CN105068537A - 一种绝缘子冲洗机器人的控制装置 - Google Patents

Abstract

一种绝缘子冲洗机器人的控制装置。其包括摄像头、图像采集卡、图像处理器、水枪执行机构、障碍传感器、运动处理器、运动执行机构、数据通信单元、主控制器和电阻率传感器；摄像头通过图像采集卡与图像处理器连接，图像处理器与水枪执行机构相连，障碍传感器与运动处理器连接，运动处理器与运动执行机构连接，数据通信单元与主控制器连接，主控制器分别与图像处理器、运动处理器和电阻率传感器相连接。本发明的绝缘子冲洗机器人的控制装置能远程控制绝缘子冲洗机器人的行走、水枪的旋转俯仰，由此来实现对绝缘子的冲洗，可大幅度减少工作人员操作，降低绝缘子冲洗现场的危险系数，有效地提高了工作效率，并且具有结构设计合理、控制精度高等优点。

Description

一种绝缘子冲洗机器人的控制装置

技术领域

本发明属于机器人控制技术领域，特别是涉及一种绝缘子冲洗机器人的控制装置。

背景技术

变电站所是电气化铁路的重要设施，而绝缘子在变电站所的供电系统中主要是起保证带电部件绝缘并对其起机械支持与固定作用，因此在整个供电系统中起到了不可或缺的作用。但由于绝缘子长期暴露在污染严重的大气环境中，当大量含有灰尘颗粒、各种金属盐类等综合污染物的气流吹向绝缘子时，会在绝缘子的棱槽间和瓷件背后空间产生满流，使得这些灰尘等污染物颗粒吸附在绝缘子表面，从而造成绝缘子表面积污。当遇到雾、雨等潮湿天气时，绝缘子表面的积污层会吸收水分，从而导致污染物溶解，电解质浓度增大，积污层导电能力增强，绝缘强度就会急剧下滑，此时绝缘子表面就会产生泄漏电流，且不断增加，这种情况极容易造成污闪事故。

近年来随着经济的高速发展，环境污染和大气污染也越来越严重，因此电气化铁路的污闪事故经常发生，这给我国电气化铁路运输事业造成了极大的影响，且带来了巨大的损失，因此防止电气化铁路变电站所绝缘子污闪是非常有必要的。

目前我国铁路牵引变电所一般采用人工手持简易工具冲洗或擦洗设备的方式来防止绝缘子出现污闪，但这种方式越来越不能满足铁路技术发展的需要，因此有些变电站采用绝缘子冲洗机器人来冲洗绝缘子，该绝缘子冲洗机器人是一种中型轮式车辆，其上主要设有主体、底盘和水枪系统，但受变电所内道路空间的限制，需要将车辆停靠在变电站内或外的某一合适位置，由工人手持水枪并拖曳水管进入变电所内进行冲洗，因此工作人员的劳动强度较大，而且冲洗质量对工作人员的依赖性大，工作环境也较差。因此，急需一种绝缘子冲洗机器人的控制装置，当车辆停靠在某一位置后，利用远程控制的方式代替原人工手持水枪进行冲洗作业。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种绝缘子冲洗机器人的控制装置。

为了达到上述目的，本发明提供的绝缘子冲洗机器人的控制装置包括：摄像头、图像采集卡、图像处理器、水枪执行机构、障碍传感器、运动处理器、运动执行机构、数据通信单元、主控制器和电阻率传感器；其中：摄像头通过图像采集卡与图像处理器连接，图像处理器与水枪执行机构相连，障碍传感器与运动处理器连接，运动处理器与运动执行机构连接，数据通信单元与主控制器连接，主控制器分别与图像处理器、运动处理器和电阻率传感器相连接。

所述的主控制器的型号为SI7-200。

所述的障碍传感器为超声波传感器，安装在绝缘子冲洗机器人主体前端。

所述的电阻率传感器安装在水枪出水口处。

本发明提供的绝缘子冲洗机器人的控制装置能够远程控制绝缘子冲洗机器人的行走、水枪的旋转俯仰，由此来实现对绝缘子的冲洗，可大幅度减少工作人员的操作，降低绝缘子冲洗现场的危险系数，有效地提高了工作效率，并且具有结构设计合理、控制精度高等优点。

附图说明

图1为本发明提供的绝缘子冲洗机器人的控制装置结构示意图。

图2为绝缘子识别系统方案示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的绝缘子冲洗机器人的控制装置进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的绝缘子冲洗机器人的控制装置包括：

