CN108528400B - 机车车辆车顶的整备作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明机车车辆车顶的整备作业方法涉及机车车辆装备技术领域，其目的是为了提供一种自动化程度、作业效率高、定位迅速准确的机车车辆车顶的整备作业方法。本发明机车车辆车顶的整备作业方法包括以下步骤：总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息；根据车顶各组件位置信息，总控系统控制所述整备机器人移动；所述整备机器人分别移动至受电弓检测预设位置和绝缘子清洗预设位置，对受电弓进行检测、对绝缘子进行清洗。

Description

机车车辆车顶的整备作业方法

本发明要求2017年9月15日申请的，申请号为201710833123.7的，名称为“机车车顶的整备作业方法”的中国发明申请的优先权，在此将其全文引入作为参考。

技术领域

本发明涉及机车车辆装备技术领域，特别是涉及一种机车车辆车顶的整备作业方法。

背景技术

在机车车辆整备作业场所，需要工作人员进行频繁的机车车辆车顶登高作业，事故发生不能有效杜绝。

目前，电力机车车辆车顶整备作业工作时间周期短、任务量大、重复性强、人为因素影响大以及检修与生产流程管理信息化程度不高，因此迫切需要将检修作业系统智能化来降低作业人员工作压力，减少人为因素的影响，提高机车车辆检修的作业效率。同时，为了消除车顶作业人员触电伤亡事故发生的根源，保障机车车辆的安全运行，开发一套安全可靠的电力机车车辆整备作业系统具有重大的现实意义。

发明内容

基于电力机车车辆整备作业中，系统安全系数低、任务繁重、资源浪费、自动化程度不高以及人工因素影响大等问题，本发明提供一种自动化程度、作业效率高、定位迅速准确的机车车辆车顶的整备作业方法。

一种机车车辆车顶的整备作业方法，通过机车车辆车顶的整备作业系统进行整备作业，所述整备作业系统包括总控系统和与总控系统连接的整备机器人；所述整备机器人包括机械臂、分别设置在机械臂上的绝缘子清洗装置、受电弓检测装置；所述绝缘子清洗装置与所述总控系统连接，用于清洗车顶的绝缘子；所述受电弓检测装置与所述总控系统连接，用于检测受电弓的升弓压力；

所述机车车辆车顶的整备作业方法包括以下步骤：

总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息；

根据车顶各组件位置信息，总控系统控制所述整备机器人分别移动至受电弓检测预设位置和绝缘子清洗预设位置，对受电弓进行检测、对绝缘子进行清洗。

在其中一个实施例中，所述总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息的步骤包括：

总控系统获取机车车辆的车型和/或车号；

根据车型和/或车号信息，总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息。

进一步地，所述整备作业系统还包括图像定位识别模块，所述图像定位识别模块与总控系统连接，所述总控系统获取机车车辆的车型和/或车号的步骤包括：

图像定位识别模块采集入位机车车辆的图像数据获取入位机车车辆的车号、车型信息；

所述图像定位识别模块将获取的机车车辆的车号、车型信息输送至所述总控系统。

在其中一个实施例中，所述整备作业系统还包括成像模块，所述成像模块与所述总控系统连接，所述总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息的步骤包括：

总控系统控制所述整备机器人移动；

移动过程中通过所述成像模块获取机车车辆车顶的图像信息，并上传至总控系统；

总控系统根据机车车辆车顶的图像信息获取机车车辆车顶各组件位置信息。

进一步，所述整备作业系统还包括图像定位识别模块，所述图像定位识别模块与总控系统连接，通过采集入位机车车辆的图像数据获取机车车辆实际位置信息，并将所述实际位置信息输送至所述总控系统；

