[发明专利]一种用于高压带电作业机器人的视觉系统及工作方法

权利要求书

1.一种用于高压带电作业机器人的视觉系统，其特征是，它包括操作端，所述操作端包括左机械臂和右机械臂，左机械臂和右机械臂均安装在绝缘斗上，在左机械臂上安装有左立体摄像机，在左立体摄像机上方安装左立体相机，在右机械臂上安装有右立体摄像机，在右立体摄像机上方安装右立体相机；在绝缘斗左机械臂和右机械臂的前侧设有可见光摄像机I，在绝缘斗左机械臂和右机械臂的后侧设有摄像机支柱，在支柱的顶端设有可见光摄像机II；左立体摄像机、右立体摄像机、左立体相机、右立体相机、可见光摄像机I和可见光摄像机II均与地面遥控端连接。

2.如权利要求1所述一种用于高压带电作业机器人的视觉系统，其特征是，所述地面遥控端包括机器人控制系统、视频处理器和人机接口；操作端通过光纤与机器人控制系统连接，视频处理器连接通过RJ45与左立体摄像机、右立体摄像机、左立体相机、右立体相机、可见光摄像机I和可见光摄像机II，视频处理器分别与人机接口、机器人控制系统连接。

3.如权利要求1所述一种用于高压带电作业机器人的视觉系统，其特征是，所述操作端安装在液压升降平台。

4.如权利要求1所述一种用于高压带电作业机器人的视觉系统，其特征是，所述可见光摄像机I和可见光摄像机II采用高清数字CCD摄像机，通过RJ45线与视频处理器连接；所述左立体摄像机和右立体摄像机采用全高清裸眼立体摄像机，均通过RJ45线与视频处理器连接。

5.如权利要求1所述一种用于高压带电作业机器人的视觉系统，其特征是，所述左立体相机和右立体相机通过千兆网与视频处理器相连，通过分析左立体相机和右立体相机视频的视差，实现观测物体的空间信息的识别，包括空间的三维坐标和姿态。

6.如权利要求2所述一种用于高压带电作业机器人的视觉系统，其特征是，所述视频处理器采用图形工作站，通过RS232与机器人控制系统连接，为机器人控制系统提供伺服控制信号；所述人机接口采用VGA线与视频处理器连接，为操作人员提供操作时的视频指导。

7.基于权利要求1所述一种用于高压带电作业机器人的视觉系统的工作方法，其特征是，具体步骤为：

步骤一：高压带电作业机器人通过液压升降平台将机器人操作系统上送到作业高度；

步骤二：地面操作人员在人机接口中展示的由操作端安装的可见光摄像机I、可见光摄像机II、左立体摄像机和右立体摄像机回传的信息指导下，人工控制机器人到适当的观察位置，保证被操作设备位于操作端的左立体相机和右立体相机的视野中；

步骤三：切换为自动控制模式，视频处理器对左立体相机和右立体相机回传的视频进行处理，通过分析左立体相机和右立体相机的视频，实现被操作设备的空间信息的识别；

步骤四：将视频处理器处理的信息通过串口发送给机器人操作系统，实现机器人的伺服控制，自主完成带电作业业务。

8.如权利要求7所述高压带电作业机器人的视觉系统的工作方法，其特征是，所述步骤三的具体步骤为：

（3-1）根据目标的实际形状和大小，在三维画图软件中建立目标的三维模型；

（3-2）以目标三维模型为中心，以R为半径的球面上经度为P、纬度为Q处设置虚拟相机，对三维模型进行观察，得到三维目标的二维模型，半径R的最小值为目标外接球体半径，最大为目标外界球体半径的5倍，采样间隔为最小球体半径的二分之一，经度P和纬度Q的采样间隔为5度；

（3-3）对目标三维模型的建立中获取的二维图像序列经行边缘信息进行边缘提取，生成与向量(R,P，Q)一一对应的目标图像的形状模型，从而建立形状模型库；

（3-4）对右立体相机和左立体相机获取的图像信息提取边缘，将图像边缘信息与形状模型库中的所有的模板进行匹配，在形状模型库中利用模板匹配算法搜索与该图像边缘信息最为匹配的边缘信息；搜索到的形状模型所对应的由半径R，经度P，纬度Q组成的向量即目标的三维信息。