摄像头1、图像采集卡2、图像处理器3、水枪执行机构4、障碍传感器5、运动处理器6、运动执行机构7、数据通信单元8、主控制器9和电阻率传感器10；其中：摄像头1通过图像采集卡2与图像处理器3连接，图像处理器3与水枪执行机构4相连，障碍传感器5与运动处理器6连接，运动处理器6与运动执行机构7连接，数据通信单元8与主控制器9连接，主控制器9分别与图像处理器3、运动处理器6和电阻率传感器10相连接。

所述的主控制器9的型号为SI7-200。

摄像头1为安装在水枪上的图像采集装置，图像处理器3为高速数字信号处理器，其通过图像采集卡2读取摄像头1所采集的图像信息，然后通过水枪执行机构4控制工作装置11工作。

工作装置11为水枪的旋转和仰俯机构，水枪执行机构4接收图像处理器3的控制指令，通过工作装置11的电器执行装置完成控制水枪旋转和改变仰俯角度的动作。

障碍传感器5为超声波传感器，安装在绝缘子冲洗机器人主体前端，用于检测绝缘子冲洗机器人前方的障碍物，运动处理器6为行走控制器，其接收障碍传感器5采集的信号，并通过运动执行机构7控制绝缘子冲洗机器人底盘12行走，以避开障碍物。

数据通信单元8为无线通信单元，其以无线的方式与远端的主控制台13相连接，主控制器9为本系统的指挥中心，其通过数据通信单元8与主控制台13交换信息，并根据主控制台13的指令控制本装置工作。

电阻率传感器10安装在水枪出水口处，用于测量冲洗用水的电阻率。

本装置的工作原理如下：

本装置通过安装在水枪上的摄像头1拍摄变电所内绝缘子的图像并将图像信息传送给图像采集卡2，完成绝缘子图像的采集，然后利用图像处理器3的图像处理技术、模板匹配算法以及绝缘子定位算法对图像中的绝缘子进行识别和定位，最后将得出的绝缘子三维坐标位置信息通过水枪执行机构4传送给绝缘子冲洗机器人水枪上的工作装置11，从而实现绝缘子冲洗机器人的水枪系统对绝缘子的精确定位，并跟踪完成冲洗任务。绝缘子识别系统方案如图2所示。绝缘子的定位采用阈值分割法。首先将采集到的绝缘子图像转化为灰度图像，然后将灰度图像的像素点与灰度阈值进行比较，将图像中灰度值大于阈值和小于阈值的部分分割开来。由于绝缘子和绝缘子立柱有着明显的区别，因此釆用阈值分割法很容易将绝缘子图像分割开来。之后将分割出来的图像进行灰度扫描，即可定位绝缘子在图像中的位置坐标。

另外，高压带电冲洗用水的电阻率不应低于1×10⁵Ω·cm，在冲洗前应用电阻率传感器10测量冲洗用水的电阻率，测量时应从水枪出水处取水样进行测量。

为了保证绝缘子冲洗机器人上水枪与绝缘子之间保持一定的距离，低于此距离时绝缘子冲洗机器人必须停车，因此在绝缘子冲洗机器人主体前端安装了障碍传感器5，以便绝缘子冲洗机器人能够避开障碍物，从而保证安全的绝缘电阻。

Claims (4)

1.一种绝缘子冲洗机器人的控制装置，其特征在于：所述的绝缘子冲洗机器人的控制装置包括：摄像头(1)、图像采集卡(2)、图像处理器(3)、水枪执行机构(4)、障碍传感器(5)、运动处理器(6)、运动执行机构(7)、数据通信单元(8)、主控制器(9)和电阻率传感器(10)；其中：摄像头(1)通过图像采集卡(2)与图像处理器(3)连接，图像处理器(3)与水枪执行机构(4)相连，障碍传感器(5)与运动处理器(6)连接，运动处理器(6)与运动执行机构(7)连接，数据通信单元(8)与主控制器(9)连接，主控制器(9)分别与图像处理器(3)、运动处理器(6)和电阻率传感器(10)相连接。

2.根据权利要求1所述的绝缘子冲洗机器人的控制装置，其特征在于：所述的主控制器(9)的型号为SI7-200。

3.根据权利要求1所述的绝缘子冲洗机器人的控制装置，其特征在于：所述的障碍传感器(5)为超声波传感器，安装在绝缘子冲洗机器人主体前端。

4.根据权利要求1所述的绝缘子冲洗机器人的控制装置，其特征在于：所述的电阻率传感器(10)安装在水枪出水口处。