所述总控系统控制所述整备机器人移动的步骤包括：

所述图像定位识别模块通过采集入位机车车辆的图像数据获取机车车辆实际位置信息，并将所述实际位置信息输送至所述总控系统；

总控系统根据所述入位机车车辆的实际位置信息控制所述整备机器人相对机车车辆移动。

可选地，所述总控系统控制所述整备机器人移动的步骤包括：

所述图像定位识别模块通过采集入位机车的图像数据获取入位机车的车型和/或车号信息，并输送至所述总控系统；

所述总控系统根据所述车号和/或车型信息获取对应的预存储的车顶组件位置信息，然后根据该预存储的车顶组件位置信息控制所述整备机器人相对机车车辆移动。

在其中一个实施例中，所述整备作业系统还包括成像模块，所述成像模块与所述总控系统连接，所述对受电弓进行检测的步骤至少包括以下任意一项：

所述成像模块获取升弓过程图像信息，总控系统根据升弓过程图像信息获取升弓时间和升弓位置，判别受电弓的升弓时间和升弓位置是否正常；

所述受电弓检测装置对所述受电弓的升弓压力进行检测；

所述成像模块获取碳滑板厚度和受电弓其他组件状态信息；

所述成像模块获取降弓过程图像信息，总控系统根据降弓过程图像信息获取降弓时间和降弓位置，判别受电弓的降弓时间和降弓位置是否正常。

在其中一个实施例中，所述对受电弓进行检测的步骤至少包括以下任意一项：

所述成像模块获取升弓过程图像信息，总控系统根据升弓过程图像信息获取升弓时间和升弓位置，判别受电弓的升弓时间和升弓位置是否正常；

所述受电弓检测装置对所述受电弓的升弓压力进行检测；

所述成像模块还获取碳滑板厚度和受电弓其他组件状态信息；

所述成像模块获取降弓过程图像信息，总控系统根据降弓过程图像信息获取降弓时间和降弓位置，判别受电弓的降弓时间和降弓位置是否正常。

在其中一个实施例中，在所述受电弓检测装置对所述受电弓的升弓压力进行检测的步骤中，包括：

根据成像模块获取的升弓过程图像信息，总控系统对整备机器人的机械臂摆出高度进行干涉识别；

当高度干涉识别有干扰物时，总控系统控制调整整备机器人机械臂的摆出动作；

当高度干涉识别无干扰物时，总控系统控制受电弓检测装置进行升弓压力检测。

在其中一个实施例中，所述整备作业系统还包括成像模块，所述成像模块与所述总控系统连接，所述对绝缘子进行清洗的步骤中包括：

总控系统根据成像模块获取的机车车辆车顶的图像信息，对整备机器人的机械臂清洗动作进行干涉判别；

当清洗动作干涉判别有干扰物时，总控系统控制调整整备机器人机械臂的清洗动作；

当清洗动作干涉判别无干扰物时，总控系统控制所述整备机器人的绝缘子清洗装置对绝缘子进行清洗。

在其中一个实施例中，所述对绝缘子进行清洗的步骤中还包括：

成像模块对清洗前后的绝缘子图像进行采集，总控系统根据绝缘子清洗前后的图像进行清洗效果判别；

当清洗效果判别为合格时，总控系统控制所述绝缘子清洗装置停止清洗动作，绝缘子清洗完毕；

当清洗效果判别为不合格时，总控系统控制所述绝缘子清洗装置继续进行清洗作业。

在其中一个实施例中，所述整备作业系统还包括成像模块，所述成像模块与所述总控系统连接，所述机车车辆车顶的整备作业方法还包括：

成像模块获取车顶的各组件的图像信息、并上传至总控系统，总控系统进行各组件的异常情况判别。

在其中一个实施例中，所述车顶的各组件包括：受电弓、绝缘子、避雷器、断路器、高压隔离开关、头灯、风笛或车顶门中的一种或多种。

上述的机车车辆车顶整备作业方法，通过总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息，总控系统根据车顶各组件位置信息控制所述整备机器人移动，整备机器人上同时设置有绝缘子清洗装置和受电弓检测装置，可同时具有受电弓自动检测和绝缘子清洁保养等功能。由于采用智能整备机器人进行清洗绝缘子、受电弓检测作业，自动化程度高，可大幅降低作业人员工作压力，减少人为因素的影响，提高作业效率和安全系数。

附图说明

图1为本发明机车车辆车顶整备作业装置的架设在三层平台上的整体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明机车车辆车顶整备作业装置的结构示意图；

图4为图3中整备机器人的侧视图；

图5为图4的局部放大图；

图6为本发明机车车辆车顶整备作业装置中的受电弓检测装置的检测升弓压力的状态图；

图7为单臂的绝缘子清洗装置的结构示意图；

图8为图7的俯视图；

图9为双臂的绝缘子清洗装置的结构示意图；

图10为本发明机车车辆车顶整备作业装置中的成像模块的结构示意图；

图11为本发明机车车辆车顶整备作业方法的流程图；

图12为本发明机车车辆车顶整备作业方法获取机车车辆车顶各组件位置信息的流程图一；

图13为本发明机车车辆车顶整备作业方法获取机车车辆车顶各组件位置信息的流程图二；

图14为本发明机车车辆车顶整备作业方法获取机车车辆车顶各组件位置信息的流程图三。

附图标记说明：

平台100；

整备机器人200；

绝缘子清洗装置210；固定架211；第一支撑臂212；第一清洗刷213；第二支撑臂214；第二清洗刷215；开合电机216；双向丝杠传动机构217；

受电弓检测装置220；测力机构221；安装板222；

机械臂230；大臂回转关节231；大臂232；小臂回转关节233；小臂234；腕部回转关节235；

控制柜240；

成像模块260；工业相机261；红外补光模组262；

走行轨道300；导轨310；

行走轨道车410；悬臂组件420；悬臂421；回转支撑422；配重块423；

第一整备机器人500；

第二整备机器人600；

受电弓700。

具体实施方式

以下将结合说明书附图对本发明的具体实施方案进行详细阐述，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1和图2，本发明的一个实施例中的机车车辆车顶整备作业系统，包括总控系统、图像定位识别模块和车顶整备作业装置。

其中，机车车辆车顶整备作业装置，架设于三层平台100上，主要用于对机车车辆车顶的检测以及清洗作业，采用图像识别和动作路径智能规划技术，实现对车顶盖电气部件故障诊断、受电弓自动检测和绝缘子清洁保养等的功能。

车顶整备作业装置包括整备机器人200，整备机器人200用于清洗车顶的绝缘子以及检测受电弓的升弓压力。总控系统与车顶整备作业装置连接，能够控制整备机器人相对机车车辆移动、执行清洗绝缘子和检测受电弓的整备作业动作。

图像定位识别模块，用于采集入位机车车辆实际位置信息，并将所述实际位置信息输送至总控系统。总控系统根据机车车辆实际位置信息控制整备机器人200相对机车车辆移动。

上述的机车车辆车顶整备作业系统，通过图像定位识别模块获取入位机车车辆的实际位置信息，然后总控系统根据机车车辆实际位置信息控制整备机器人200相对机车车辆移动，无需精准控制入位机车车辆的停车位置，待机车车辆进入机车车辆车顶整备作业装置的工作范围内，通过调整整备机器人的位置进行后续的整备作业，降低了定位难度，定位灵活迅速准确。

进一步地，如图4和图5所示，整备机器人200包括绝缘子清洗装置210、受电弓检测装置220、机械臂230、机械臂控制系统。具体地，绝缘子清洗装置210用于清洗机车车辆车顶的绝缘子。受电弓检测装置220用于检测受电弓的静态压力。机械臂控制系统与机械臂230连接，用于控制机械臂230的运动。

