一種配網(wǎng)檢修機械手臂及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于配網(wǎng)檢修領(lǐng)域，特別是一種配網(wǎng)檢修機械手臂及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]配電網(wǎng)故障成因中，約50%的故障出現(xiàn)于設(shè)備接頭處，具體原因在于設(shè)備接頭緊固作業(yè)工藝不滿足要求。目前國內(nèi)外配電網(wǎng)維修用的各種機械手(簡稱扳手)大部分是機械式的，力量輸出以人工為主。機械式扭矩扳手具有價格低、堅固耐用等特點，但是精度低，難以適用于復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境，作業(yè)效果難以保證。
[0003]在架空線施工，當(dāng)作業(yè)人員與緊固作業(yè)點不在同一垂線時，作業(yè)人員難以準(zhǔn)確將機械手臂對準(zhǔn)緊固位置；在小區(qū)變柜內(nèi)施工，或電纜溝施工時，由于作業(yè)面遮擋物較多，也存在依靠肉眼無法根據(jù)作業(yè)點的實際情況選擇扳手。這樣就給作業(yè)人員帶來了很多的不便，大大降低了工作的效率。
[0004]目前有些公司已經(jīng)研制出了電動扳手，例如，北京紐利德股份有限公司研制生產(chǎn)了 YJN系列高精度數(shù)顯定扭矩扳子，該扭矩扳子一次儀表采用高性能的傳感器，加上二次儀表多段線性擬合動能，大大提高了扭矩扳子的準(zhǔn)確度級別。桂林迪吉特電子有限公司生產(chǎn)的850系列數(shù)顯扭矩扳手采用先進的編程技術(shù)，示值準(zhǔn)確。但是上述電動扳手結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，容易發(fā)生故障，出現(xiàn)故障時不易維修，給使用者帶來了很多不便。并且他們沒有相關(guān)的圖像識別功能，工作人員在視線遮擋的時候，無法判斷作業(yè)點的情況，無法選擇合適的扳手。
[0005]專利號為201310513593.7的中國專利公開了一種電動扳手，該扳手包括電機、夕卜殼、內(nèi)套筒、外套筒，行星齒輪傳動機構(gòu)、諧波齒輪傳動機構(gòu)和手柄，該兩傳動機構(gòu)設(shè)于外殼內(nèi)，其中諧波齒輪傳動機構(gòu)的波發(fā)生器、柔性齒輪和剛性齒輪分均別與電機傳動相連、與行星齒輪傳動機構(gòu)的太陽輪和齒圈固連；內(nèi)套筒設(shè)于外套筒的中心孔內(nèi)，并通過彈簧與行星齒輪傳動機構(gòu)的行星架傳動相連；內(nèi)套筒可在外套筒的中心孔內(nèi)軸向移動，齒圈的另一端和外套筒固連。優(yōu)點是:將諧波齒輪傳動機構(gòu)應(yīng)用于用于扭剪型螺栓的擰緊作業(yè)的電動扳手上，有利于縮小電動扳手的尺寸和減輕電動扳手的重量，提高電動扳手的操作性能。但是該扳手不具備相關(guān)的圖像檢測功能，工作人員在視線遮擋的時候，無法判斷作業(yè)點的情況，無法利用該扳手進行作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種配網(wǎng)檢修機械手臂及其方法。
[0007]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種配網(wǎng)檢修機械手臂，包括手臂本體、手柄、開關(guān)、控制模塊、攝像頭、自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)和控制面板，所述手柄位于手臂本體的下方，手柄上設(shè)置開關(guān)，手臂本體的前端設(shè)置自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)和攝像頭，所述攝像頭位于自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)的一側(cè)，控制模塊位于手臂本體的中部，控制面板位于手臂本體的尾部。
[0008]一種基于上述配網(wǎng)檢修機械手臂的檢修方法，包括以下步驟:
[0009]步驟1、系統(tǒng)初始化，在數(shù)據(jù)庫模塊中存儲所有待檢檢測螺栓的信息，具體包括螺栓的編號、型號、尺寸、外觀圖像和旋緊扭矩信息；
[0010]步驟2、視頻處理模塊采集待旋緊螺栓的圖像并進行圖像處理，確定待旋緊螺栓的型號;
[0011]步驟3、控制器模塊根據(jù)待旋緊螺栓的型號從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用相關(guān)的參數(shù)，包括待旋緊螺栓的尺寸、型號和旋緊扭矩，并將信息發(fā)送給電機控制模塊；
