[发明专利]基于激光除冰系统的自动除冰方法

权利要求书

1.一种基于激光除冰系统的自动除冰方法，其特征在于，该方法基于激光除冰系统实现，所述激光除冰系统包括转台(1)、激光部件(2)、底座(3)、电源系统、输入装置、显示屏、控制系统和视觉传感器模块(4)；所述转台(1)包括方位部件(5)和俯仰部件(6)，所述方位部件(5)安装在所述底座(3)上方，所述俯仰部件(6)安装在方位部件(5)上方，所述激光部件(2)和视觉传感器模块(4)安装在俯仰部件(6)的联接部件(13)上；

所述控制系统包括工控机(22)和控制驱动部件，所述工控机(22)与视觉传感器模块(4)连接，用于控制视觉传感器模块(4)调整参数，并对视觉传感器模块(4)采集的图像进行识别，将识别结果传输给控制驱动部件；所述控制驱动部件和方位部件(5)、俯仰部件(6)相连，用于控制转台进行方位和俯仰两自由度的转动，进而带动激光部件(2)和视觉传感器模块(4)转动；

所述视觉传感器模块(4)包括可见光摄像机和红外热成像仪，所述视觉传感器模块(4)与工控机(22)连接，用于根据工控机(22)的指令调整视觉传感器参数，根据光强阈值切换可见光摄像机和红外热成像仪，光强大于阈值时，通过可见光摄像机采集图像，光强小于等于阈值时，通过红外热成像仪采集图像，并将采集的图像传输给工控机(22)；

所述自动除冰方法包括以下步骤：

步骤1，视觉传感器模块采集当前图像信息，传送给控制系统，并在显示屏上显示；

步骤2，当图像中存在覆冰时，将采集的图像进行放大；

步骤3，控制系统接收到操作指令，对采集到的图像中框定区域进行图像识别，得到图像坐标，即覆冰与线缆的接触位置；

步骤4，控制系统将覆冰接触位置的图像坐标进行解算，得到角度坐标，再根据坐标系的转换关系得到转台坐标，发送指令给转台，使其转动，跟踪覆冰与线缆接触位置；

步骤5，根据输入装置的信息，进入切割模式；

步骤6，激光部件发射激光，控制系统根据实时跟踪状况发送相对应的切割方向和切割速度指令给转台，控制转台带动激光部件转动；

步骤7，控制系统对当前采集到的图像进行图像识别，如果依然有覆冰，控制系统返回步骤3，转台将继续跟踪覆冰；如图像中没有覆冰，控制系统不发送指令给转台，切割结束。

2.根据权利要求1所述的基于激光除冰系统的自动除冰方法，其特征在于，步骤3中除冰目标识别方法包括以下步骤：

步骤31，控制系统将视觉传感器模块捕捉到的像素值为n*m的图像灰度化；

步骤32，将图像转化成byte数组的形式，得到一个n*m的图像矩阵，其中每一个元素A_ij对应该像素点的灰度值：

步骤33，获取图像中指定区域的图像信息，转换为图像识别矩阵，进行投影处理，对于图像识别矩阵中每一行、每一列求∑A_i,j；

步骤34，通过分析投影得到的曲线，得到y轴波谷值对应图像坐标，即线缆的y坐标y0～y1；

步骤35，求出y轴上波谷的像素宽，得到覆冰线缆直径在相机平面中投影的宽度d。

3.根据权利要求1所述的基于激光除冰系统的自动除冰方法，其特征在于，步骤4具体为：

步骤41，根据焦距f求出覆冰距离设备的真实距离

步骤42，根据Zc解算出激光点在图像平面中的坐标作为目标坐标(x₀,y₀)和结冰线缆真实直径D；

步骤43，图像平面坐标系到角度坐标系的坐标解算；控制系统根据距离Zc下相机平面坐标系中像素点和角度坐标系的对应关系得到激光点的角度坐标(θ_x0,θ_y0)和结冰线缆y轴的角度坐标θ_y1；

步骤44，根据激光点和覆冰线缆的y轴角度坐标作差得到Δθ_y，根据步骤四的D，工控机选择合适的Δθ_x来调整装置水平切割速度，得到转台应转动的角度Δθ＝(Δθ_x,Δθ_y)，，工控机发送命令给转台，使激光点和切割点重合。