绝缘子清洗装置210和受电弓检测装置220设置在机械臂230上，均与机械臂连接。在进行绝缘子清洗作业时，机械臂230调整各个回转关节，将绝缘子清洗装置210调整至清洗预定位置，此时调整受电弓检测装置220在机械臂的另一侧，不会妨碍到清洗工作的进行。当进行受电弓检测作业时，机械臂230调整各个回转关节，将受电弓检测装置220调整至测力预定位置，此时将绝缘子清洗装置210调整到机械臂230的另一侧，不会妨碍到测力工作的进行。

总控系统用于对整备作业过程的综合监控与控制管理，图像定位识别模块、机械臂控制系统、绝缘子清洗装置210和受电弓检测装置220分别与总控系统相连接。图像定位识别模块采集的入位机车车辆实际位置信息发送到总控系统。图像定位模块优选为工业相机。此外，总控系统控制机械臂控制系统进而控制机械臂230的运动，机械臂230按照预定路线带动绝缘子清洗装置210运动，总控系统控制绝缘子清洗装置210进行清洗作业。机械臂230按照预定路线带动受电弓检测装置220至受电弓的检测位置，对受电弓进行压力检测，最后受电弓检测装置220检测到的压力信息传回至总控系统。

上述的机车车辆车顶整备作业系统，整备机器人上同时设置有绝缘子清洗装置210和受电弓检测装置220，可同时具有受电弓自动检测和绝缘子清洁保养等功能。由于采用智能整备机器人进行清洗绝缘子、受电弓检测作业，可大幅降低作业人员工作压力，减少人为因素的影响，提高作业效率和安全系数。并且，绝缘子清洗装置210和受电弓检测装置220均设置在机械臂上，可以同时动作，通过合理设置两者在机械臂230上的安装位置，当分别进行清洗作业和测力作业时，保证不会发生干涉。

具体地，绝缘子清洗装置210包括固定架211、喷淋组件、第一支撑臂212、第一清洗刷213，以及与总控系统连接的第一驱动电机。固定架211用于连接机械臂230，固定架211上设有固定法兰，固定架通过固定法兰固定在机械臂的腕部回转关节235。第一支撑臂212的第一端用于与固定架211连接，第一支撑臂212的第二端用于可拆卸地安装第一清洗刷213。第一驱动电机用于驱动清洗刷转动以清洗绝缘子。喷淋组件与清洗驱动系统连接，用于对绝缘子表面喷洒清洗剂。具体地，喷淋组件包括设置在第一支撑臂上的喷嘴、与喷嘴连通的清洗剂源和/或气源，用于向绝缘子和/或清洗刷喷洒清洗剂或吹风或喷洒雾化清洗剂。喷嘴为多个，每个所述喷嘴分别与清洗剂源和/或气源连通。在本实施例中，与喷嘴连通的清洗剂源为水箱，水箱可以设置在地面，通过水管与喷嘴连接。整备机器人200的机械臂控制系统集成在控制柜240中，控制柜240设置在悬臂421上。

可选地，第一清洗刷213至少包括两层刷毛，绝缘子的外表面一般具有层叠的盘状结构，至少双层刷毛能够与层叠的盘状结构相匹配，清洗到盘状结构的两侧的表面。可选地，两层刷毛分别设置于第一支撑臂212的两侧。当利用该装置清洗绝缘子时，由于刷毛分别位于第一支撑臂212的两侧，刷毛不会受到第一支撑臂的限制，能够方便地清洗到绝缘子的底端。第一清洗刷213采用软毛刷，以避免刷毛对绝缘子表面造成损坏。可选地，刷毛具有疏水性，有利于刷毛清洗后的保养处理。

具体地，受电弓检测装置包括安装板222、测力机构221、传感器和通讯单元。安装板222固定在绝缘子清洗装置的固定架211上。测力机构211与安装板222固定连接，测力机构221用于测量受电弓的升弓压力。传感器与测力机构连接，用于将升弓压力转换为压力信号，传感器具体为压力传感器。通讯单元用于传输压力信号至总控系统。测力机构221与受电弓接触的结构可以为测力钩或压板，分别采用上拉或下压形式测量受电弓的升弓压力。如图6所示，在本实施例中，采用压板下压形式测量升弓压力。测量受电弓700的升弓压力过程中，受电弓700升弓至2m后，在受电弓降至1.6m的过程中，压板下压在受电弓碳滑板下方的支架上，来测量受电弓700的升弓压力。

进一步地，机械臂230具体包括依次连接的大臂回转关节231、大臂232、小臂回转关节233、小臂234和腕部回转关节235，腕部回转关节235与小臂234的末端连接。可以理解的是，机械臂并不局限于本实施例中的结构，也可以采用多自由度的其他结构形式。

受电弓检测装置220与绝缘子清洗装置210均与腕部回转关节235连接，且相对腕部回转关节235相对设置。

进一步地，绝缘子清洗装置的第一支撑臂212与测力机构221的测力方向平行设置，且测力机构221和第一支撑臂上212的第一清洗刷213相对机械臂的腕部回转关节235分别朝向外侧设置。如图4所示，在进行绝缘子清洗作业时，机械臂调整各个回转关节，将绝缘子清洗装置210调整至清洗预定位置，此时绝缘子清洗装置的第一支撑臂212呈水平状态，将前端的清洗刷伸入至绝缘子处进行清洗，受电弓检测装置220的压板朝向清洗刷相反的方向，因此不会妨碍到清洗工作的进行。如图5所示，当进行受电弓检测作业时，机械臂调整各个回转关节，将受电弓检测装置220调整至测力预定位置，此时测力机构221的压板竖直向下压在受电弓700碳滑板下方的支架上，清洗刷朝向上方，因此不会妨碍到测力工作的进行。

