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专利号: 202210019235X
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于二维定位和三维姿态解算的地铁阀门状态检测方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:地铁巡检小车自动定位到指定位置,通过机械臂上携带的三维工业相机采集待检修的地铁列车阀门部件2D及3D数据;

步骤2:基于深度学习的YOLOV5L目标检测网络对2D图片部件及参照物定位;

S21:加载训练好的YOLOV5L目标检测模型,对2D图片进行目标检测处理;

S22:目标检测模型从2D图片中框选出阀门信息:阀门基座坐标、阀门末端坐标;

S23:将坐标映射到三维点云数据中,获取阀门基座、阀门末端的点云数据,从而过滤无关点云数据,加速模型速度;

步骤3:通过点云RGB中的R通道进一步筛选点云,并拟合出阀门基座质心和阀门末端质心;以阀门基座坐标为基准,解算当前坐标系与模板坐标系的转换矩阵,通过坐标变换,求取出阀门末端在模板坐标系下的坐标;

S31:遍历步骤2中阀门基座与阀门末端点云数据,通过点云RGB信息,精确筛选出属于阀门部件的点云;

S32:利用质心公式对筛选出的点云进行求质心运算,获取一个代表阀门基座和阀门末端空间位置的坐标:

S33:通过首次数据采集,确定在正常状态下阀门基座质心与阀门末端质心坐标和模板坐标系;并以此为基准,对后续采集的数据,以阀门基座质心为参照,通过三维坐标变换,求取阀门末端质心在模板坐标系下的坐标b′(x′2,y′2,z′2);

步骤4:对阀门姿态解算,根据偏转角度与设定阈值作对比,判断阀门是否处于正常状态;

S41:设在数据库模板坐标系下阀门末端坐标为B(xb,yb,zb),待测阀门末端质心为b(x2,y2,z2),坐标转换后阀门末端质心在模板坐标系中坐标为b′(x′2,y′2,z′2),阀门长度为l:通过空间距离公式计算Bb′的欧式距离:S42:通过反三角函数解算出阀门偏移角度θ1:S43:根据阀门偏转角度θ1,与设定阈值Δθ作对比,判断阀门是否处于正常状态:如果发生异常则发出报警和故障发生具体位置,提示检修人员进行定点维护。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维定位和三维姿态解算的地铁阀门状态检测方法,其特征在于,所述设定阈值Δθ取值15°。