CN113261031A - 通过处理模块相对于待监控设备定位获取模块的设备、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于通过处理模块(300)来相对于待监控设备定位获取模块(200)的设备(400)，该设备(400)包括：被布置在获取模块处的第一处理装置(504)，该第一处理装置(504)被配置成生成获取模块的第一位置并且生成待监控设备的高分辨率图像；用于将第一位置和高分辨率图像从获取模块发送至处理模块的发送装置(502，602)；被布置在处理模块处的第二处理装置(404)，该第二处理装置(404)被配置成根据第一位置和高分辨率图像来生成第二位置。

Description

通过处理模块相对于待监控设备定位获取模块的设备、系统 和方法
技术领域
本发明涉及用于在待监控设备的参考系中定位图像获取单元的方法。
本发明还涉及实现所述定位方法的设备、载有该设备的至少一部分的诸如机器人或平板电脑的图像获取单元、以及包括该设备的系统。
本发明的领域为在生产期间、或者在使用期间、或者在维护的背景下，异步地或非异步地借助于摄像装置对设备的无损一致性(compliance)进行异步、或非异步地监控。
背景技术
在一致性监控中，地面操作器载有旨在捕获要在其上执行干预或操作的设备的图像流的摄像装置。
EP 1986154 A1公开了一种测量设备，该测量设备测量图像捕获装置的相对位置和取向，该图像捕获装置捕获一个或更多个待监控设备的图像。基于图像捕获装置的位置和取向，将待监控设备的3D模型中存在的相应几何特性投影至所捕获的图像上，从而获得几何投影特性。然后，利用所选择的几何投影特性和与在所捕获的图像中检测到的所选择的几何投影特性相对应的几何图像特性，来计算图像捕获装置相对于测量对象的相对位置和取向。
根据现有技术的测量设备的缺点在于，所述设备载有功能强大的计算单元，因此是昂贵的，更不必说笨重了。
本发明的目的是提出一种旨在减少测量设备的计算能力的定位方法。
发明内容
该目的通过以下来实现：一种用于通过处理模块来相对于待监控设备定位获取模块的设备，该设备包括：
-被布置在获取模块处的第一处理装置，该第一处理装置被配置成生成所述获取模块的第一位置，并且生成待监控设备的、称为高分辨率图像的图像；
-用于将第一位置和高分辨率图像从所述获取模块发送至处理模块的装置；
-被布置在所述处理模块处的第二处理装置，该第二处理装置被配置成根据所述第一位置和高分辨率图像来生成第二位置。
因此，转移处理模块处的计算负荷并且因此减小安排在获取模块处即测量设备处的计算能力成为可能。
根据本发明的设备还可以包括被布置在所述处理模块处的图形处理单元。
有利地，根据本发明的设备还包括：称为高分辨率图像捕获装置的图像捕获装置，由第一处理装置生成的图像根据由所述高分辨率图像捕获装置捕获的数据来被生成。
作为示例，高分辨率图像捕获装置可以包括具有称为长焦距的焦距的物镜，该长焦距在18mm与50mm之间，优选为25mm。
根据一个实施方式，根据本发明的设备包括：被布置在获取模块处的捕获装置，并且该捕获装置被配置成捕获物理量并生成捕获数据，第一处理装置还被配置成根据所述捕获数据来生成第一位置。
特别地，捕获装置可以包括惯性中心。
根据一个选择，捕获装置可以包括称为低分辨率图像捕获装置的图像捕获装置，捕获数据是由图像捕获装置生成的图像。
而更确切地说，低分辨率图像捕获装置可以被配置成使得所生成的图像包括对待监控元件的整体上的捕获。
优选地，低分辨率图像捕获装置可以包括具有称为短焦距的焦距的物镜，该短焦距在4.5mm与10mm之间，优选地基本上为7mm。
根据一个实施方式，布置在处理模块处的处理装置还可以被配置成生成：
-待监控设备的数字模型在高分辨率图像上的模拟数据，
-待监控设备相对于所述待监控设备的数字模型的一致性状态的数据。
根据本发明的第二方面，提出了一种系统，该系统包括：
-获取模块，
-处理模块，
-根据本发明的第一方面或其改进中的一个或更多个改进的、用于通过处理模块来相对于待监控设备定位获取模块的设备。
获取模块可以是机器人的执行器(effector)，处理模块可以被布置在机器人的底座处。