具体地，如图6、图7所示，固定架211具体为直角三角形支架，绝缘子清洗装置的第一支撑臂212和受电弓检测装置的安装板222分别安装在两条直角边的平面上，机械臂的腕部回转关节235安装在所述安装板的安装平面上。

进一步地，整备机器人200还包括成像模块260，成像模块260与总控系统连接，用于采集车顶图像信息。如图10所示，成像模块260由工业相机261和高亮红外补光模组262组成。优选地，工业相机261为嵌入式黑白工业相机。该成像模块260安装于整备机器人200的机械臂230上，具体地，成像模块260安装于绝缘子清洗装置上，能够对绝缘子清洗前后的图像进行采集，并判断清洗效果。

在确认机车车辆停车位置后，总控系统将获取车顶各个部件的位置信息，进一步机械臂控制系统将机械臂230上的成像模块260运动至设定位置，用于支持绝缘子清洗装置和受电弓检测装置的运动。获取车顶各个部件的位置信息的方式可以是根据车型车号信息获取，进一步的车型车号信息可以是通过图像定位识别模块采集的还可以是线上工作人员手动输入的。

进一步的机械臂控制系统根据所述的车顶图像信息控制机械臂230运动。确认了每个部件的位置后，总控系统分析得出绝缘子清洗作业和受电弓检测作业过程中机械臂的作业路线，针对不同的部件进行整备。上述的成像模块和图像定位识别模块配合，无需精准控制入位机车车辆的停车位置，成像模块采集车顶的图像后，总控系统进而根据车顶图像对整备机器人的作业路线进行调整规划，以完成整备作业。

通过成像模块260，还可以检测车顶部件的损坏状况。具体地是通过将机械臂230移动到每个组件周围的指定位置拍照，总控系统通过图像分析，识别该部件有无损坏。进一步地，还可以对车顶的绝缘子的紧固件进行故障诊断。

除此之外，通过成像模块260还可以辅助对受电弓的整备。机械臂230移动到指定位置拍摄碳滑板，识别碳滑板的厚度，受电弓升降弓过程中对受电弓的升降弓过程进行拍照，进一步计算受电弓的升降弓时间、降弓位置。并在升弓完成后，再对其进行降弓处理，使得受电弓距离接触网一定距离，然后用受电弓检测装置220中的测力机构221下压受电弓，检测受电弓的升弓压力。

进一步地，参照图9，绝缘子清洗装置进一步包括第二支撑臂214、第二清洗刷215以及第二驱动电机，第二支撑臂214的第一端用于与固定架连接，第二支撑臂214的第二端用于可拆卸地安装第二清洗刷215；第二驱动电机用于驱动安装于第二支撑臂上的第二清洗刷215转动以清洗绝缘子，形成双臂的绝缘子清洗装置。

具体地，第二支撑臂214与第一支撑臂212能够相对运动使第一清洗刷213与第二清洗刷215靠近绝缘子或离开绝缘子。

具体地，绝缘子清洗装置还包括双向丝杠传动机构217以及开合电机216；开合电机216固定在固定架211上，开合电机216与双向丝杠传动机构217传动连接；第一支撑臂212的第一端以及第二支撑臂214的第一端分别固定设置于双向丝杠传动机构217上从而与固定架211间接连接；第一支撑臂212的第一端以及第二支撑臂214的第一端分别通过双向丝杠传动机构217反向往复运动。

具体地，固定架211上设有滑轨，第一支撑臂212的第一端以及第二支撑臂214的第一端通过滑轨与固定架211滑动连接。优选的，开合电机216为步进电机，第一驱动电机以及第二驱动电机为伺服电机。第一支撑臂212与第二支撑臂214相向往复运动的距离为200mm～420mm。

本发明机车车辆车顶整备作业装置包括上述的整备机器人200、驱动机构和走行轨道300。走行轨道300用于整备机器人200的行走，行走范围覆盖整个机车车辆车顶。驱动机构设置在走行轨道上，与机械臂连接，驱动机构能够带动机械臂在走行轨道行走。具体地，走行轨道300包括导轨310。

驱动机构包括滑动设置在导轨310上的行走轨道车410和与总控系统连接的行走驱动系统，行走轨道车滑动设置在走行轨道上，机械臂设置在行走轨道车上，行走驱动系统用于驱动行走轨道车。整备机器人200通过滑动的行走轨道车410实现行走功能。行走轨道车410可以为滑台、滑车等。

进一步地，如图3，驱动机构包括悬臂组件420，悬臂组件420悬臂组件420与机械臂230连接，用于支撑和固定机械臂230。悬臂组件420包括悬臂421、回转支撑422、以及与总控系统连接的旋转驱动系统。悬臂421转动设置在回转支撑422上，与机械臂230的大臂回转关节连接，机械臂230通过回转支撑422能够转动。回转支撑422转动设置在行走轨道车410上，旋转驱动系统与回转支撑422连接，用于控制回转支撑422的转动。其中，旋转驱动系统包括悬臂伺服驱动电机和旋转控制单元，悬臂伺服驱动电机与回转支撑422连接，旋转控制单元控制悬臂伺服驱动电机带动悬臂421在回转支撑422上转动。

具体地，回转支撑的旋转角度为0～90°，因此悬臂421的旋转角度范围也为0～90°，走行轨道300的导轨310为直线导轨310，悬臂421能够与导轨310平行和垂直设置。非工作状态时，悬臂421是平行于导轨310方向；工作状态时，通过旋转驱动系统，悬臂421能在00～90°范围内旋转，根据需要的位置制动停留。

进一步地，悬臂组件420还包括配重块423，配重块423设置在悬臂组件420远离机械臂230的一端，机械臂设置在悬臂的一端，配重块设置在悬臂的另一端。配重块423通过配重架与悬臂421固定。悬臂421为焊接框架组件，以减少自身重量。

