基于圖像檢測的自動(dòng)化除冰機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輸電電網(wǎng)維護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于圖像檢測的自動(dòng)化除冰機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各國對電力的需求日益增多，電氣設(shè)備也不斷增加，輸電線路分布越來越廣，在遠(yuǎn)程輸電中，最常用的是輸電線路輸電，其傳輸效率勝過其他傳輸方式。
[0003]然而，在冬天，經(jīng)常發(fā)生輸電線路結(jié)冰的情況。這種現(xiàn)象主要由氣象決定，因?yàn)闅庀蟮淖兓鹂諝獾臏囟取穸壤渑諝鈱α鞫纬闪诉@種綜合性的物理現(xiàn)象，尤其多發(fā)于北方的山區(qū)和丘陵地區(qū)。嚴(yán)重的冰雪事故會(huì)導(dǎo)致輸電線路機(jī)械性能急劇下降，甚至導(dǎo)致供電中斷以及發(fā)生危險(xiǎn)情況。常發(fā)的冰雪事故嚴(yán)重威脅供電電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，
[0004]目前，對輸電電網(wǎng)中的輸電線路結(jié)冰情況的處理存在以下缺陷:(I)一般米用人工方式或輸電線路預(yù)處理方式，前者耗費(fèi)大量的人力物力，且除冰效率不高，除冰危險(xiǎn)度高，后者經(jīng)濟(jì)成本不菲，關(guān)鍵是克服結(jié)冰的能力也有限；(2)存在一些機(jī)器人在遠(yuǎn)程控制在線除冰的技術(shù)方案，然而，由于現(xiàn)有的機(jī)器人結(jié)構(gòu)不夠合理，尚不能適應(yīng)復(fù)雜的輸電線路環(huán)境，仍舊需要大量的人工介入，綜合成本也很高；(3)缺少高精度的輸電線路冰層厚度現(xiàn)場檢測設(shè)備。
[0005]因此，本發(fā)明提出了一種基于圖像檢測的自動(dòng)化除冰機(jī)器人，采用多種有針對性的高精度的圖像處理設(shè)備協(xié)同操作，在現(xiàn)場采用電子方式即可準(zhǔn)確檢測出輸電線路的冰層厚度，同時(shí)在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上增加除冰設(shè)備，整合機(jī)器人內(nèi)部資源，從而完成機(jī)械除冰到人工除冰的替換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于圖像檢測的自動(dòng)化除冰機(jī)器人，。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于圖像檢測的自動(dòng)化除冰機(jī)器人，所述機(jī)器人包括覆冰厚度檢測子系統(tǒng)和機(jī)器人行走子系統(tǒng)，覆冰厚度檢測子系統(tǒng)位于機(jī)器人行走子系統(tǒng)上，用于對包括輸電線路的圖像進(jìn)行圖像處理以確定輸電線路上的覆冰厚度，機(jī)器人行走子系統(tǒng)位于輸電線路上，用于基于覆冰厚度對輸電線路進(jìn)行覆冰削除。