[0012]步驟4、電機控制模塊根據(jù)接收到的待旋緊螺栓的尺寸和旋緊扭矩，控制電機旋轉(zhuǎn)，最終控制自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)對螺栓進行旋緊。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為:1)本發(fā)明的配網(wǎng)檢修機械手臂包括數(shù)據(jù)庫模塊，數(shù)據(jù)庫模塊中存儲了所有待旋緊螺栓的尺寸、型號、旋轉(zhuǎn)扭矩等信息，供控制器模塊進行調(diào)用，數(shù)據(jù)庫容量可以根據(jù)需要進行擴充；2)本發(fā)明的配網(wǎng)檢修機械手臂包括圖像采集模塊，可以對待檢修的作業(yè)點進行圖像采集，并進行圖像處理，從而判斷出待檢修螺栓的型號信息；3)本發(fā)明的配網(wǎng)檢修機械手臂的控制器模塊可以根據(jù)圖像處理模塊處理的結(jié)果從數(shù)據(jù)庫模塊中調(diào)用相關(guān)信息，并利用這些信息控制電機旋轉(zhuǎn)，最終控制自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)工作，使螺栓旋緊完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)，保障了設(shè)備的安全；4)本發(fā)明的配網(wǎng)機械手臂中自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)的螺母卡爪可以根據(jù)螺母的尺寸進行調(diào)節(jié)，適用于各種型號的配網(wǎng)接頭連接點的螺栓，通用性非常強，使用的時候不需要更換卡緊裝置，直接控制電機即可實現(xiàn)調(diào)節(jié)，大大節(jié)省了時間和使用者的體力，非常方便；5)本發(fā)明的自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)的螺母卡爪端部設(shè)置有壓力傳感器，可以實時的檢測卡爪與螺母直接的壓力，當(dāng)二者貼緊的時候壓力傳感器就將壓力信號傳輸給控制器，控制器就可以控制電機停止運動，避免了由于壓力過大而將螺母損壞；6)本發(fā)明的配網(wǎng)機械手臂旋緊裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于實施，通用性強，可以大規(guī)模的推廣使用。
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的配網(wǎng)檢修機械手臂結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的配網(wǎng)檢修機械手臂中自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明的配網(wǎng)檢修機械手臂中控制模塊結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖4為電機控制器模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0019]結(jié)合圖1，本發(fā)明的一種配網(wǎng)檢修機械手臂，包括手臂本體7、手柄2、開關(guān)3、控制模塊4、攝像頭5、自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)6和控制面板1，所述手柄2位于手臂本體7的下方，手柄2上設(shè)置開關(guān)3，手臂本體7的前端設(shè)置自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)6和攝像頭5，所述攝像頭5位于自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)6的一側(cè)，控制模塊4位于手臂本體7的中部，控制面板I位于手臂本體7的尾部。手柄上的開關(guān)用于通斷電，遇到緊急情況可以隨時斷電。
[0020]結(jié)合圖3，所述控制模塊包括視頻處理模塊、控制器模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、電機控制模塊，所述視頻處理模塊、數(shù)據(jù)庫模塊和電機控制模塊均與控制器模塊相連，其中
[0021]視頻處理模塊，采集待旋緊螺栓的圖像并進行濾波處理、去噪處理后發(fā)送至控制器模塊；
[0022]數(shù)據(jù)庫模塊，存儲所有待旋緊螺栓的圖像、尺寸、型號和旋緊扭矩信息，并依次按從大到小的順序進行編號，供控制器模塊調(diào)用；