为了提高整备效率，可以在走行导轨上设置两个整备机器人同时作业，具体地，如图2，两个整备机器人为第一整备机器人500和第二整备机器人600。

为了提高清洗的效率，第一整备机器人500采用单臂的绝缘子清洗装置，第二整备机器人600采用双臂的绝缘子清洗装置。设置双臂的绝缘子清洗装置，两组清洗刷，能够同时对绝缘子的两侧进行清理。但是由于机车车辆车顶的绝缘子数量众多，有的位置与车顶其他部件相距较近，没有充足的空间容纳双臂的绝缘子清洗装置，因此此时可以使用单臂的绝缘子清洗装置，依次清理绝缘子的单侧。在其他的实施例中，根据实际情况清洗需要，可以装配多个整备机器人200，分别安装单臂的绝缘子清洗装置或双臂的绝缘子清洗装置，分工对绝缘子进行清理作业。

工作时，机械臂230将第一清洗刷213放置到绝缘子的预设位置，喷淋系统对绝缘子表面喷清洗剂，喷淋时间2s左右，开合机构闭合，清洗驱动系统驱动第一清洗刷213高速旋转，实现对绝缘子的清洗。

在整个机车车辆车顶整备作业结束后，将检测结果进行分析，并通过用户界面进行显示，实现智能整备，最后作业人员可以根据检测结果进行其他相应地修理作业。

本发明机车车辆车顶整备作业系统除了用于电机机车车辆之外，还可以用于其他机车车辆的车顶绝缘子清洗等整备作业，例如可以用于地铁车辆、动车车辆车顶设备等。

如图11所示，一种机车车辆车顶的整备作业方法，通过机车车辆车顶的整备作业系统进行整备作业，所述整备作业系统包括总控系统和与总控系统连接的整备机器人；所述整备机器人包括机械臂、分别设置在机械臂上的绝缘子清洗装置、受电弓检测装置；所述绝缘子清洗装置与所述总控系统连接，用于清洗车顶的绝缘子；所述受电弓检测装置与所述总控系统连接，用于检测受电弓的升弓压力；

所述机车车辆车顶的整备作业方法包括以下步骤：

S100，总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息；

S200，根据车顶各组件位置信息，总控系统控制所述整备机器人分别移动至受电弓检测预设位置和绝缘子清洗预设位置，对受电弓进行检测、对绝缘子进行清洗。

在实际对机车车辆车顶的整备作业过程中，总控系统获取机车车辆车顶各组件的位置信息，可以通过以下三种不同实施例来实现：

(一)请参见图12，在其中一个实施例中，所述整备作业系统还包括图像定位识别模块，所述图像定位识别模块与总控系统连接，所述总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息的步骤包括：

S10，图像定位识别模块采集入位机车车辆的图像数据获取入位机车车辆的车号和/或车型信息，并将获取的机车车辆的车号和/或车型信息输送至所述总控系统；

S20，总控系统根据车型和/或车号信息获取机车车辆车顶各组件位置信息。

(二)请参见图13，在其中一个实施例中，所述整备作业系统还包括成像模块，所述成像模块与所述总控系统连接；所述整备作业系统还包括图像定位识别模块，所述图像定位识别模块与总控系统连接，通过采集入位机车车辆的图像数据获取机车车辆实际位置信息，并将所述实际位置信息输送至所述总控系统；所述总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息的步骤包括：

S30，所述图像定位识别模块通过采集入位机车车辆的图像数据获取机车车辆实际位置信息，并将所述实际位置信息输送至所述总控系统；

S40，总控系统根据所述入位机车车辆的实际位置信息控制所述整备机器人相对机车车辆移动，移动过程中通过所述成像模块获取机车车辆车顶的图像信息，并上传至总控系统；

S50，总控系统根据机车车辆车顶的图像信息获取机车车辆车顶各组件位置信息。

(三)请参见图14，在其中一个实施例中，所述整备作业系统还包括成像模块，所述成像模块与所述总控系统连接；所述整备作业系统还包括图像定位识别模块，所述图像定位识别模块与总控系统连接，通过采集入位机车车辆的图像数据获取机车车辆实际位置信息，并将所述实际位置信息输送至所述总控系统；所述总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息的步骤包括：

S60，所述图像定位识别模块通过采集入位机车的图像数据获取入位机车的车型和/或车号信息，并输送至所述总控系统；

S70，所述总控系统根据所述车号和/或车型信息获取对应的预存储的车顶组件位置信息，然后根据该预存储的车顶组件位置信息控制所述整备机器人相对机车车辆移动，移动过程中通过所述成像模块获取机车车辆车顶的图像信息，并上传至总控系统；

S80，总控系统根据机车车辆车顶的图像信息获取机车车辆车顶各组件位置信息。

在其中一个实施例中，所述整备作业系统还包括成像模块，所述成像模块与所述总控系统连接，总控系统根据车型和/或车号信息获取机车车辆车顶各组件位置信息，根据车顶各组件位置信息，总控系统控制所述整备机器人分别移动至受电弓检测预设位置对受电弓进行检测，所述对受电弓进行检测的步骤至少包括以下任意一项：

所述成像模块获取升弓过程图像信息，总控系统根据升弓过程图像信息获取升弓时间和升弓位置，判别受电弓的升弓时间和升弓位置是否正常；

所述受电弓检测装置对所述受电弓的升弓压力进行检测；

所述成像模块还获取碳滑板厚度和受电弓其他组件状态信息；

所述成像模块获取降弓过程图像信息，总控系统根据降弓过程图像信息获取降弓时间和降弓位置，判别受电弓的降弓时间和降弓位置是否正常。

在其中一个实施例中，所述整备作业系统还包括成像模块，所述成像模块与所述总控系统连接，总控系统控制所述整备机器人移动，移动过程中通过所述成像模块获取机车车辆车顶的图像信息，并上传至总控系统，总控系统根据机车车辆车顶的图像信息获取机车车辆车顶各组件位置信息，根据车顶各组件位置信息，总控系统控制所述整备机器人分别移动至受电弓检测预设位置对受电弓进行检测，所述对受电弓进行检测的步骤至少包括以下任意一项：

