tǒng)和輪速碼盤；
[0044]所述自主導航系統(tǒng)根據所述激光傳感器的數據，引導機器人平臺精確定位；
[0045]所述輪速碼盤用于精確定位估算機器人平臺的位置及航向；
[0046]優(yōu)選的，所述Ζ5Γ臺包括Ζ5Γ臺運動控制1?塊；
[0047]所述云臺運動控制模塊用于通過云臺運動指令，調整云臺位置。
[0048]優(yōu)選的，所述任務載荷包括可見光攝像機和紅外熱像儀；
[0049]所述可見光攝像機用于檢測變電站設備外觀異常和儀表識別；
[0050]所述紅外熱像儀用于檢測變電站設備的溫度異常識別。
[0051]進一步地，所述激光傳感器通過網線與所述工控機連接；激光傳感器的數據通過以太網傳至所述工控機；所述機器人平臺根據所述激光傳感器的數據進行精確定位。
[0052]與現有技術相比，本發(fā)明達到的有益效果是:
[0053]本發(fā)明設計了任務載荷系統(tǒng)閉環(huán)精確定位方法，實現變電站巡檢機器人任務載荷的精確定位。在機器人平臺精確定位不準的情況下，按照RFID標簽存儲的指令調整云臺到達巡檢目標處，實現任務載荷系統(tǒng)的初精確定位。
[0054]采用任務載荷系統(tǒng)獲取可見光圖像和紅外圖像，以目標點在可見光圖像和紅外圖像中的位置及大小作為閉環(huán)反饋，微調云臺位置，實現了任務載荷系統(tǒng)的精確定位，獲取高質量圖像。
[0055]該方法無需事先在變電站環(huán)境中鋪設大量的磁條，節(jié)省了開支；機器人在巡檢過程中避免了環(huán)境的制約，由此大大提高了機器人平臺巡檢的適應性。
【附圖說明】
[0056]圖1是本發(fā)明的變電站巡檢目標的精確定位方法流程圖
[0057]圖2是本發(fā)明的變電站巡檢目標的精確定位系統(tǒng)不意圖
[0058]其中，1.機器人平臺，2.激光傳感器，3.RFID，4.工控機，5.云臺，6.任務載荷
[0059]圖3是本發(fā)明的機器人平臺自主導航實現示意圖
[0060]圖4是本發(fā)明的云臺微調示意圖
[0061]圖5是本發(fā)明的圖像投影關系原理圖
【具體實施方式】
[0062]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。
[0063]如圖1所示，一種變電站巡檢目標的精確定位方法，所述方法包括:
[0064]確定巡檢目標，巡檢機器人到達巡檢目標處；如圖3所示，所述確定巡檢目標，巡檢機器人到達巡檢目標處包括:
[0065]利用工控機運行自主導航系統(tǒng)，通過輪速碼盤定位機器人平臺的位置及航向，采用蒙特卡洛精確定位算法根據激光傳感器的數據進行定位。
[0066]根據任務載荷采集圖像，調整云臺位置；其中，所述圖像包括可見光圖像和紅外圖像；所述調整云臺位置包括:當機器人平臺到達所述巡檢目標處后，通過RFID解讀器讀取預先設定并存儲在RFID標簽中的云臺運動指令調整云臺。
[0067]計算巡檢目標中心在采樣圖像中心的偏移量，并根據所述偏移量及攝像機焦距微調云臺位置，獲取清晰的目標圖像。所述利用任務載荷獲取采樣圖像包括:
[0068]采用AdaBoost算法對圖像集進行訓練學習后獲取一個優(yōu)化分類器，利用優(yōu)化分類器提取巡檢目標的Haar-1ike特征，記錄采樣圖像中巡檢目標的位置和大小(x，y，Φ)，其中，(x，y)為巡檢目標相對于采樣圖像中心的笛卡爾坐標系值，Φ為目標大小；
[0069]計算巡檢目標中心在采樣圖像中心的偏移量: