電能計(jì)量器具智能掛載系統(tǒng)及其掛載檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電能計(jì)量器具智能掛載系統(tǒng)，檢定臺上設(shè)有測試表托、掛載狀態(tài)指示燈和用于掛載電能計(jì)量器具的掛載立柱；轉(zhuǎn)運(yùn)臺上設(shè)有用于盛放電能計(jì)量器具的轉(zhuǎn)運(yùn)托盤；機(jī)械手的一端安裝于轉(zhuǎn)運(yùn)臺上，另一端連接用于抓取電能計(jì)量器具的末端執(zhí)行器，末端執(zhí)行器上還安裝有攝像機(jī)；攝像機(jī)通過圖像處理系統(tǒng)連接總控制器。本發(fā)明還公開了一種電能計(jì)量器具智能掛載檢測方法，通過不同觀測方位掛載平面位置及其法向量的變化，結(jié)合對應(yīng)方位末端執(zhí)行器的位姿變化，確定了末端執(zhí)行器的手眼耦合關(guān)系；通過識別掛載點(diǎn)的線性組合及掛載面的旋轉(zhuǎn)關(guān)系能夠校正掛載過程產(chǎn)生的二次誤差，不依賴于標(biāo)定靶標(biāo)及精密測量儀器，具有較高的掛載精度及工業(yè)現(xiàn)場操作性。
【專利說明】電能計(jì)量器具智能掛載系統(tǒng)及其掛載檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電能計(jì)量器具智能掛載系統(tǒng)，還涉及一種電能計(jì)量器具智能掛載 檢測方法，屬于檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 長期以來，電能計(jì)量器具檢測均是采用手工接線方式開展檢測工作，工作效率低； 檢測裝置生產(chǎn)廠家較多，各廠家開發(fā)的檢測系統(tǒng)控制方法、檢測過程、以及數(shù)據(jù)管理都不一 致，檢測系統(tǒng)也不能通用，難以規(guī)范電能計(jì)量檢測工作過程，實(shí)現(xiàn)對各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的有效管 控；且檢測質(zhì)量與工作人員的技術(shù)水平密切相關(guān)，檢測工作標(biāo)準(zhǔn)化程度低。傳統(tǒng)的現(xiàn)場檢測 設(shè)備分散、接線復(fù)雜，涉及重型試驗(yàn)設(shè)備移載，具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)；檢測工作幾乎全靠人 力，勞動強(qiáng)度高、接線繁瑣、工作量大、工作效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種電能計(jì)量器具智能掛載系 統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中手工接線檢測自動化程度低、工作效率地下，錯(cuò)誤率高的技術(shù)問題。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：電能計(jì)量器具智能掛載系統(tǒng)，包括 檢定臺、轉(zhuǎn)運(yùn)臺和機(jī)械手；所述檢定臺上設(shè)有測試表托、掛載狀態(tài)指示燈和用于掛載電能計(jì) 量器具的掛載立柱；所述轉(zhuǎn)運(yùn)臺上設(shè)有用于盛放電能計(jì)量器具的轉(zhuǎn)運(yùn)托盤；所述機(jī)械手的 一端安裝于轉(zhuǎn)運(yùn)臺上，另一端連接用于抓取電能計(jì)量器具的末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器 上還安裝有攝像機(jī)；所述攝像機(jī)通過圖像處理系統(tǒng)連接總控制器。
[0005] 所述末端執(zhí)行器包括抓取機(jī)構(gòu)和連接支架，抓取機(jī)構(gòu)通過連接支架與機(jī)械手連 接；攝像機(jī)固定安裝于所述連接支架上。
[0006] 所述抓取機(jī)構(gòu)設(shè)置有3個(gè)，相鄰抓取機(jī)構(gòu)之間的間距等于相鄰掛載立柱之間的間 距。
[0007] 所述掛載狀態(tài)指示燈至少包括：待掛載指示燈、掛載完成指示燈和掛載故障指示 燈。
[0008] 所述轉(zhuǎn)運(yùn)臺的底部還設(shè)有導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌沿檢定臺的延伸方向鋪設(shè)。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的電能計(jì)量器具智能掛載系統(tǒng)所產(chǎn)生的有益效果 是：提供了一種能夠通用的電能計(jì)量器具智能掛載系統(tǒng)，顯著提高了電能計(jì)量器具檢測的 自動化程度，降低了人工勞動強(qiáng)度，提高了工作效率；攝像機(jī)與機(jī)械手相配合形成手眼耦合 關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了電能計(jì)量器具快速、準(zhǔn)確掛載。
[0010] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種電能計(jì)量器具智能掛載檢測方法，能夠校正掛載 過程中產(chǎn)生的二次誤差，提高掛載狀態(tài)識別的魯棒性和速率。
[0011] 本發(fā)明提供的電能計(jì)量器具智能掛載檢測方法，包括如下步驟：
[0012] 步驟一：攝像機(jī)獲取目標(biāo)掛載點(diǎn)的圖像，圖像處理系統(tǒng)通過特征提取進(jìn)行掛載點(diǎn) 識別，利用掛載點(diǎn)線性組合完成末端執(zhí)行器的手眼協(xié)同標(biāo)定，通過末端執(zhí)行器實(shí)施電能計(jì) 量器具掛載操作；所述掛載點(diǎn)為掛載立柱外邊緣的幾何中心；
[0013] 步驟二：掛載完成后，攝像機(jī)通過區(qū)域分割獲取掛載狀態(tài)指示燈區(qū)域的圖像，圖像 處理系統(tǒng)對掛載狀態(tài)指示燈進(jìn)行特征識別，將掛載狀態(tài)反饋給總控制器，實(shí)現(xiàn)掛載實(shí)時(shí)反 饋。
[0014] 所述手眼協(xié)同標(biāo)定的具體操作方法如下：
[0015] 步驟1 :建立：機(jī)械手世界坐標(biāo)系O6X6Y6Z6，末端執(zhí)行器坐標(biāo)系O eXeYeZe，攝像機(jī)坐標(biāo) 系mz。，檢定臺坐標(biāo)系O wXwYwZw，用!^表示機(jī)器手世界坐標(biāo)系到末端執(zhí)行器坐標(biāo)系之間的 變換，用T。表示攝像機(jī)坐標(biāo)系到檢定臺坐標(biāo)系之間的變換，用T m表示攝像機(jī)相對于檢定臺 的外參數(shù)；
[0016] 步驟2 :調(diào)整末端執(zhí)行器的位置，使掛載點(diǎn)在攝像機(jī)中成像清晰；
[0017] 步驟3:控制機(jī)械手使攝像機(jī)從N個(gè)不同的觀測方位獲得掛載點(diǎn)圖像，其中， N > 6,計(jì)錄末端執(zhí)行器相對于前次觀測方位的姿態(tài)變換；
[0018] 步驟4 :建立攝像機(jī)的五參數(shù)模型

【權(quán)利要求】
1. 電能計(jì)量器具智能掛載系統(tǒng)，其特征在于，包括檢定臺、轉(zhuǎn)運(yùn)臺和機(jī)械手； 所述檢定臺上設(shè)有測試表托、掛載狀態(tài)指示燈和用于掛載電能計(jì)量器具的掛載立柱； 所述轉(zhuǎn)運(yùn)臺上設(shè)有用于盛放電能計(jì)量器具的轉(zhuǎn)運(yùn)托盤； 所述機(jī)械手的一端安裝于轉(zhuǎn)運(yùn)臺上，另一端連接用于抓取電能計(jì)量器具的末端執(zhí)行 器，所述末端執(zhí)行器上還安裝有攝像機(jī)；所述攝像機(jī)通過圖像處理系統(tǒng)連接總控制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能計(jì)量器具智能掛載系統(tǒng)，其特征在于，所述末端執(zhí)行器 包括抓取機(jī)構(gòu)和連接支架，抓取機(jī)構(gòu)通過連接支架與機(jī)械手連接；攝像機(jī)固定安裝于所述 連接支架上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電能計(jì)量器具智能掛載系統(tǒng)，其特征在于，所述抓取機(jī)構(gòu)設(shè) 置有3個(gè)，相鄰抓取機(jī)構(gòu)之間的間距等于相鄰掛載立柱之間的間距。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能計(jì)量器具智能掛載系統(tǒng)，其特征在于，所述掛載狀態(tài)指 示燈至少包括：待掛載指示燈、掛載完成指示燈和掛載故障指示燈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能計(jì)量器具智能掛載系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)運(yùn)臺的底 部還設(shè)有導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌沿檢定臺的延伸方向鋪設(shè)。
