[发明专利]基于视觉的轨道车辆转向架枕簧缺口定位与夹持方法

说明书

本发明提供一种基于视觉的轨道车辆转向架枕簧缺口定位与夹持方法，涉及枕簧检修技术领域。本方法包括：获取枕簧上表面图像。根据枕簧上表面图像获取枕簧中心坐标和外簧缺口中心坐标。根据枕簧中心坐标和外簧缺口中心坐标对外簧缺口角度进行可视化处理，得到外簧缺口角度。根据外簧缺口角度计算中转平台旋转角度。计算枕簧中心与机械手夹爪中心的实际距离。控制中转机械手移动距离等于枕簧中心与机械手夹爪中心的实际距离，控制中转机械手夹取枕簧后的旋转角度等于中转平台旋转角度，完成枕簧缺口定位与夹持。本方法实现了对枕簧中心和外簧缺口的定位，提升了枕簧安装效率，并且具有更高的精确度。

技术领域

本发明涉及枕簧检修技术领域，尤其涉及一种基于视觉的轨道车辆转向架枕簧缺口定位与夹持方法。

背景技术

转向架作为铁路货车的关键部件之一，它的检修工作尤为重要。目前，在对转向架的减振装置进行拆装时，通常采用人工搬运的方式，但一个枕簧的重量就能达到10kg以上，这就导致了工人劳动强度大，安装效率低下，并且容易出现手滑、脱力等情况，存在安全隐患。为解决上述问题，现有技术中开始采用转向架减振装置安装机器人系统进行斜楔和枕簧的拆装。通过中转机械手辅助实现枕簧的夹取，将枕簧从传送带上的托盘夹住后，调整其姿态并放置于中转平台上，方便安装机械手的后续安装。

然而，由于枕簧表面存在水滴、油漆和反光等问题，当前缺少对外簧和外簧缺口旋转角度的智能识别与定位，实现中转机械手对枕簧的抓取和枕簧姿态调整，去代替人工作业或者现有的作业方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于视觉的轨道车辆转向架枕簧缺口定位与夹持方法，以解决上述问题。

基于上述目的，本发明提供了一种基于视觉的轨道车辆转向架枕簧缺口定位与夹持方法，按照以下步骤进行：

S1、获取枕簧上表面图像。

S2、根据枕簧上表面图像获取枕簧中心坐标和外簧缺口中心坐标。

S3、根据枕簧中心坐标和外簧缺口中心坐标对外簧缺口角度进行可视化处理，得到外簧缺口角度。

S4、根据外簧缺口角度计算中转平台旋转角度。

S5、通过标定获取枕簧上表面图像像素值与实际物理值的比例，根据枕簧上表面图像像素值与实际物理值的比例、枕簧上表面图像以及枕簧中心坐标计算枕簧中心与机械手夹爪中心的实际距离。

S6、控制中转机械手移动距离等于枕簧中心与机械手夹爪中心的实际距离，控制中转机械手夹取枕簧后的旋转角度等于中转平台旋转角度，完成枕簧缺口定位与夹持。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：根据枕簧上表面图像完成对枕簧中心和外簧缺口的定位。在夹持传送带托盘上的枕簧时，根据枕簧中心与机械手夹爪中心的实际距离控制中转机械手的移动距离，使得中转机械手中心对准枕簧中心。夹取枕簧后，中转机械手再依据中转平台旋转角度进行转动，调整外簧缺口方向后再将枕簧放置于中转平台上，方便安装机械手的后续安装。因此，实现了对枕簧中心和外簧缺口的定位，提升了枕簧安装效率，并且，相比于直接用示教的方法去夹取枕簧，本方法的精确度更高，安全性强。

进一步地，S1中的枕簧上表面图像由工业相机采集。

进一步地，S2的具体步骤包括：采用深度学习目标检测算法对枕簧上表面图像进行检测，获得枕簧目标边界框和外簧缺口边界框；根据枕簧目标边界框获取枕簧中心坐标，根据外簧缺口边界框获取外簧缺口中心坐标。

进一步地，S3中采用OpenCV软件中的cv2.line()函数进行可视化处理，具体步骤包括：建立第一向量，第一向量以枕簧中心坐标为起点，第一向量方向与枕簧上表面图像的X轴正方向相同；建立第二向量，第二向量以枕簧中心坐标为起点，指向外簧缺口中心坐标；对第一向量和第二向量求反余弦，得到第一向量与第二向量之间的夹角角度为外簧缺口角度。