CN109552262A - 一种补洗方法、系统、上位机及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种补洗方法、系统、上位机及存储介质。该方法包括:采集待补洗构架两个或两个以上的角度的3D图像;基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记;根据所述标记规划补洗路径,并按照所述补洗路径控制所述补洗系统中的机械手对待补洗构架进行补洗。通过上述技术方案,实现了自动识别和清洗残余污渍,提高补洗效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及动车清洗技术领域,尤其涉及一种补洗方法、系统、上位机及存储介质。
背景技术
随着我国动车技术的飞速发展,对动车组的维护十分重要,动车组部件的清洗工作量与日俱增,需要消耗动车段较大的人力和物力。由于在清洗过程中存在清洗死角、清洗剂效力逐步减弱等问题,通用型的清洗设备无法满足对各种类型的构架进行彻底清洗的需求,清洗效果不佳、往往会有残余污渍,必须经过补洗。
现有的动车组构架的清洗工艺主要由清洗机清洗加人工补洗组成,构架在经过清洗机清洗后需要通过天车吊装等转场运输至人工补洗工位,由工作人员检查残余污渍并针对残余污渍进行补洗,但构架清洗的作业环境恶劣、劳动强度高,会消耗大量的人力和时间,补洗效率低下。
发明内容
本发明提供了一种补洗方法、系统、上位机及存储介质,以实现自动识别和清洗残余污渍,提高补洗效率。
第一方面,本发明实施例提供了一种补洗方法,应用于补洗系统中的上位机,包括:采集待补洗构架两个或两个以上的角度的3D图像;基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记;根据所述标记规划补洗路径,并按照所述补洗路径控制所述补洗系统中的机械手对待补洗构架进行补洗。
进一步的,所述采集待补洗构架两个或两个以上的角度的3D图像,包括:
控制3D视觉传感器分别从所述待补洗构架的顶面、底面以及两个侧面进行拍摄,采集所述待补洗构架的3D图像,所述3D视觉传感器包括至少两个摄像机。
进一步的,所述基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记,包括:
基于所述待补洗构架和所述残余污渍的颜色特征,在所述3D图像中识别待补洗构架本体和残余污渍;
根据识别结果将所述3D图像转换为黑白图像;
从左至右扫描所述黑白图像;
利用矩形框标记所述黑白图像中残余污渍所在的区域。
进一步的,所述根据所述标记规划补洗路径,并按照所述补洗路径对待补洗构架进行补洗,包括:
根据机械手的有效清洗范围在所述矩形框中生成几字形的补洗路径;
利用机械手运动学反解方程确定所述机械手的关节变量;
根据所述关节变量驱动所述机械手对待补洗构架进行补洗。
第二方面,本发明实施例提供了一种补洗系统,包括:上位机和机械手;
所述上位机,包括:
图像采集模块,用于采集待补洗构架两个或两个以上的角度的3D图像;
标记模块,用于基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记;
控制模块,用于控制所述补洗系统中的机械手对待补洗构架进行补洗。
进一步的,所述系统还包括:3D视觉传感器;
相应的,所述图像采集模块,具体用于:
控制所述3D视觉传感器分别从所述待补洗构架的顶面、底面以及两个侧面进行拍摄,采集所述待补洗构架的3D图像,所述3D视觉传感器包括至少两个摄像机。
进一步的,所述标记模块,包括:
识别单元,用于基于所述待补洗构架和所述残余污渍的颜色特征,在所述3D图像中识别待补洗构架本体和残余污渍;
图像转换单元,用于根据识别结果将所述3D图像转换为黑白图像;
扫描单元,用于从左至右扫描所述黑白图像;
标记单元,用于利用矩形框标记所述黑白图像中残余污渍所在的区域。
进一步的,所述控制模块,包括:
路径生成单元,用于根据机械手的有效清洗范围在所述矩形框中生成几字形的补洗路径;
关节变量确定单元,用于利用机械手运动学反解方程确定所述机械手的关节变量;
驱动单元,用于根据所述关节变量驱动所述机械手对待补洗构架进行补洗。
第三方面,本发明实施例提供了一种上位机,包括:
一个或多个处理器;
存储装置,用于存储一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的补洗方法。
第四方面,本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的补洗方法。
