[发明专利]基于无人机对大型建筑机器人的振动检测系统

说明书

基于无人机对大型建筑机器人的振动检测系统，其特征在于：该检测系统包括搭载有摄像头的无人机，图像处理模块，和使无人机获取的视频图像与图像处理模块进行交互的通讯模块；进行振动检测时，无人机对待检测机器人拍摄视频，图像处理模块执行以下操作：获取无人机拍摄的视频，将视频中的每一帧图像获得以靶点为中心的感兴趣区域；对所有感兴趣区域分别做复数线性滤波，获得每个感兴趣区域的相位谱图；对每个感兴趣区域以第一帧为基准、利用相位谱图获得从第二帧开始的每帧图像与第一帧的相位差，该相位差表征振动位移。对每帧图像中有靶点的地方分割出来形成感兴趣区域。

技术领域

本发明涉及一种用非接触式检测方法来检测大型建筑机器人的振动情况的检测系统。

背景技术

大型建筑机器人，如拼装机器人等，是将工具、材料装卸、搬运到指定位置的设备。建筑机器人与普通家用机器人的区别之处在于：工作环境较为恶劣，需要负重工作，负载的迁移路径和高度范围较大，如果出现故障或损坏，容易造成人员伤亡。

大型建筑机器人在运行过程中可能会因为负载超负荷，或者是环境因素等出现振动问题，导致机械零部件磨损、结构开裂，甚至发生机毁人亡的重大安全事故。因此，对大型建筑机器人的振动检测是防止事故发生的重要手段。

目前常用的振动检测方法是用接触式传感器，如：加速度传感器，倾角传感器等检测机械构件的振动，但是由于传感器价格昂贵，电线敷设复杂，安装困难，使得其应用受限。传统的视觉振动测量方法由于拍摄角度不灵活，测量多方向的振动需要人为更换机位采集视频，造成更高的人力和时间成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用非接触式检测方式，对大型建筑机器人进行多方位、多角度的自动化振动检测的检测系统。

基于无人机对大型建筑机器人的振动检测系统，其特征在于：该检测系统包括搭载有摄像头的无人机，图像处理模块，和使无人机获取的视频图像与图像处理模块进行交互的通讯模块；进行振动检测时，无人机对待检测机器人拍摄视频，图像处理模块执行以下操作：获取无人机拍摄的视频，将视频中的每一帧图像获得以靶点为中心的感兴趣区域；对所有感兴趣区域分别做复数线性滤波，获得每个感兴趣区域的相位谱图；对每个感兴趣区域以第一帧为基准、利用相位谱图获得从第二帧开始的每帧图像与第一帧的相位差，该相位差表征振动位移。对每帧图像中有靶点的地方分割出来形成感兴趣区域。

优选的，相位差的提取公式表示为：

其中，d_θ(t₀)是θ角度上t₀时刻的位移，φ^θ(x,y,t₀)是θ角度上t₀时刻的相位。

优选的，固定于待检测机器人上的靶点，制作靶点模板图像，将每一帧图像与靶点模板图像做灰度匹配，寻找具有靶点的感兴趣区域。

优选的，使用平均绝对差算法对图像做灰度匹配，平均绝对差算法表示为：

其中1≤i≤m-M+1，1≤j≤n-N+1；S(x,y)是视频中大小为m*n的搜索图像，T(x,y)是M*N的靶点模板图像。靶点模板图像是预制的靶点图像是贴在待检测点的图像，这样才能在无人机拍摄的图像中识别出靶点图像，然后以靶点图像为中心选择感兴趣区域。遍历整个搜索图，在所有能够取到的子图中，找到与模板图最相似的子图作为最终匹配结果即最小的D(i,j)，即可确定能匹配的位置。

或者，使用归一化积相关算法进行灰度匹配，获得感兴趣区域。或者，使用平均误差平方和算法进行灰度匹配，获得感兴趣区域。其中，平均绝对差算法再获取感兴趣区域时计算时间和准确率最优。