例如，机器人可以是协作机器人类型的机器人。
获取模块可以是数字平板电脑。
根据本发明的第三方面，提出了一种用于通过处理模块来相对于待监控设备定位获取模块的方法，该方法包括：
-通过布置在获取模块处的处理装置进行处理，以生成所述获取模块的第一位置并且生成待监控设备的、称为高分辨率图像的图像；
-通过发送装置将第一位置和高分辨率图像从所述获取模块发送至处理模块；
-通过布置在所述处理模块处的处理装置进行处理，以根据所述第一位置和高分辨率图像来生成第二位置。
根据一个选择，可以利用整个高分辨率图像来执行用于根据高分辨率图像生成第二位置的处理。
根据另一选择，可以根据对所述高分辨率图像的称为特定部分的一部分的选择来执行用于根据高分辨率图像生成第二位置的处理。
优选地，该方法还包括：通过布置在所述处理模块处的处理装置进行附加处理，以根据第二位置和待监控设备的数字模型来生成第三位置。
根据本发明的第四方面，提出了一种用于通过处理模块根据所述待监控设备的由获取模块获取的称为高分辨率图像的图像来监控待监控设备的方法，该方法包括根据本发明的第三方面或其改进中的一个或更多个的定位方法的步骤，并且还包括下述步骤：
-通过布置在处理模块处的处理装置来对待监控设备的数字模型在高分辨率图像上的投影进行模拟，
-获得待监控设备相对于所述待监控设备的数字模型的一致性状态。
用于监控待监控设备的方法还可以包括：在模拟步骤与获得一致性状态的步骤之间，将所模拟的图像与待监控设备的一个或更多个图像进行比较。
根据一个选择，根据由布置在获取模块处的称为低分辨率图像捕获装置的图像捕获装置所捕获的数据，来获取待监控设备的图像。
优选地，根据高分辨率图像来获取待监控设备的图像。
附图说明
参照附图，通过阅读对非限制性的实现和实施方式的描述，本发明的其他数据、特征和优点将变得显而易见，在附图中：
-图1是根据本发明的系统的第一实施方式的示意图，
-图2是根据本发明的系统的第二实施方式的示意图，
-图3是根据本发明的系统的配置的示意图。
具体实施方式
由于下面描述的实施方式绝不是限制性的，因此，如果所述特征的选择足以赋予技术优点或者使本发明相对于现有技术有所区别，则特别地可以认为本发明的变型仅包括所描述的特征的选择，然后与所描述的其他特征隔离。所述选择包括至少一个特征，优选地包括不具有结构细节的功能特征，或者如果结构细节的一部分单独足以赋予技术优点或者使本发明相对于现有技术有所区别，则所述选择优选地包括仅具有结构细节的所述部分的功能特征。
现在将依次描述根据本发明的系统的实施方式和根据本发明的方法的实施方式两者。
在图1所示的第一实施方式中，系统100包括获取模块200、处理模块300以及用于通过处理模块300来相对于待监控设备(其在该附图中未示出)定位获取模块200的定位设备400。
定位设备400包括：
-被布置在获取模块200侧的获取单元500，
-被布置在处理模块300侧的处理单元600。
获取单元500包括：
-用于与获取单元500进行通信的模块501；
-用于与处理模块300进行通信的模块502；
-处理模块504，该处理模块504被配置成生成所述获取模块的第一位置，并且生成待监控设备的称为高分辨率图像的图像；
处理单元600包括：
-用于与处理单元600进行通信的模块601；
-用于与获取模块200进行通信的模块602；
-处理模块604，该处理模块604被配置成根据所述第一位置和高分辨率图像来生成第二位置。
通信模块502和602形成用于将第一位置和高分辨率图像从所述获取模块200发送至处理模块300的装置。所述通信模块可以是无线的或不是无线的。
因此，转移处理模块200处的计算负荷并且因此减小布置在获取模块300处即测量设备处的计算能力成为可能。
在所示的示例中，处理模块300包括布置在处理模块300处的图形处理单元302。图形处理单元被配置成由处理模块300使用。
在所示的示例中，获取单元500包括称为高分辨率图像捕获装置的图像捕获装置506，由第一处理装置504生成的该图像是根据由高分辨率图像捕获装置506捕获的数据来被生成的。
作为示例，高分辨率图像捕获装置506包括具有称为长焦距的25mm焦距的物镜。