本发明实施例提供了一种补洗方法、系统、上位机及存储介质。该方法包括:采集待补洗构架两个或两个以上的角度的3D图像;基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记;根据所述标记规划补洗路径,并按照所述补洗路径控制所述补洗系统中的机械手对待补洗构架进行补洗。通过上述技术方案,实现了自动识别和清洗残余污渍,提高补洗效率。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种补洗方法的流程图;
图2为本发明实施例一中的补洗方法实现的示意图;
图3为本发明实施例二提供的一种补洗方法的流程图;
图4为本发明实施例二中的识别残余污渍的示意图;
图5为本发明实施例二中的对残余污渍进行标记的示意图;
图6为本发明实施例二中的生成几字形补洗路径的示意图;
图7为本发明实施例三提供的一种补洗系统的结构示意图;
图8为本发明实施例四提供的一种上位机的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种补洗方法的流程图。本实施例可适用于自动识别待补洗构架的残余污渍并进行自动补洗的情况。具体的,该补洗方法可以由补洗系统执行,该补洗系统可以通过软件和/或硬件的方式实现,并集成在上位机中。进一步的,上位机包括但不限定于:工控机、工作站以及触摸屏等。
参考图1,该方法具体包括如下步骤:
S110、采集待补洗构架两个或两个以上的角度的3D图像。
具体的,构架是高速动车组转向架的重要承载部分,作为整个转向架的骨架,起到支撑各个零部件的作用。通常先由构架清洗机对构架进行自动清洗,清洗完毕后往往会有残余污渍,此时通过运输、抓取装置等将待补洗构架转场运输至补洗工位,进行补洗。首先通过图像传感器从不同角度采集待补洗构架的3D图像,示例性地,通过3D视觉传感器分别从待补洗构架的顶面、底面以及两个侧面等进行拍摄,3D视觉传感器包含两个或两个以上的摄像机,可同时从不同的视点拍摄待补洗构架的图像,然后通过三角测距原理等可计算出不同视点的图像中像素间的位置偏差(视差),以获取景物的三维信息,更准确地识别和定位到存在残余污渍的区域。
S120、基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记。
具体的,待补洗构架本体和残余污渍的颜色不同,分别具有特定的颜色特性,基于颜色特性从3D图像中可识别出残余污渍所在的区域,并对其进行标记。例如,待补洗构架本体呈底漆色且颜色较深,而残余污渍的颜色相对较浅,如土黄色、灰色等,基于颜色图形在3D图像中对颜色相对较深的区域进行标记,用矩形框覆盖该区域,针对该区域控制机械手进行补洗。
S130、根据所述标记规划补洗路径,并按照所述补洗路径控制所述补洗系统中的机械手对待补洗构架进行补洗。
具体的,根据3D图像中的标记,针对残余污渍所在的区域规划补洗路径,即机械手进行补洗的路线。例如,控制机械手按照从左至右、从上至下的顺序依次对每个矩形框标记的区域进行补洗,并且在每个矩形框中按照一字形、几字形、或者由外至内逆时针的回形路径进行补洗等。
图2为本发明实施例一中的补洗方法实现的示意图。如图2所示,上位机100控制机械手101移动,并通过水泵103将补洗液输送至机械手101,以对待补洗构架102进行全面的补洗;补洗工位上设置有构架支撑架104,用于固定待补洗构架102,待补洗构架102在经过构架清洗机的自动清洗后,由转运抓取装置105放置于构架支撑架104上进行固定;上位机100控制图像传感器106从不同角度对待补洗构架102进行拍摄,采集待补洗构架102不同角度的3D图像,然后基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记;根据标记规划补洗路径,并按照补洗路径控制机械手104对待补洗构架102进行补洗。
本发明实施例一提供的一种补洗方法,通过采集待补洗构架两个或两个以上的角度的3D图像;基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记;根据所述标记规划补洗路径,并按照所述补洗路径控制所述补洗系统中的机械手对待补洗构架进行补洗,实现了自动识别和清洗残余污渍,提高补洗效率。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的一种补洗方法的流程图,本实施例是在上述实施例的基础上,进行具体优化,对识别和标记残余污渍以及规划补洗路径进行了说明。需要说明的是,未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述任意实施例。
具体的,参考图3,该方法具体包括如下步骤:
