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龍圖騰網獲悉合肥工業大學申請的專利一種基于多點擬合的旋鈕開關位姿檢測方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN120125531B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-02發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202510192633.5，技術領域涉及：G06T7/00；該發明授權一種基于多點擬合的旋鈕開關位姿檢測方法是由朱敏;洪一凡;陳杰設計研發完成，并于2025-02-21向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種基于多點擬合的旋鈕開關位姿檢測方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種基于多點擬合的旋鈕開關位姿檢測方法，屬于機器人機械臂控制技術領域。該方法包括：構建旋鈕開關的檢測模型；采集目標開關圖像，獲取關鍵區域像素坐標范圍并進行可靠點的驗證；隨機抽取多組可靠點采用多次最小二乘法擬合得到旋鈕操作手柄的方向線，并得到旋鈕開關的當前位姿信息。本發明利用深度相機對采樣點的深度信息進行驗證，確保采樣點真實位于旋鈕表面，避免誤檢測背景或干擾物；通過多點采樣和多次擬合，能夠消除單點誤差的影響，優化旋鈕位姿檢測結果，確保精度和穩定性，能有效識別不同旋轉角度下的旋鈕開關操作手柄，滿足自動化操作設備操作電氣柜旋鈕開關的精度需求。

本發明授權一種基于多點擬合的旋鈕開關位姿檢測方法在權利要求書中公布了：1.一種基于多點擬合的旋鈕開關位姿檢測方法，該方法涉及的系統包括電氣柜和移動機械臂，所述電氣柜的操作面板裝有旋鈕開關，該旋鈕開關為多檔位自鎖旋鈕開關，且該旋鈕開關的操作手柄的一端標有指示箭頭；所述移動機械臂的末端裝有深度相機，在利用深度相機對旋鈕開關進行拍攝時，首先將移動機械臂移動到電氣柜的旋鈕開關所在區域前，展開后保持深度相機光軸與電氣柜操作面垂直、且深度相機鏡頭所在平面與電氣柜操作面平行，然后使用深度相機對旋鈕開關所在區域進行拍攝，且在拍攝過程中確保旋鈕開關操作手柄清晰可見，旋鈕開關位于圖像的中心位置； 其特征在于，所述位姿檢測方法包括以下步驟： 步驟1，構建旋鈕開關的目標檢測模型； 利用所述深度相機拍攝N張旋鈕開關的圖像，并用labelme標注軟件對采集圖像進行標注，得到旋鈕開關操作手柄的三個關鍵區域，分別記為箭頭關鍵區域h、中心關鍵區域m和尾部關鍵區域t，其中，箭頭關鍵區域h覆蓋操作手柄指示箭頭所在部分、中心關鍵區域m覆蓋操作手柄的幾何中心，尾部關鍵區域t覆蓋操作手柄末端的邊緣部分； 在標注完成的圖像中選取K張組成訓練集，剩余N-K張組成測試集，KN；將標注完成后得到標注文件與標注完成的圖像一起用YOLOv8目標檢測算法進行訓練和測試，得到旋鈕開關的目標檢測模型，并記為模型A； 步驟2，拍攝目標圖像并得到目標圖像三個關鍵區域像素點信息； 使用深度相機對旋鈕開關所在區域進行拍攝，并將得到的圖像記為目標圖像； 利用模型A對目標圖像進行檢測，具體的，模型A通過一個檢測框1選出目標圖像中旋鈕開關操作手柄的整體區域，該檢測框1在目標圖像的像素坐標系下的寬度為、高度為，檢測框1左上角的像素坐標為ur1,vr1；通過該檢測框1得到目標圖像的箭頭關鍵區域h、中心關鍵區域點m和尾部關鍵區域t在目標圖像的像素坐標系下的像素坐標，其中，箭頭關鍵區域h的左上角和右下角的像素坐標分別為、，中心關鍵區域m的左上角和右下角的像素坐標分別為、，尾部關鍵區域t左上角和右下角的像素坐標分別為、； 步驟3，關鍵區域內遍歷點并分類其可靠性，并進行旋鈕開關當前檔位的判斷； 步驟3.1，利用深度相機獲取深度相機平面與電氣柜平面之間的直線距離，并將該距離記為操作平面深度值；隨后將三個關鍵區域中的所有像素點按以下坐標范圍逐點遍歷： 箭頭關鍵區域h：； 中心關鍵區域m：； 尾部關鍵區域t：； 其中，為三個關鍵區域中的任意一個像素點i的像素坐標，i為像素點的序號；在遍歷的過程中記錄遍歷的每個像素點i的深度值和像素坐標； 步驟3.2，在完成步驟3.1中對三個關鍵區域中所有像素點的遍歷后，計算每個像素點的深度值與操作平面深度值的深度誤差，并根據給定的深度閾值進行如下判斷： 若，則判斷該像素點位于旋鈕表面，是可靠的點； 若，則判定該像素點并非位于旋鈕表面，是不可靠的點； 步驟3.3，舍棄不可靠的點，并將箭頭關鍵區域h內得到的可靠點的集合記為集合，中心關鍵區域m得到的可靠點的集合記為集合，尾部關鍵區域t得到的可靠點的集合記為集合； 步驟3.4，根據檢測框1及目標圖像的三個關鍵區域的信息，按照給定的確認準則對旋鈕開關當前檔位進行判斷：若旋鈕開關當前檔位與期望檔位不同，進入步驟4；若旋鈕開關當前檔位與期望檔位相同，結束本次操作； 步驟4，在步驟3.3中得到集合、集合和集合中，分別進行次可靠點的隨機抽取，具體的，每一次分別從集合、集合和集合中各抽取一個可靠點得到三個可靠點，并組成一組待擬合數據，次抽取得到組待擬合數據； 對組待擬合數據使用最小二乘法進行多點擬合，得到旋鈕開關操作手柄的方向線，同時計算得到該方向線與圖像U軸正方向的夾角，并記為當前檔位夾角； 步驟5，將旋鈕開關期望檔位的操作手柄與圖像U軸正方向的夾角記為期望擋位夾角，且，其中，為當前檔位夾角的最大允許旋轉幅度；根據以下規則選擇旋轉方向： 當時，控制夾持裝置，使其夾持旋鈕開關操作手柄，將旋鈕開關操作手柄向順時針方向旋轉以完成檔位調整； 當，控制夾持裝置，使其夾持旋鈕開關操作手柄，將旋鈕開關操作手柄向逆時針方向旋轉以完成檔位調整； 步驟6，在完成擋位調整后，再次使用深度相機對調整后的旋鈕開關所在區域進行拍攝，并將該次拍攝得到的圖像記為檢驗圖像； 將檢驗圖像用步驟1所述模型A進行檢測，得到檢驗圖像中旋鈕開關所在位置的檢測框2，該檢測框2在檢驗圖像的像素坐標系下的寬度為、高度為，檢測框2左上角的像素坐標為；通過該檢測框2得到檢驗圖像的箭頭關鍵區域h2、中心關鍵區域m2和尾部關鍵區域t2在檢驗圖像的像素坐標系下的像素坐標； 步驟7，根據步驟6所得的檢測框2和檢驗圖像的三個關鍵區域的信息，按照步驟3.4所述的確認準則對旋轉后的檔位狀態判斷，并根據檢驗圖像的檢測結果，計算得到調整后的旋鈕開關當前檔位夾角，；然后根據預設的角度誤差閾值進行如下判斷： 若，則認為調整后的旋鈕開關的檔位狀態與期望的檔位狀態一致，對旋鈕開關的期望操作完成，否則認為旋鈕開關未達到期望檔位，返回步驟2。

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