6. 電能計(jì)量器具智能掛載檢測方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一：攝像機(jī)獲取目標(biāo)掛載點(diǎn)的圖像，圖像處理系統(tǒng)通過特征提取進(jìn)行掛載點(diǎn)識別， 利用掛載點(diǎn)線性組合完成末端執(zhí)行器的手眼協(xié)同標(biāo)定，通過末端執(zhí)行器實(shí)施電能計(jì)量器具 掛載操作；所述掛載點(diǎn)為掛載立柱外邊緣的幾何中心； 步驟二：掛載完成后，攝像機(jī)通過區(qū)域分割獲取掛載狀態(tài)指示燈區(qū)域的圖像，圖像處理 系統(tǒng)對掛載狀態(tài)指示燈進(jìn)行特征識別，將掛載狀態(tài)反饋給總控制器，實(shí)現(xiàn)掛載實(shí)時(shí)反饋。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電能計(jì)量器具智能掛載檢測方法，其特征在于，所述手眼協(xié) 同標(biāo)定的具體操作方法如下： 步驟1 :建立：機(jī)械手世界坐標(biāo)系O6X6Y6Z6，末端執(zhí)打器坐標(biāo)系，攝像機(jī)坐標(biāo)系 0ΛΥΛ，檢定臺坐標(biāo)系0wxwYwzw，fflT6表示機(jī)器手世界坐標(biāo)系到末端執(zhí)行器坐標(biāo)系之間的變 換，用T。表示攝像機(jī)坐標(biāo)系到檢定臺坐標(biāo)系之間的變換，用Tm表示攝像機(jī)相對于檢定臺的 外參數(shù)； 步驟2 :調(diào)整末端執(zhí)行器的位置，使掛載點(diǎn)在攝像機(jī)中成像清晰； 步驟3 :控制機(jī)械手使攝像機(jī)從N個(gè)不同的觀測方位獲得掛載點(diǎn)圖像，其中，N> 6,計(jì) 錄末端執(zhí)行器相對于前次觀測方位的姿態(tài)變換； kxksW0 步驟4:建立攝像機(jī)的五參數(shù)模型〇 \vQ，通過掛載點(diǎn)的N個(gè)組合，利用最小二 001 乘法求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)及外參數(shù)，建立攝像機(jī)成像坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系間的映射模型，獲 得攝像機(jī)坐標(biāo)系中掛載點(diǎn)相對于前次觀測方位的姿態(tài)變換，其中：kx，ky分別為成像平面到 圖像平面在X軸、Y軸方向的放大系數(shù)；ks為成像平面到圖像平面在X軸和Y軸方向的耦合 放大系數(shù)，Utl,Vtl分別表示攝像機(jī)光軸中心線與圖像平面交點(diǎn)的X軸、Y軸坐標(biāo)； 步驟5 :通過連續(xù)3個(gè)方位分別確定的末端執(zhí)行器及攝像機(jī)的2次姿態(tài)變換的通用旋 轉(zhuǎn)變換矩陣； 步驟6 :根據(jù)機(jī)械手位置變換關(guān)系T6JJrt=T6a^TmTeaI，確立末端執(zhí)行器坐標(biāo)系與攝 像機(jī)坐標(biāo)系間的位置變換關(guān)系，其中：t為對應(yīng)觀測方位編號且2 <t<N。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電能計(jì)量器具智能掛載檢測方法，其特征在于，所述掛載點(diǎn) 是對包含掛載立柱的圖像進(jìn)行hough變換得到的。
【文檔編號】G01R35/04GK104459260SQ201410639825
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】劉建, 邵雪松, 蔡奇新, 王忠東, 徐晴, 黃奇峰, 錢曉明, 樓佩煌 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 南京航空航天大學(xué)