仍然在所示的示例中，获取单元500包括用于捕获被布置在获取模块200处的物理量的装置508，并且该装置508被配置成捕获物理量并生成捕获数据，第一处理装置504还被配置成根据所述捕获数据来生成第一位置。
作为示例，捕获装置508包括惯性中心。
在所描述的实施方式中，捕获装置508包括称为低分辨率图像捕获装置的图像捕获装置，捕获数据是由图像捕获装置生成的图像。
低分辨率图像捕获装置被配置成使得所生成的图像包括对待监控元件的整体上的捕获。
作为示例，低分辨率图像捕获装置包括具有称为短焦距的大致等于7mm的焦距的物镜。
此外，被布置在处理模块处的处理装置还被配置成生成：
-待监控设备的数字模型在高分辨率图像上的投影的模拟数据，
-待监控设备相对于待监控设备的数字模型的一致性状态的数据。
在图2所示的第二实施方式中，即根据本发明的系统501的第二实施方式，将获取单元500并入获取模块200中，并且将处理单元600并入处理模块300中。
在该实施方式中，由于所述获取单元被并入获取模块200中，因此获取单元500不包括用于与获取模块200进行通信的模块501，并且由于所述处理单元被并入处理模块300中，因此处理单元600不包括通信模块601。
在该实施方式中，根据本发明的设备的每个模块可以是使用已经存在于获取模块或处理模块上的诸如计算机或处理器的计算装置的软件模块或电子模块。
此外，通信模块502、602可以是在获取模块或者被布置成执行所需操作的处理模块内的现有模块。
在图3所示的配置中，根据本发明的系统700包括支承处理模块704的自主平台702以及由安装在自主平台702上的杆708支承的协作机器人类型的机器人706。
更确切地说，借助于安装在固定在杆708上的轨道上的板，机器人706的一端相对于杆708以平移且旋转的方式被安装。
机器人706的另一端部具有容纳获取模块710的执行器。
使用以下步骤来执行根据本发明的方法的实现：
-通过布置在获取模块710处的处理装置进行处理，以生成所述获取模块710的第一位置并且生成待监控设备的称为高分辨率图像的图像；
-通过发送装置将第一位置和高分辨率图像从获取模块710发送至处理模块704；
-通过布置在所述处理模块704处的处理装置进行处理，以根据所述第一位置和高分辨率图像来生成第二位置。
根据另一可能的配置，获取模块是数字平板电脑，并且处理模块是包括图形卡的计算机。
操作者使用数字平板电脑来记录视频流，该视频流随后由处理模块取走并重新处理。然后，数字平板电脑使用低分辨率图像来自己确定第一位置。这涉及金字塔方法，在该方法中，由高分辨率获取模块捕获的全分辨率图像以多个级别而被减小。然后，在处理计算机上，使用较高的金字塔级别来利用全分辨率。
因此，可以利用轻巧的装置(平板电脑)执行第一获取，然后利用功能更强大的机器执行对获取结果的后处理以分析序列，这使得既可以改善初始估计位置，又可以基于视频来执行监控。
当然，本发明不限于以上描述的示例，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下对这些示例进行多种修改。此外，本发明的不同特征、形式、变型和实施方式可以以各种组合彼此关联，只要它们并非彼此不兼容或互相排斥即可。

Claims (22)

1.一种用于通过处理模块(300)来相对于待监控设备定位获取模块(200)的设备(400)，所述设备(400)包括：
-被布置在所述获取模块处的第一处理装置(504)，所述第一处理装置(504)被配置成生成所述获取模块的第一位置，并且生成所述待监控设备的高分辨率图像；
-用于将所述第一位置和所述高分辨率图像从所述获取模块发送至所述处理模块的发送装置(502；602)；
-被布置在所述处理模块处的第二处理装置(404)，所述第二处理装置(404)被配置成根据所述第一位置和所述高分辨率图像来生成第二位置。
2.根据前一权利要求所述的设备，还包括被布置在所述处理模块(200)处的图形处理器(202)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括：高分辨率图像捕获装置(506)，由所述第一处理装置(504)生成的所述图像是根据由所述高分辨率图像捕获装置捕获的数据来被生成的。