所述成像模块获取升弓过程图像信息，总控系统根据升弓过程图像信息获取升弓时间和升弓位置，判别受电弓的升弓时间和升弓位置是否正常；

所述受电弓检测装置对所述受电弓的升弓压力进行检测；

所述成像模块还获取碳滑板厚度和受电弓其他组件状态信息；

所述成像模块获取降弓过程图像信息，总控系统根据降弓过程图像信息获取降弓时间和降弓位置，判别受电弓的降弓时间和降弓位置是否正常。

进一步地，在上述两个关于受电弓检测的实施例中，在所述受电弓检测装置对所述受电弓的升弓压力进行检测的步骤中，包括：

根据成像模块获取的升弓过程图像信息，总控系统对整备机器人的机械臂摆出高度进行干涉识别；

当高度干涉识别有干扰物时，总控系统控制调整整备机器人机械臂的摆出动作；

当高度干涉识别无干扰物时，总控系统控制受电弓检测装置进行升弓压力检测。

在其中一个实施例中，所述整备作业系统还包括成像模块，所述成像模块与所述总控系统连接，在实际对机车车辆车顶的整备作业过程中，所述对绝缘子进行清洗的步骤包括：

总控系统根据成像模块获取的机车车辆车顶的图像信息，对整备机器人的机械臂清洗动作进行干涉判别；

当清洗动作干涉判别有干扰物时，总控系统控制调整整备机器人机械臂的清洗动作；

当清洗动作干涉判别无干扰物时，总控系统控制所述整备机器人的绝缘子清洗装置对绝缘子进行清洗。

进一步地，所述对绝缘子进行清洗的步骤中还包括：

成像模块对清洗前后的绝缘子图像进行采集，总控系统根据绝缘子清洗前后的图像进行清洗效果判别；

当清洗效果判别为合格时，总控系统控制所述绝缘子清洗装置停止清洗动作，绝缘子清洗完毕；

当清洗效果判别为不合格时，总控系统控制所述绝缘子清洗装置继续进行清洗作业。

在其中一个实施例中，所述整备作业系统还包括成像模块，所述成像模块与所述总控系统连接，在实际对机车车辆车顶的整备作业过程中，所述机车车辆车顶的整备作业方法还包括：

成像模块获取车顶的各组件的图像信息、并上传至总控系统，总控系统进行各组件的异常情况判别。

具体地，上述车顶的各组件包括但不限于受电弓、绝缘子、避雷器、断路器、高压隔离开关、头灯、风笛或车顶门等。

上述的机车车辆车顶整备作业方法，通过总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息，总控系统根据车顶各组件位置信息控制所述整备机器人移动，整备机器人上同时设置有绝缘子清洗装置和受电弓检测装置，可同时具有受电弓自动检测和绝缘子清洁保养等功能。由于采用智能整备机器人进行清洗绝缘子、受电弓检测作业，自动化程度高，可大幅降低作业人员工作压力，减少人为因素的影响，提高作业效率和安全系数。

下面结合具体实施例对机车车辆车顶的整备作业方法的步骤进行详细说明：

步骤1：在人工判断机车车辆已入位后，受电弓降弓，然后手动操作手持机，将机车车辆入位确认信息输到手持机对应功能界面中(界面中需带有确认和取消按钮)。

步骤2：人工确认车号、机车车辆型号、机车车辆版本号，并将其信息手动输到手持机对应功能界面中(界面中需带有确认和取消按钮)。

步骤3：人工在手持机上确认即将断电，然后进行断电工作，并将断电完成确认信息手动输到手持机对应功能界面中(界面中需带有确认和取消按钮)，LED提示板上显示“无电”)。

步骤4：通过图像定位识别模块对入位机车车辆实际位置信息进行采集，并将处理后的采集数据上传至总控系统。总控系统接收到机车车辆入位完毕信号、车号、机车车辆型号、机车车辆版本号信息，图像定位识别系统工作正常信息，根据车型和/或车号信息，总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息，根据车顶各组件位置信息，总控系统控制机车车辆两端的整备机器人相对机车车辆运动。

步骤5：两个行走轨道车分别运动至机车车辆两端的碳滑板位置识别预设位后，机械臂从原点位置(悬臂与走行轨道平行)转动至工作位置(悬臂与走行轨道垂直)，机械臂上的成像模块对碳滑板进行图像拍摄和位置判别，并将处理后的数据信息上传至总控系统，优选采用以太网通讯方式。采集数据完成后，机械臂回到原点，两个行走轨道车分别回到轨道两端原点处。

步骤6：两个行走轨道车分别从机车车辆两端走行至机车车辆中间预设位置，走行过程中机械臂通过成像模块对机车车辆车顶进行定点图像拍摄、悬臂摆出高度干涉识别、车顶各组件纵向切面异常位置识别，并将处理后的采集数据上传至总控系统，优选采用以太网通讯方式。机械臂回到原点，两行走轨道车回到轨道两端原点处。

步骤7：人工操作机车车辆1端的受电弓在升弓后，在手持机上输入机车车辆1端的受电弓已升弓完成的信息，手持机会将该信息上传至总控系统，待总控系统接收到机车车辆1端的受电弓升弓已完成信号后，机车车辆1端处的行走轨道车行至预设位置后，悬臂摆出，机械臂移动至碳滑板所在修正位置，然后利用机械臂上的受电弓检测装置测量机车车辆1端的受电弓升弓压力，并将处理后的采集数据上传至总控系统(采用以太网通讯方式)，采集完成后，机车车辆1端的机械臂回到原点。