S210、控制3D视觉传感器分别从所述待补洗构架的顶面、底面以及两个侧面进行拍摄,采集所述待补洗构架的3D图像,所述3D视觉传感器包括至少两个摄像机。
具体的,3D视觉传感器包括至少两个摄像机,用于同时从不同的视点拍摄待补洗构架的图像,然后通过三角测距离等可计算出不同视点的图像中像素间的位置偏差(视差),以获取景物的三维信息,更准确地识别存在残余污渍的区域。3D视觉传感器分别对待补洗构架的顶面、底面以及两个侧面进行拍摄,采集不同角度的3D图像,以全面识别残余污渍。
S220、基于所述待补洗构架和所述残余污渍的颜色特征,在所述3D图像中识别待补洗构架本体和残余污渍。
具体的,待补洗构架本体和残余污渍的颜色不同,分别具有特定的颜色特性,基于颜色特性可从3D图像中识别、划分出待补洗构架本体和残余污渍所在的区域。
S230、根据识别结果将所述3D图像转换为黑白图像;
具体的,根据划分的待补洗构架本体和残余污渍的区域,将所述3D图像转换为黑白图像,以突出污渍的位置,提高补洗机械手的定位精度。例如,将3D图像中待补洗构架本体的区域转换为黑色,将残余污渍所在的区域转换为白色,提高对比度,强化残余污渍的特征。
图4为本发明实施例二中的识别残余污渍的示意图。如图4所示,最上方像的图像为通过3D视觉传感器采集到的3D图像,3D图像的特点是具有立体效果,能够根据像素间的位置偏差(视差)整合出三维信息,图像中的远近、虚实、高低等更加清晰,更具有真实感,便于准确识别残余污渍;基于颜色特性识别待补洗构架本体和残余污渍后,得到中间的图像,其中,深色的为待补洗构架本体,浅色的、形状不规则的为残余污渍,从而划分出待补洗构架本体和残余污渍所在区域;根据对待补洗构架本体和残余污渍的识别结果将3D图像转换为黑白图像,得到最下方的图像,其中,黑色区域表示待补洗构架本体,白色区域表示残留污渍所在区域。基于3D图像进行识别,能够保证对残余污渍进行准确识别和定位,转换为黑白图像能够提高对比度,利于标记。
S240、从左至右扫描所述黑白图像。
具体的,从左至右扫描黑白图像,对残余污渍所在区域(白色区域)进行全面、准确的标记。
S250、利用矩形框标记所述黑白图像中残余污渍所在的区域。
具体的,利用矩形框标记黑白图像中的残余污渍所在区域,以明确机械手补洗的区域。具体为:在从左至右扫描的过程中,当遇到白色区域时,利用预设大小的矩形框标记一块完整的、连通的白色区域,当一块完整的、连通的白色区域较大时,利用多个矩形框紧密衔接,覆盖该白色区域,保证所有的白色区域都被矩形框标记,其中,矩形框的预设大小与3D图像的像素大小、3D图像的分辨率、3D图像与待补洗构架实际尺寸的比例有关,例如矩形框在3D图像中的长度不超过3cm,宽度不超过2.5cm;或者,矩形框的大小不受限制,但需满足矩形框至少有一个边经过该白色区域与黑色区域的交接点。矩形框标记的区域即为机械手应进行补洗的区域。
图5为本发明实施例二中的对残余污渍进行标记的示意图。如图5所示,矩形框的大小各不相同,每个矩形框都至少有一个边经过该白色区域与黑色区域的交接点(即矩形框不会单独出现在一块完整的、连通的白色区域之内),并且所有的矩形框能够覆盖全部白色区域,以避免重复标记,高效全面地标记残余污渍所在区域。
S260、根据机械手的有效清洗范围在所述矩形框中生成几字形的补洗路径。
具体的,识别并标记残余污渍所在区域后,根据机械手的有效清洗范围(机械手在各自由度上的移动范围、旋转角度范围、定点喷洒的补洗液所能覆盖的最大长度和宽度等)在矩形框中生成几字形的补洗路径,该补洗路径可全面覆盖矩形框。
图6为本发明实施例二中的生成几字形补洗路径的示意图。示例性的,各矩形框中的补洗路径由左上角开始、右下角结束,以实现对各矩形框进行全面有效的补洗。
S270、利用机械手运动学反解方程确定所述机械手的关节变量。
具体的,机械手为六自由度机械手,每一个自由度都是由机械手的独立驱动关节来实现的,使其在工作空间中可实现补洗所需的任意位置和姿态。对于已知自由度的机械手,可列出其运动学方程,根据机械手的补洗路径,即机械手的运动轨迹,可进行运动学方程反解以得到机械手的各关节变量或驱动输出曲线。示例性的,将机械手的补洗路径转换为直角坐标空间中的位姿,则逆运动学方程的解即为关节变量(各关节运动时的位移和角度变化量)。
S280、根据所述关节变量驱动所述机械手对待补洗构架进行补洗。
具体的,根据运动学方程反接得到的关节变量控制机械手,驱动机械手各关节进行特定的运动,即可按照规划的几字形补洗路径,依次对各矩形框标记的残余污渍所在区域进行自动补洗。
本发明实施例二提供的一种补洗方法,在上述实施例的基础上进行优化,通过3D视觉传感器从不同角度、不同视点采集3D图像,以全面识别并精准定位残余污渍;通过将3D图像转换为黑白图像提高对比度,强化残余污渍的特征,利于对残余污渍所在区域进行准确的标记;通过生成几字形补洗路径保证有效、全面地对残余污渍所在区域进行补洗,实现了自动识别和清洗残余污渍,提高补洗效率。