[0023]電機控制模塊，用于接收控制器模塊發(fā)送的控制指令，按照控制指令中的尺寸和旋轉(zhuǎn)扭矩控制電機進行旋轉(zhuǎn)；
[0024]控制器模塊，用于接收視頻處理模塊處理好的視頻信息，并與數(shù)據(jù)庫模塊中的相關(guān)數(shù)據(jù)進行匹配，尋找到匹配的螺栓編號，之后將調(diào)用的尺寸和旋轉(zhuǎn)扭矩信息傳輸給電機控制模塊；該模塊還用于接收控制面板發(fā)出的控制指令。
[0025]結(jié)合圖2，所述自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)6包括扳手主體、螺母卡爪、擋板、轉(zhuǎn)動副聯(lián)結(jié)構(gòu)件、壓力傳感器和伺服電機，所述扳手主體的工作面為正六邊形結(jié)構(gòu)，六邊形扳手主體的每個邊上均設(shè)置擋板，每個擋板上均裝有螺母卡爪，所述螺母卡爪的前端設(shè)置壓力傳感器，螺母卡爪的后端設(shè)置轉(zhuǎn)動副聯(lián)結(jié)構(gòu)件，每個轉(zhuǎn)動副聯(lián)結(jié)構(gòu)件均與對應(yīng)的伺服電機連接，在伺服電機的帶動下推動螺母卡爪運動。
[0026]所述控制模塊為DSP芯片或FPGA。具體可以根據(jù)需要進行選擇。
[0027]結(jié)合圖4，所述電機控制模塊包括SA60芯片、第一電阻R1、第二電阻R、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容CT，所述SA60芯片的第I引腳和第2引腳之間連接第三電容CT，SA60芯片的第I引腳同時接地，SA60芯片的第10引腳并連第一電容Cl和第二電容C2，第一電容Cl和第二電容C2的另一端分別接地，SA60芯片的第9引腳和第10引腳之間連接電機，SA60芯片的第12引腳接第一電阻Rl，第一電阻Rl的另一端接地，SA60芯片的第8引腳接第二電阻R，第二電阻R的另一端接地，SA60芯片的第6引腳接地。
[0028]所述控制面板I為觸摸屏?？刂泼姘迳峡梢燥@示出待檢測工作點螺栓的圖形、尺寸等信息，并可以顯示出數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的相關(guān)尺寸、型號、旋轉(zhuǎn)扭矩等信息；并且控制面板可以接受外界輸入，將輸入的螺栓尺寸信息存入數(shù)據(jù)庫，并且可以實時對機械手臂進行控制。
[0029]一種基于上述配網(wǎng)檢修機械手臂的檢修方法，包括以下步驟:
[0030]步驟1、系統(tǒng)初始化，在數(shù)據(jù)庫模塊中存儲所有待檢檢測螺栓的信息，具體包括螺栓的編號、型號、尺寸、外觀圖像和旋緊扭矩信息；
[0031]步驟2、視頻處理模塊采集待旋緊螺栓的圖像并進行圖像處理，確定待旋緊螺栓的型號；圖像處理方法采用小波變換法進行處理。
[0032]步驟3、控制器模塊根據(jù)待旋緊螺栓的型號從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用相關(guān)的參數(shù)，包括待旋緊螺栓的尺寸、型號和旋緊扭矩，并將信息發(fā)送給電機控制模塊；
[0033]步驟4、電機控制模塊根據(jù)接收到的待旋緊螺栓的尺寸和旋緊扭矩，控制電機旋轉(zhuǎn)，最終控制自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)對螺栓進行旋緊。
[0034]本發(fā)明的配網(wǎng)檢修機械手臂包括數(shù)據(jù)庫模塊，數(shù)據(jù)庫模塊中存儲了所有待旋緊螺栓的尺寸、型號、旋轉(zhuǎn)扭矩等信息，供控制器模塊進行調(diào)用，數(shù)據(jù)庫容量可以根據(jù)需要進行擴充；本發(fā)明的配網(wǎng)檢修機械手臂包括圖像采集模塊，可以對待檢修的作業(yè)點進行圖像采集，并進行圖像處理，從而判斷出待檢修螺栓的型號信息；本發(fā)明的配網(wǎng)檢修機械手臂的控制器模塊可以根據(jù)圖像處理模塊處理的結(jié)果從數(shù)據(jù)庫模塊中調(diào)用相關(guān)信息，并利用這些信息控制電機旋轉(zhuǎn)，最終控制自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)工作，使螺栓旋緊完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)，保障了設(shè)備的安全；本發(fā)明的配網(wǎng)機械手臂中自適應(yīng)可變螺栓鎖緊機構(gòu)的螺母卡爪可以根據(jù)螺母的尺寸進行調(diào)節(jié)，適用于各種型號的配網(wǎng)接頭連接點的螺栓，通用性非常強，使用的時候不需要更換卡緊裝置，直接控制電機即可實現(xiàn)調(diào)節(jié)，大大節(jié)省了時間和使用者的體力，非常方便