步骤8：机车车辆1端的悬臂保持摆出状态，行走轨道车移动至机车车辆1端的受电弓降弓位置检测预设位置，然后机器臂将其手臂上的成像模块移动到检测预设位置后，该成像模块对降弓动作进行图像拍摄和判别降弓位置，人工操作机车车辆1端的受电弓降弓完成后，在手持机上输入机车车辆1端的受电弓降弓完成信息，手持机会将该信息上传至总控系统(采用以太网通讯方式)，采集完成后，机车车辆1端的机械臂回到原点。

步骤9：人工操作机车车辆2端的受电弓升弓完成后，在手持机上输入机车车辆2端的受电弓升弓已完成信息，手持机会将该信息上传至总控系统，待总控系统接收到机车车辆2端的受电弓升弓完成信号后，机车车辆2端的行走轨道车走行至预设位置后，悬臂摆出，机械臂分别移动至碳滑板所在修正位置，然后利用机械臂上的力检测装置测量机车车辆2端的受电弓升弓压力，并将处理后的采集数据上传至总控系统(采用以太网通讯方式)，采集完成后，机械臂回原点。

步骤10：机车车辆2端的悬臂保持摆出状态，行走轨道车移动至机车车辆2端的受电弓降弓位置检测预设位置，然后机器臂将其手臂上的成像模块移动到检测预设位置后，该系统对降弓动作进行图像拍摄和判别降弓位置，人工操作机车车辆2端的受电弓降弓后在手持机上输入机车车辆2端的受电弓降弓完成信息，手持机会将该信息上传至总控系统(采用以太网通讯方式)，采集完成后，机车车辆2端的机械臂回原点。

步骤11：悬臂保持摆出状态，机械臂运动至清洗动作干涉识别预设位置，两行走轨道车从机车车辆两端预设位置走行至机车车辆中间停止位，走行过程中机械臂上的成像模块对机车车辆顶进行图像拍摄、判别车顶各组件横向平面位置、结合车顶各组件纵向切面异常位置进行机械臂清洗动作干涉判别，检查完成后，机械臂回到原点，行走轨道车回到机车车辆两端原点处。

步骤12：悬臂保持摆出状态，两行走轨道车从机车车辆两侧预设位置走行至机车车辆中间过程中，机械臂依照每个绝缘子预设清洗动作与时间对绝缘子进行喷淋清洗剂及清洗，清洗完成后，将绝缘子清洗完成信号上传给总控系统，机械臂回到原点。成像模块对绝缘子清洗前后的图像进行采集，总控系统根据绝缘子清洗前后的图像进行清洗效果判别。

步骤13：悬臂保持摆出状态、两行走轨道车从机车车辆中间预定位置分别走行至机车车辆两端过程中，机械臂依照每个车顶详查项点(包括受电弓、绝缘子、避雷器、断路器、高压隔离开关、头灯、风笛、车顶门等)预设动作、图像拍摄、判别车顶各详查项点异常情况。

步骤14：悬臂保持摆出状态，机车车辆1端的行走轨道车与机械臂分别移动至机车车辆1端的受电弓升弓位置检测的预设位置。人工操作升弓前在手持机上选择升弓开始，再操作机车车辆1端的受电弓升弓，升弓过程中全程图像拍摄，判别升弓位置、判别升弓时间，升弓完毕后人工在手持机上确认升弓完成，然后人工操作机车车辆1端的受电弓降弓，人工判断降弓完成后，在手持中输入降弓完成信息后，机械臂回原点，悬臂回原点、机车车辆1端的行走轨道车回原点。

步骤15：悬臂保持摆出状态，机车车辆2端的行走轨道车和机械臂分别移动至机车车辆2端的受电弓升弓位置检测的预设位置。在人工操作受电弓升弓前，在手持机上选择升弓开始指令，再操作机车车辆2端的受电弓升弓，升弓过程中全程图像拍摄，判别升弓位置和升弓时间，升弓完毕后人工在手持机上确认升弓完成，然后人工操作机车车辆1端的受电弓降弓。人工判断降弓完成后，在手持中输入降弓完成信息，机械臂回原点，悬臂回原点、机车车辆2端的行走轨道车回原点。

步骤16：人工在手持机上确认即将通电，LED提示板上显示“有电”，然后进行通电工作，最后并将通电完成确认信息手动输到手持机对应功能界面中(界面中需带有确认和取消按钮)。

步骤17：待人工判断机车车辆已离位后，然后手动操作手持机，将机车车辆离位确认信息输到手持机对应功能界面中(界面中需带有确认和取消按钮)。

步骤18：行走轨道车行进至刷头清洗预设位置，机械臂刷头浸入清洗池，完成刷头清洗、刷头甩干的动作，然后机械臂和行走轨道车分别回原点位置。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种机车车辆车顶的整备作业方法，其特征在于，通过机车车辆车顶的整备作业系统进行整备作业，所述整备作业系统包括总控系统和与总控系统连接的整备机器人；所述整备机器人包括机械臂、分别设置在机械臂上的绝缘子清洗装置和受电弓检测装置；所述绝缘子清洗装置与所述总控系统连接，用于清洗车顶的绝缘子；所述受电弓检测装置与所述总控系统连接，用于检测受电弓的升弓压力；

所述机车车辆车顶的整备作业方法包括以下步骤：

总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息，所述机车车辆车顶各组件位置信息包括受电弓的位置信息和绝缘子的位置信息；

