[发明专利]一种带电更换隔离刀闸作业场景的快速重构方法

说明书

本发明提出了一种带电更换隔离刀闸作业场景的快速重构方法，首先建立带电更换隔离刀闸标准作业现场参数数据库；以闸、横担、杆塔、拉线式绝缘子以及抱箍的原点坐标系为参考，建立各元器件的标准三维模型数据；搭建带电更换隔离刀闸标准作业场景；建立带电更换隔离刀闸作业场景中横担、隔离刀闸的视觉测量坐标系，得到原点坐标系相对于它的齐次变换矩阵；利用附着安装于机械臂末端的双目相机，重构隔离刀闸引流线三维模型，测量带电更换隔离刀闸作业现场中各个横担、隔离刀闸的实际位姿，修正、完善建立的带电更换隔离刀闸标准作业场景模型，得到与实际现场吻合的重构场景。本方法构建的带电更换隔离刀闸作业场景与真实现场相吻合，便于机器人进行相关作业操作。

技术领域

本发明属于计算机技术领域，具体涉及一种带电更换隔离刀闸作业现场的快速重构方法。

背景技术

目前，我国带电更换隔离刀闸作业任务主要以人工作业为主，存在风险高、效率低和培训成本高等问题，依靠现场重构技术，采用远程遥操作作业和机器人自主作业方式可以很好规避人工带电更换隔离刀闸作业存在的不足，也是目前机器人带电作业领域的研究热点之一。如何为远程遥操作者和机器人自主作业控制平台提供实时可靠的更换隔离刀闸作业现场三维环境数据是急需解决的难点之一。

目前，三维现场重构方法主要是利用双目相机或激光传感器采集现场点云深度信息，通过对点云信息的滤波、分割、分类以及识别等处理进而还原现场三维环境信息。带电更换隔离刀闸作业现场元器件数量较多、元器件轮廓复杂且存在相互遮挡，若采用点云信息进行重构，则传感器需绕场景旋转以采取多角度点云数据，随后对采集到的多角度点云进行拼接和有效信息提取。此方法可以得到与实际现场基本吻合的三维点云场景，但法算法复杂度高，计算量庞大，实时性弱；为了呈现元器件细节特征，需点云传感器有较高精度，设备成本高。

虚拟现实技术可以构建内容丰富的虚拟场景并实现人机交互。针对如室内、车间、楼宇等场景，按照确定的几何信息建立三维模型后利用场景漫游技术，可以很好实现模拟动画和仿真。虚拟场景一旦建立，使用时只用加载相应模型即可，速度快、效率高。但在带电作业现场中，由于存在导线的弯曲、零部件安装位置的偏差等问题，构建的固定的虚拟现实场景与实际现场往往存在一定差距，对于拆除隔离刀闸与横担的连接螺栓、紧固引流线与隔离刀闸的连接螺栓等过程来说，这个误差很可能导致作业失败。由于缺乏与实际现场的数据交互，虚拟现实场景不能直接作为可靠的重构场景使用。

要实现带电更换隔离刀闸任务的机器人安全自主作业和远程遥操作作业，对重构现场的精度和实时性提出了较高的要求。针对具有非结构化特性的带电更换隔离刀闸作业现场，如何兼顾重构场景的可靠性和重构速度是一个有待突破的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带电更换隔离刀闸作业场景的快速重构方法，以满足目前带电作业机器人系统在更换隔离刀闸领域中的遥操作作业和自主作业两种方式下对现场重构过程的快速、可靠的需求。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种带电更换隔离刀闸作业场景的快速重构方法，包括以下步骤：

步骤1、建立带电更换隔离刀闸标准作业现场参数数据库：

带电更换隔离刀闸标准作业现场参数数据库中数据包括隔离刀闸、横担、杆塔、引流线、输电线、拉线式绝缘子以及抱箍的相关数据；指定带电更换隔离刀闸标准作业现场参数数据库中隔离刀闸、横担、杆塔、输电线、拉线式绝缘子以及抱箍的原点坐标系；建立两元器件的原点坐标系之间标准相对安装位置数据的齐次变换矩阵；

步骤2、构建带电更换隔离刀闸标准三维模型数据库：以闸、横担、杆塔、拉线式绝缘子以及抱箍的原点坐标系为参考，建立隔离刀闸、横担、杆塔、拉线式绝缘子以及抱箍的标准三维模型数据，构建带电更换隔离刀闸标准三维模型数据库，将建模结果数据存储到带电更换隔离刀闸标准三维模型数据库中；