[发明专利]一种杆塔作业定位设备、方法及其应用

说明书

一种杆塔作业定位设备，包括主体装置、机械臂和摄像测距一体化装置，摄像测距一体化装置包括摄像头、测距模块和摄像头板载处理器，主体装置包括用于攀爬杆塔的爬升机构，机械臂安装于爬升机构上，摄像测距一体化装置安装于机械臂的末端。还涉及一种杆塔作业定位方法，采用上述一种杆塔作业定位设备，通过超声波扫描就近声场纹理并成像，交由摄像头板载处理器计算，并结合图像数据比对，得到目标的精确位置信息，还涉及上述方法的应用，用于避雷器的更换作业，可有效降低人身高空坠落或触电、线路跳闸等风险，属于杆塔作业机器人领域。

技术领域

本发明涉及杆塔作业机器人领域，具体涉及一种杆塔作业定位设备、方法及其应用。

背景技术

近年来，随着输电导线避雷装置的大规模运用，给输电线路的安全稳定运行带来重要保障，但随之而来的如何及时完成避雷装置的带电安装或更换的作业逐渐提上日程。目前主要通过人工传法拉第笼金属服攀爬导线杆塔，在高空导线处进行更换，因为是带电作业，且是高空作业，存在较大的安全风险，随着软件算法的提升及工业传感器技术的进步发展，通过研制一种杆塔作业机器人来替代人工作业显得尤为重要，而在杆塔作业过程中，如何快速准确地对作业目标进行定位尤为关键。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种安全方便的杆塔作业定位设备、方法及其应用。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种杆塔作业定位设备，包括主体装置、机械臂和摄像测距一体化装置，摄像测距一体化装置包括摄像头、测距模块和摄像头板载处理器，主体装置包括用于攀爬杆塔的爬升机构，机械臂安装于爬升机构上，摄像测距一体化装置安装于机械臂的末端。

作为一种优选，测距模块为超声波雷达阵列，超声波雷达阵列包括多个超声波高频头。

作为一种优选，超声波高频头呈环形排布，摄像头位于多个超声波高频头的中间。

一种杆塔作业定位方法，采用上述的一种杆塔作业定位设备，爬升机构携带机械臂和摄像测距一体化装置沿杆塔爬升，然后通过摄像测距一体化装置获取目标的坐标信息，获取目标的坐标信息的具体过程为：摄像头采集到目标的视频画面，并将视频画面中的每一帧的画面数据送入目标识别引擎，目标识别引擎依靠事先训练好的目标模型文件，进行人工智能算法计算，得到目标在视频画面中的位置，此时测距模块对目标的位置进行超声波测距，最后得到视频画面中目标位置与摄像头之间的多点距离参数。

作为一种优选，摄像头采集目标的视频画面前，摄像头自动旋转，搜索目标，直至搜索到目标的大致方位角度，保持静止，然后采集目标的视频。

作为一种优选，通过对每一帧的画面数据进行计算得到目标在视频画面中的多个位置值，对多个位置值取平均值。

作为一种优选，得到目标位置的多点距离参数后，控制机械臂的末端朝目标处做机械运动，在运动过程中多次通过摄像测距一体化装置获取目标的坐标信息，并相应地修正机械臂的运动的控制。

作为一种优选，采用的人工智能算法为深度学习视觉目标识别算法。

作为一种优选，机械臂包括运动控制芯片，运动控制芯片作为从机连接摄像头板载处理器，摄像头板载处理器作为主机。

一种杆塔作业定位方法的应用，用于避雷器的定位，目标为避雷器，机械臂上设有用于拆装避雷器的作业工具。

采用这种方式，可以快速地完成更换安装作业，有效降低人身高空坠落或触电、线路跳闸等风险。

总的说来，本发明具有如下优点：

1)本发明采用摄像头测距一体装置，实现声纹光学融合一体，采集的视频画面同时兼具声场3D距离，位置，姿态，角度等信息。

2)本发明超声波雷达装置汲取AESA相控阵雷达的设计特点，采用小型超声波阵列，解决单一超声波精度不够的问题。