[0008]更具體地，在所述基于圖像檢測的自動(dòng)化除冰機(jī)器人中，包括:MMC卡，位于控制盒內(nèi)，用于預(yù)先存儲(chǔ)預(yù)設(shè)輸電線路灰度閾值取值范圍和預(yù)設(shè)輸電線路徑向距離;環(huán)境亮度檢測設(shè)備，位于前輪子機(jī)構(gòu)上，用于實(shí)時(shí)檢測周圍的環(huán)境亮度，以輸出實(shí)時(shí)環(huán)境亮度;鄰域平均值濾波設(shè)備，位于控制盒內(nèi)，與前方高清攝像頭連接，用于接收前方高清圖像，并對前方高清圖像進(jìn)行鄰域平均值濾波處理，以輸出濾波圖像;二值化處理設(shè)備，位于控制盒內(nèi)，與環(huán)境亮度檢測設(shè)備和MMC卡分別連接，基于實(shí)時(shí)環(huán)境亮度在預(yù)設(shè)輸電線路灰度閾值取值范圍內(nèi)確定輸電線路灰度閾值，預(yù)設(shè)輸電線路灰度閾值取值范圍為150-180，輸電線路灰度閾值用于將輸電線路和冰層從圖像背景處分離，二值化處理設(shè)備還與鄰域平均值濾波設(shè)備連接，基于輸電線路灰度閾值對濾波圖像進(jìn)行二值化處理以獲得二值化圖像，具體為，將濾波圖像中灰度值大于輸電線路灰度閾值的像素點(diǎn)設(shè)置為白像素點(diǎn)，將濾波圖像中灰度值小于等于輸電線路灰度閾值的像素點(diǎn)設(shè)置為黑像素點(diǎn);邊緣檢測設(shè)備，位于控制盒內(nèi)，與二值化處理設(shè)備連接，對二值化處理設(shè)備輸出的二值化圖像進(jìn)行輪廓增強(qiáng)處理，以獲得增強(qiáng)圖像；圖像旋轉(zhuǎn)處理設(shè)備，位于控制盒內(nèi)，與邊緣檢測設(shè)備連接，對增強(qiáng)圖像中白色像素點(diǎn)組成的輸電線路目標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得輸電線路目標(biāo)為垂直方向排列;覆冰厚度計(jì)算設(shè)備，位于控制盒內(nèi)，與圖像旋轉(zhuǎn)處理設(shè)備和MMC卡分別連接，對垂直方向排列的輸電線路目標(biāo)確定其最大徑向距離，將最大徑向距離減去預(yù)設(shè)輸電線路徑向距離并除以2以獲得輸電線路的實(shí)時(shí)冰層厚度;機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，包括前輪子機(jī)構(gòu)、中輪子機(jī)構(gòu)、后輪子機(jī)構(gòu)、前方剎車子機(jī)構(gòu)、后方剎車子機(jī)構(gòu)、前方氣動(dòng)伸縮子機(jī)構(gòu)、后方氣動(dòng)伸縮子機(jī)構(gòu)、中部氣動(dòng)伸縮子機(jī)構(gòu)、基座、重心調(diào)節(jié)子機(jī)構(gòu)和控制盒;前輪子機(jī)構(gòu)處于基座上方，包括前方切削刀片、前方防切削板、前方驅(qū)動(dòng)電機(jī)和前方行走輪，前方切削刀片用于切除前方輸電線路處的冰層，前方防切削板與前方切削刀片連接，用于在前方切削刀片進(jìn)行切削操作時(shí)卡在輸電線路上，實(shí)現(xiàn)前方切削刀片與輸電線路的隔離，前方行走輪采用塑料材料，具有與輸電線路相適應(yīng)的圓槽，前方驅(qū)動(dòng)電機(jī)與前方切削刀片和前方行走輪分別連接，用于為前方切削刀片提供切削動(dòng)力的同時(shí)，為前方行走輪提供行走動(dòng)力；中輪子機(jī)構(gòu)位于前輪子機(jī)構(gòu)和中輪子機(jī)構(gòu)中間，處于基座上方，包括中部驅(qū)動(dòng)電機(jī)和中部行走輪組成，中部行走輪采用塑料材料，具有與輸電線路相適應(yīng)的圓槽，中部驅(qū)動(dòng)電機(jī)與中部行走輪連接，用于為中部行走輪提供行走動(dòng)力;后輪子機(jī)構(gòu)處于基座上方，包括后方驅(qū)動(dòng)電機(jī)和后方行走輪，后方行走輪采用塑料材料，具有與輸電線路相適應(yīng)的圓槽，后方驅(qū)動(dòng)電機(jī)與后方切削刀片和后方行走輪分別連接，用于為后方切削刀片提供切削動(dòng)力的同時(shí)，為后方行走輪提供行走動(dòng)力；前方氣動(dòng)伸縮子機(jī)構(gòu)位于前輪子機(jī)構(gòu)和基座之間，用于將前輪子機(jī)構(gòu)連接到基座上，包括前方腕關(guān)節(jié)、前方垂直伸縮臂、前方肘關(guān)節(jié)、前方水平伸縮臂和前方肩關(guān)節(jié)，前方腕關(guān)節(jié)將前輪子機(jī)構(gòu)和前方垂直伸縮臂連接，前方垂直伸縮臂與前方肘關(guān)節(jié)連接，前方水平伸縮臂將前方肘關(guān)節(jié)與前方肩關(guān)節(jié)連接，前方肩關(guān)節(jié)與基座連接，前方垂直伸縮臂還與DSP處理芯片電性連接以接收前方垂直伸縮控制信號(hào)，前方水平伸縮臂還與DSP處理芯片電性連接以接收前方水平伸縮控制信號(hào)；中部氣動(dòng)伸縮子機(jī)構(gòu)位于中輪子機(jī)構(gòu)和基座之間，用于將中輪子機(jī)構(gòu)連接到基座上，包括中部腕關(guān)節(jié)、中部垂直伸縮臂、中部肘關(guān)節(jié)、中部水平伸縮臂和中部肩關(guān)節(jié)，中部腕關(guān)節(jié)將中輪子機(jī)構(gòu)和中部垂直伸縮臂連接，中部垂直伸縮臂與中部肘關(guān)節(jié)連接，中部水平伸縮臂將中部肘關(guān)節(jié)與中部肩關(guān)節(jié)連接，中部肩關(guān)節(jié)與基座連接，中部垂直伸縮臂還與DSP處理芯片電性連接以接收中部垂直伸縮控制信號(hào)，中部水平伸縮臂還與DSP處理芯片電性連接以接收中部水平伸縮控制信號(hào)；后方氣動(dòng)伸縮子機(jī)構(gòu)位于后輪子機(jī)構(gòu)和基座之間，用于將后輪子機(jī)構(gòu)連接到基座上，包括后方腕關(guān)節(jié)、后方垂直伸縮臂、后方肘關(guān)節(jié)、后方水平伸縮臂和后方肩關(guān)節(jié)，后方腕關(guān)節(jié)將后輪子機(jī)構(gòu)和后方垂直伸縮臂連接，后方垂直伸縮臂與后方肘關(guān)節(jié)連接，后方水平伸縮臂將后方肘關(guān)節(jié)與后方肩關(guān)節(jié)連接，后方肩關(guān)節(jié)與基座連接，后方垂直伸縮臂還與DSP處理芯片電性連接以接收后方垂直伸縮控制信號(hào)，后方水平伸縮臂還與DSP處理芯片電性連接以接收后方水平伸縮控制信號(hào);前方剎車子機(jī)構(gòu)包括前方剎車塊、前方剎車導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和前方剎車氣缸，前方剎車塊位于前方輸電線路位置，前方剎車導(dǎo)向結(jié)構(gòu)與前方剎車塊和前方剎車氣缸分別連接，用于為前方剎車塊的剎車制動(dòng)操作提供動(dòng)力；后方剎車子機(jī)構(gòu)包括后方剎車塊、后方剎車導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和后方剎車氣缸，后方剎車塊位于后方輸電線路位置，后方剎車導(dǎo)向結(jié)構(gòu)與后方剎車塊和后方剎車氣缸分別連接，用于為后方剎車塊的剎車制動(dòng)操作提供動(dòng)力；重心調(diào)節(jié)子機(jī)構(gòu)位于基座下方，采用控制盒為重心調(diào)節(jié)的配重設(shè)備，包括重心調(diào)節(jié)氣缸和三位電磁閥，重心調(diào)節(jié)氣缸為重心調(diào)節(jié)提供動(dòng)力，三位電磁閥通過調(diào)節(jié)控制箱和基座之間的相對距離來調(diào)節(jié)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的重心位置;控制盒位于基座下方，包括外殼和控制板，所述控制板集成了DSP處理芯片