根据车顶各组件位置信息，总控系统控制所述整备机器人分别移动至受电弓检测预设位置和绝缘子清洗预设位置，对受电弓的升弓压力进行检测、对绝缘子进行清洗。

2.根据权利要求1所述的机车车辆车顶的整备作业方法，其特征在于，所述总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息的步骤包括：

总控系统获取机车车辆的车型和/或车号；

根据车型和/或车号信息，总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息。

3.根据权利要求2所述的机车车辆车顶的整备作业方法，其特征在于，所述整备作业系统还包括图像定位识别模块，所述图像定位识别模块与总控系统连接，所述总控系统获取机车车辆的车型和/或车号的步骤包括：

图像定位识别模块采集入位机车车辆的图像数据获取入位机车车辆的车号和/或车型信息；

所述图像定位识别模块将获取的机车车辆的车号和/或车型信息输送至所述总控系统。

4.根据权利要求1所述的机车车辆车顶的整备作业方法，其特征在于，所述整备作业系统还包括成像模块，所述成像模块与所述总控系统连接，所述总控系统获取机车车辆车顶各组件位置信息的步骤包括：

总控系统控制所述整备机器人移动；

移动过程中通过所述成像模块获取机车车辆车顶的图像信息，并上传至总控系统；

总控系统根据机车车辆车顶的图像信息获取机车车辆车顶各组件位置信息。

5.根据权利要求4所述的机车车辆车顶的整备作业方法，其特征在于，所述整备作业系统还包括图像定位识别模块，所述图像定位识别模块与总控系统连接，通过采集入位机车车辆的图像数据获取机车车辆实际位置信息，并将所述实际位置信息输送至所述总控系统；

所述总控系统控制所述整备机器人移动的步骤包括：

所述图像定位识别模块通过采集入位机车车辆的图像数据获取机车车辆实际位置信息，并将所述实际位置信息输送至所述总控系统；

总控系统根据所述入位机车车辆的实际位置信息控制所述整备机器人相对机车车辆移动。

6.根据权利要求5所述的机车车辆车顶的整备作业方法，其特征在于，所述总控系统控制所述整备机器人移动的步骤包括：

所述图像定位识别模块通过采集入位机车的图像数据获取入位机车的车型和/或车号信息，并输送至所述总控系统；

所述总控系统根据所述车号和/或车型信息获取对应的预存储的车顶组件位置信息，然后根据该预存储的车顶组件位置信息控制所述整备机器人相对机车车辆移动。

7.根据权利要求2所述的机车车辆车顶的整备作业方法，其特征在于，所述整备作业系统还包括成像模块，所述成像模块与所述总控系统连接，所述对受电弓进行检测的步骤至少还包括以下任意一项：

所述成像模块获取升弓过程图像信息，总控系统根据升弓过程图像信息获取升弓时间和升弓位置，判别受电弓的升弓时间和升弓位置是否正常；

所述成像模块获取碳滑板厚度和受电弓其他组件状态信息；

所述成像模块获取降弓过程图像信息，总控系统根据降弓过程图像信息获取降弓时间和降弓位置，判别受电弓的降弓时间和降弓位置是否正常。

8.根据权利要求4所述的机车车辆车顶的整备作业方法，其特征在于，所述对受电弓进行检测的步骤至少还包括以下任意一项：

所述成像模块获取升弓过程图像信息，总控系统根据升弓过程图像信息获取升弓时间和升弓位置，判别受电弓的升弓时间和升弓位置是否正常；

所述成像模块获取碳滑板厚度和受电弓其他组件状态信息；

所述成像模块获取降弓过程图像信息，总控系统根据降弓过程图像信息获取降弓时间和降弓位置，判别受电弓的降弓时间和降弓位置是否正常。

9.根据权利要求7或8所述的机车车辆车顶的整备作业方法，其特征在于，在所述受电弓检测装置对所述受电弓的升弓压力进行检测的步骤中，包括：

根据成像模块获取的升弓过程图像信息，总控系统对整备机器人的机械臂摆出高度进行干涉识别；

当高度干涉识别有干扰物时，总控系统控制调整整备机器人机械臂的摆出动作；

当高度干涉识别无干扰物时，总控系统控制受电弓检测装置进行升弓压力检测。

10.根据权利要求1所述的机车车辆车顶的整备作业方法，其特征在于，所述整备作业系统还包括成像模块，所述成像模块与所述总控系统连接，所述对绝缘子进行清洗的步骤中包括：

总控系统根据所述成像模块获取的机车车辆车顶的图像信息，对整备机器人的机械臂清洗动作进行干涉判别；

当清洗动作干涉判别有干扰物时，总控系统控制调整整备机器人机械臂的清洗动作；

当清洗动作干涉判别无干扰物时，总控系统控制所述整备机器人的绝缘子清洗装置对绝缘子进行清洗。

11.根据权利要求10所述的机车车辆车顶的整备作业方法，其特征在于，所述对绝缘子进行清洗的步骤中还包括：

成像模块对清洗前后的绝缘子图像进行采集，总控系统根据绝缘子清洗前后的图像进行清洗效果判别；

当清洗效果判别为合格时，总控系统控制所述绝缘子清洗装置停止清洗动作，绝缘子清洗完毕；

当清洗效果判别为不合格时，总控系统控制所述绝缘子清洗装置继续进行清洗作业。

12.根据权利要求1所述的机车车辆车顶的整备作业方法，其特征在于，所述整备作业系统还包括成像模块，所述成像模块与所述总控系统连接，所述机车车辆车顶的整备作业方法还包括：

所述成像模块获取车顶的各组件的图像信息、并上传至总控系统，总控系统进行各组件的异常情况判别。

13.根据权利要求12所述的机车车辆车顶的整备作业方法，其特征在于，所述车顶的各组件包括：受电弓、绝缘子、避雷器、断路器、高压隔离开关、头灯、风笛或车顶门中的一种或多种。

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