4.根据前一权利要求所述的设备，其中，所述高分辨率图像捕获装置(506)包括具有长焦距的物镜，所述长焦距在18mm至50mm之间，优选地为25mm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括被布置在获取模块(200)处的捕获装置，所述捕获装置被配置成捕获物理量并且生成捕获数据，所述第一处理装置(504)还被配置成根据所述捕获数据来生成所述第一位置。
6.根据前一权利要求所述的设备，其中，所述捕获装置(508)包括惯性中心。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述捕获装置包括低分辨率图像捕获装置，所述捕获数据是由所述图像捕获装置生成的图像。
8.根据前一权利要求所述的设备，其中，所述低分辨率图像捕获装置被配置成使得所生成的图像包括对待监控元件的整体上的捕获。
9.根据权利要求6或7所述的设备，其中，所述低分辨率图像捕获装置包括具有短焦距的物镜，所述短焦距在4.5mm至10mm之间，优选地基本上等于7mm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，被布置在所述处理模块(300)处的所述处理装置(404)还被配置成生成：
-所述待监控设备的数字模型在所述高分辨率图像上的投影的模拟数据，
-所述待监控设备的相对于所述待监控设备的所述数字模型的一致性状态的数据。
11.一种系统(100)，包括：
-获取模块(200)，
-处理模块(300)，
-根据前述权利要求中任一项所述的用于通过所述处理模块来相对于待监控设备定位获取模块的设备(400)。
12.根据前一权利要求所述的系统，其中，所述获取模块是机器人的执行器，所述处理模块被布置在所述机器人的底座处。
13.根据前一权利要求所述的系统，其中，所述机器人是协作机器人类型的机器人。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述获取模块是数字平板电脑。
15.一种用于通过处理模块来相对于待监控设备定位获取模块的方法，所述方法包括：
-通过被布置在所述获取模块处的处理装置进行处理，以生成所述获取模块的第一位置，并且生成所述待监控设备的高分辨率图像；
-通过发送装置将所述第一位置和所述高分辨率图像从所述获取模块发送至所述处理模块；
-通过被布置在所述处理模块处的处理装置进行处理，以根据所述第一位置和所述高分辨率图像来生成第二位置。
16.根据前一权利要求所述的方法，其中，使用所述高分辨率图像的整体来执行根据所述高分辨率图像生成所述第二位置的处理。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，根据对所述高分辨率图像的特定部分的选择，来执行根据所述高分辨率图像生成所述第二位置的处理。
18.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，还包括通过被布置在所述处理模块处的处理装置进行附加处理，以根据所述第二位置和所述待监控设备的数字模型来生成第三位置。
19.一种用于通过处理模块根据由获取模块获取的待监控设备的高分辨率图像来监控所述待监控设备的方法，所述方法包括根据前述权利要求中之一所述的定位方法的步骤，并且还包括下述步骤：
-通过被布置在所述处理模块处的处理装置来模拟所述待监控设备的数字模型在所述高分辨率图像上的投影，
-获得所述待监控设备的、相对于所述待监控设备的所述数字模型的一致性状态。
20.根据前一权利要求所述的方法，还包括在模拟的步骤与获得一致性状态的步骤之间，将所模拟的图像与所述待监控设备的一个或更多个图像进行比较。
21.根据前一权利要求所述的方法，其中，根据由被布置在所述获取模块处的低分辨率图像捕获装置捕获的数据，来获取所述待监控设备的图像。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其中，根据所述高分辨率图像来获取所述待监控设备的图像。
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