一種配網檢修機械手臂及其方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于配網檢修領域，特別是一種配網檢修機械手臂及其方法。
【背景技術】
[0002]配電網故障成因中，約50%的故障出現于設備接頭處，具體原因在于設備接頭緊固作業工藝不滿足要求。目前國內外配電網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，難以適用于復雜的現場環境，作業效果難以保證。
[0003]在架空線施工，當作業人員與緊固作業點不在同一垂線時，作業人員難以準確將機械手臂對準緊固位置；在小區變柜內施工，或電纜溝施工時，由于作業面遮擋物較多，也存在依靠肉眼無法根據作業點的實際情況選擇扳手。這樣就給作業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了 YJN系列高精度數顯定扭矩扳子，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確度級別。桂林迪吉特電子有限公司生產的850系列數顯扭矩扳手采用先進的編程技術，示值準確。但是上述電動扳手結構比較復雜，容易發生故障，出現故障時不易維修，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、內套筒、外套筒，行星齒輪傳動機構、諧波齒輪傳動機構和手柄，該兩傳動機構設于外殼內，其中諧波齒輪傳動機構的波發生器、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的太陽輪和齒圈固連；內套筒設于外套筒的中心孔內，并通過彈簧與行星齒輪傳動機構的行星架傳動相連；內套筒可在外套筒的中心孔內軸向移動，齒圈的另一端和外套筒固連。優點是:將諧波齒輪傳動機構應用于用于扭剪型螺栓的擰緊作業的電動扳手上，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，無法判斷作業點的情況，無法利用該扳手進行作業。

【發明內容】

[0006]本發明所解決的技術問題在于提供一種配網檢修機械手臂及其方法。
[0007]實現本發明目的的技術解決方案為:一種配網檢修機械手臂，包括手臂本體、手柄、開關、控制模塊、攝像頭、自適應可變螺栓鎖緊機構和控制面板，所述手柄位于手臂本體的下方，手柄上設置開關，手臂本體的前端設置自適應可變螺栓鎖緊機構和攝像頭，所述攝像頭位于自適應可變螺栓鎖緊機構的一側，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]一種基于上述配網檢修機械手臂的檢修方法，包括以下步驟:
[0009]步驟1、系統初始化，在數據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、控制器模塊根據待旋緊螺栓的型號從數據庫中調用相關的參數，包括待旋緊螺栓的尺寸、型號和旋緊扭矩，并將信息發送給電機控制模塊；
[0012]步驟4、電機控制模塊根據接收到的待旋緊螺栓的尺寸和旋緊扭矩，控制電機旋轉，最終控制自適應可變螺栓鎖緊機構對螺栓進行旋緊。
[0013]本發明與現有技術相比，其顯著優點為:1)本發明的配網檢修機械手臂包括數據庫模塊，數據庫模塊中存儲了所有待旋緊螺栓的尺寸、型號、旋轉扭矩等信息，供控制器模塊進行調用，數據庫容量可以根據需要進行擴充；2)本發明的配網檢修機械手臂包括圖像采集模塊，可以對待檢修的作業點進行圖像采集，并進行圖像處理，從而判斷出待檢修螺栓的型號信息；3)本發明的配網檢修機械手臂的控制器模塊可以根據圖像處理模塊處理的結果從數據庫模塊中調用相關信息，并利用這些信息控制電機旋轉，最終控制自適應可變螺栓鎖緊機構工作，使螺栓旋緊完全符合國家標準，保障了設備的安全；4)本發明的配網機械手臂中自適應可變螺栓鎖緊機構的螺母卡爪可以根據螺母的尺寸進行調節，適用于各種型號的配網接頭連接點的螺栓，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調節，大大節省了時間和使用者的體力，非常方便；5)本發明的自適應可變螺栓鎖緊機構的螺母卡爪端部設置有壓力傳感器，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)本發明的配網機械手臂旋緊裝置結構簡單，便于實施，通用性強，可以大規模的推廣使用。
[0014]下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的配網檢修機械手臂結構示意圖。
[0016]圖2為本發明的配網檢修機械手臂中自適應可變螺栓鎖緊機構結構示意圖。
[0017]圖3為本發明的配網檢修機械手臂中控制模塊結構框圖。
[0018]圖4為電機控制器模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0019]結合圖1，本發明的一種配網檢修機械手臂，包括手臂本體7、手柄2、開關3、控制模塊4、攝像頭5、自適應可變螺栓鎖緊機構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上設置開關3，手臂本體7的前端設置自適應可變螺栓鎖緊機構6和攝像頭5，所述攝像頭5位于自適應可變螺栓鎖緊機構6的一側，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。手柄上的開關用于通斷電，遇到緊急情況可以隨時斷電。
[0020]結合圖3，所述控制模塊包括視頻處理模塊、控制器模塊、數據庫模塊、電機控制模塊，所述視頻處理模塊、數據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、去噪處理后發送至控制器模塊；
[0022]數據庫模塊，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，供控制器模塊調用；
[0023]電機控制模塊，用于接收控制器模塊發送的控制指令，按照控制指令中的尺寸和旋轉扭矩控制電機進行旋轉；
[0024]控制器模塊，用于接收視頻處理模塊處理好的視頻信息，并與數據庫模塊中的相關數據進行匹配，尋找到匹配的螺栓編號，之后將調用的尺寸和旋轉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出的控制指令。
[0025]結合圖2，所述自適應可變螺栓鎖緊機構6包括扳手主體、螺母卡爪、擋板、轉動副聯結構件、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構，六邊形扳手主體的每個邊上均設置擋板，每個擋板上均裝有螺母卡爪，所述螺母卡爪的前端設置壓力傳感器，螺母卡爪的后端設置轉動副聯結構件，每個轉動副聯結構件均與對應的伺服電機連接，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。具體可以根據需要進行選擇。
[0027]結合圖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。控制面板上可以顯示出待檢測工作點螺栓的圖形、尺寸等信息，并可以顯示出數據庫中對應的相關尺寸、型號、旋轉扭矩等信息；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據庫，并且可以實時對機械手臂進行控制。
[0029]一種基于上述配網檢修機械手臂的檢修方法，包括以下步驟:
[0030]步驟1、系統初始化，在數據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、控制器模塊根據待旋緊螺栓的型號從數據庫中調用相關的參數，包括待旋緊螺栓的尺寸、型號和旋緊扭矩，并將信息發送給電機控制模塊；
[0033]步驟4、電機控制模塊根據接收到的待旋緊螺栓的尺寸和旋緊扭矩，控制電機旋轉，最終控制自適應可變螺栓鎖緊機構對螺栓進行旋緊。
[0034]本發明的配網檢修機械手臂包括數據庫模塊，數據庫模塊中存儲了所有待旋緊螺栓的尺寸、型號、旋轉扭矩等信息，供控制器模塊進行調用，數據庫容量可以根據需要進行擴充；本發明的配網檢修機械手臂包括圖像采集模塊，可以對待檢修的作業點進行圖像采集，并進行圖像處理，從而判斷出待檢修螺栓的型號信息；本發明的配網檢修機械手臂的控制器模塊可以根據圖像處理模塊處理的結果從數據庫模塊中調用相關信息，并利用這些信息控制電機旋轉，最終控制自適應可變螺栓鎖緊機構工作，使螺栓旋緊完全符合國家標準，保障了設備的安全；本發明的配網機械手臂中自適應可變螺栓鎖緊機構的螺母卡爪可以根據螺母的尺寸進行調節，適用于各種型號的配網接頭連接點的螺栓，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調節，大大節省了時間和使用者的體力，非常方便