实施例三
图7为本发明实施例三提供的一种补洗系统300的结构图。本实施例提供的补洗系统300包括:上位机310和机械手320;
所述上位机310,包括:
图像采集模块311,用于采集待补洗构架两个或两个以上的角度的3D图像;
标记模块312,用于基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记;
控制模块313,用于控制所述补洗系统中的机械手对待补洗构架进行补洗。
本发明实施例三提供的一种补洗系统,通过采集待补洗构架两个或两个以上的角度的3D图像;基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记;根据所述标记规划补洗路径,并按照所述补洗路径控制所述补洗系统中的机械手对待补洗构架进行补洗,实现了自动识别和清洗残余污渍,提高补洗效率。
在上述实施例的基础上,所述补洗系统300还包括:3D视觉传感器;
相应的,所述图像采集模块311,具体用于:
控制所述3D视觉传感器分别从所述待补洗构架的顶面、底面以及两个侧面进行拍摄,所述3D视觉传感器包括至少两个摄像机。
在上述实施例的基础上,所述标记模块312,包括:
识别单元,用于基于所述待补洗构架和所述残余污渍的颜色特征,在所述3D图像中识别待补洗构架本体和残余污渍;
图像转换单元,用于根据识别结果将所述3D图像转换为黑白图像;
扫描单元,用于从左至右扫描所述黑白图像;
标记单元,用于利用矩形框标记所述黑白图像中残余污渍所在的区域。
进一步的,所述控制模块313,包括:
路径生成单元,用于根据机械手的有效清洗范围在所述矩形框中生成几字形的补洗路径;
关节变量确定单元,用于利用机械手运动学反解方程确定所述机械手的关节变量;
驱动单元,用于根据所述关节变量驱动所述机械手对待补洗构架进行补洗。
本发明实施例三提供的补洗系统可以用于执行上述任意实施例提供的补洗方法,具备相应的功能和有益效果。
实施例四
图8为本发明实施例四提供的一种上位机的硬件结构示意图。如图8所示,本实施例提供的一种上位机,包括:处理器410和存储装置420。该上位机中的处理器可以是一个或多个,图8中以一个处理器410为例,所述上位机中的处理器410和存储装置420可以通过总线或其他方式连接,图8中以通过总线连接为例。
所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器410执行,使得所述一个或多个处理器实现上述实施例中任意所述的补洗方法。
该上位机中的存储装置420作为一种计算机可读存储介质,可用于存储一个或多个程序,所述程序可以是软件程序、计算机可执行程序以及模块,如本发明实施例中补洗方法对应的程序指令/模块(例如,附图7所示的补洗系统中的模块,包括:图像采集模块310、标记模块320以及控制模块330)。处理器410通过运行存储在存储装置420中的软件程序、指令以及模块,从而执行上位机的各种功能应用以及数据处理,即实现上述方法实施例中的补洗方法。
存储装置420主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序;存储数据区可存储根据上位机的使用所创建的数据等(如上述实施例中的3D图像、补洗路径等)。此外,存储装置420可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中,存储装置420可进一步包括相对于处理器410远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至上位机。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
并且,当上述上位机中所包括一个或者多个程序被所述一个或者多个处理器410执行时,程序进行如下操作:
采集待补洗构架两个或两个以上的角度的3D图像;基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记;根据所述标记规划补洗路径,并按照所述补洗路径控制所述补洗系统中的机械手对待补洗构架进行补洗。
本实施例提出的上位机与上述实施例提出的补洗方法属于同一发明构思,未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述任意实施例,并且本实施例具备与执行补洗方法相同的有益效果。
在上述实施例的基础上,本实施例还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被补洗系统执行时实现本发明上述任意实施例中的补洗方法,该方法包括:
采集待补洗构架两个或两个以上的角度的3D图像;基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记;根据所述标记规划补洗路径,并按照所述补洗路径控制所述补洗系统中的机械手对待补洗构架进行补洗。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的补洗方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的补洗方法中的相关操作,且具备相应的功能和有益效果。
通过以上关于实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现,当然也可以通过硬件实现,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的补洗方法。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种补洗方法,其特征在于,应用于补洗系统中的上位机,包括:
采集待补洗构架两个或两个以上的角度的3D图像;
基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记;
根据所述标记规划补洗路径,并按照所述补洗路径控制所述补洗系统中的机械手对待补洗构架进行补洗。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述采集待补洗构架两个或两个以上的角度的3D图像,包括:
控制3D视觉传感器分别从所述待补洗构架的顶面、底面以及两个侧面进行拍摄,采集所述待补洗构架的3D图像,所述3D视觉传感器包括至少两个摄像机。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记,包括:
基于所述待补洗构架和所述残余污渍的颜色特征,在所述3D图像中识别待补洗构架本体和残余污渍;
根据识别结果将所述3D图像转换为黑白图像;
从左至右扫描所述黑白图像;
利用矩形框标记所述黑白图像中残余污渍所在的区域。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述标记规划补洗路径,并按照所述补洗路径对待补洗构架进行补洗,包括:
根据机械手的有效清洗范围在所述矩形框中生成几字形的补洗路径;
利用机械手运动学反解方程确定所述机械手的关节变量;
根据所述关节变量驱动所述机械手对待补洗构架进行补洗。
5.一种补洗系统,其特征在于,包括:上位机和机械手;
所述上位机,包括:
图像采集模块,用于采集待补洗构架两个或两个以上的角度的3D图像;
标记模块,用于基于颜色特性从所述3D图像中识别残余污渍并对所述残余污渍进行标记;
控制模块,用于控制所述补洗系统中的机械手对待补洗构架进行补洗。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,还包括:3D视觉传感器;
相应的,所述图像采集模块,具体用于:
控制所述3D视觉传感器分别从所述待补洗构架的顶面、底面以及两个侧面进行拍摄,采集所述待补洗构架的3D图像,所述3D视觉传感器包括至少两个摄像机。
7.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述标记模块,包括:
识别单元,用于基于所述待补洗构架和所述残余污渍的颜色特征,在所述3D图像中识别待补洗构架本体和残余污渍;
图像转换单元,用于根据识别结果将所述3D图像转换为黑白图像;
扫描单元,用于从左至右扫描所述黑白图像;
标记单元,用于利用矩形框标记所述黑白图像中残余污渍所在的区域。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述控制模块,包括:
路径生成单元,用于根据机械手的有效清洗范围在所述矩形框中生成几字形的补洗路径;
关节变量确定单元,用于利用机械手运动学反解方程确定所述机械手的关节变量;
驱动单元,用于根据所述关节变量驱动所述机械手对待补洗构架进行补洗。
9.一种上位机,其特征在于,包括:
一个或多个处理器;
存储装置,用于存储一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-5中任一所述的补洗方法。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的补洗方法。
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