基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置及其使用方法
【專利摘要】本發明提供了一種基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置及其使用方法，包括安裝板、滑臺部、夾持機械部、擰緊機械部、視覺定位部；所述滑臺部均設置在所述安裝板的安裝面上；夾持機械部、擰緊機械部、視覺定位部均設置在滑臺部的安裝面上。本發明自動化程度高，可靠性強，通過視覺定位和力傳感器反饋，能夠精確定位，拆卸金具的控制準確性高，不易出現卡死等現象。
【專利說明】
基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置及其使用方法
技術領域
[0001]本發明涉及自動化拆卸裝置，具體地，涉及一種基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]變電站設備檢修時需要同停其他電氣設備，設備停電范圍大，系統調試周期長，這已成為變電站設備檢修的一大難點。當前的斷路器的拆除主要還是人工檢修，此方法費時費力，而且存在很嚴重的安全隱患。為了滿足新一代智能變電站的運維需求，保證檢修工作的安全性和易用性，節約人力成本，同時減少對在運設備的影響，減少新一代智能變電站的運行風險，需要設計一套變電設備帶電檢修自動化的裝置，本發明便是一套基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置，能夠安全準確得拆卸隔離斷路器上的金具。
【發明內容】
[0003]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置及其使用方法。
[0004]根據本發明提供的一種基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置，包括安裝板、滑臺部、夾持機械部、擰緊機械部以及視覺定位部；
[0005]所述滑臺部設置在所述安裝板的安裝面上;夾持機械部、擰緊機械部、視覺定位部均設置在滑臺部的安裝面上。
[0006]優選地，所述滑臺部包括一級滑臺和二級滑臺；
[0007]其中，所述一級滑臺安裝在安裝板的安裝面上;所述二級滑臺安裝在所述一級滑臺的滑臺豎直面上；
[0008]所述一級滑臺能夠沿安裝在所述安裝板上的導軌前后伸縮，所述二級滑臺能夠沿安裝在所述一級滑臺上的導軌前后伸縮。
[0009]優選地，所述擰緊機械部包括擰緊槍和擰緊機械臂；
[0010]其中，所述擰緊機械臂設置在所述一級滑臺的滑臺面上，能夠隨著所述一級滑臺來回伸縮;所述擰緊槍通過連接工裝對稱安裝在所述擰緊機械臂的末端法蘭上。
[0011]優選地，還包括控制系統;所述夾持機械部包括夾爪、六維力傳感器以及夾持機械臂；
[0012]其中，所述夾持機械臂設置在所述二級滑臺的滑臺面上，能夠隨著所述二級滑臺來回伸縮;所述六維力傳感器通過連接工裝安裝在所述夾持機械臂的末端法蘭上;所述夾爪通過連接工裝設置在所述六維力傳感器上；
[0013]所述六維力傳感器能夠測出相互垂直的X軸、Y軸、Z軸這三個軸方向的力和繞X軸、Y軸、Z軸這三個軸的力矩，并將力和力矩的數據反饋給控制系統，從而控制系統能夠根據力和力矩的數調整夾持機械臂的位姿，使所述夾爪能夠夾持住金具。
[0014]優選地，所述視覺定位部包括抒緊定位攝像頭、精定位攝像頭以及粗定位攝像頭；
[0015]其中，所述擰緊定位攝像頭通過連接工裝安裝在所述擰緊機械臂的末端法蘭上，擰緊定位攝像頭的中心線位于兩個所述擰緊槍的對稱面上;所述精定位攝像頭和所述粗定位攝像頭豎直并排設置在所述一級滑臺上；
[0016]當滑臺部處于初始位置時，所述粗定位攝像頭能夠測出第一金具線夾的三維位姿作為測定值，控制系統根據粗定位攝像頭的測定值控制一級滑臺伸縮；
[0017]當一級滑臺按照粗定位攝像頭的測定值運動到位時，所述精定位攝像頭能夠準確測出第一金具線夾的三維位姿作為測定值，控制系統根據精定位攝像頭的測定值控制擰緊機械臂運動，使所述擰緊定位攝像頭運動到第二金具線夾正上方；當所述擰緊定位攝像頭運動到第二金具線夾正上方時，所述擰緊定位攝像頭能夠準確測出第二金具線夾的三維位姿作為測定值，控制系統根據擰緊定位攝像頭的測定值，控制擰緊機械臂運動，使兩個擰緊槍套筒卡到金具線夾對角螺栓。
[0018]根據本發明提供的一種上述的基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0019]步驟1:粗定位攝像頭測定第一金具線夾的三維位姿，控制系統根據所述粗定位攝像頭測定的第一金具線夾的三維位姿計算出一級滑臺需要前伸的距離，相應地伸縮一級滑臺；
[0020]步驟2:當一級滑臺按照所述需要前伸的距離運動到位時，精定位攝像頭測定第一金具線夾的三維位姿，控制系統根據精定位攝像頭測定的第一金具線夾的三維位姿控制擰緊機械臂運動，使擰緊定位攝像頭運動到第二金具線夾正上方；
[0021 ]步驟3:當擰緊定位攝像頭運動到第二金具線夾正上方時，擰緊定位攝像頭測定第二金具線夾的三維位姿，控制系統根據所述擰緊定位攝像頭測定的第二金具線夾的三維位姿，控制擰緊機械臂運動使兩個擰緊槍的套筒卡到金具線夾的一對對角螺栓，控制二級滑臺和夾持機械臂運動使夾爪夾持金具，啟動兩個擰緊槍，擰松金具線夾的一對對角螺栓；
[0022]步驟4:控制系統根據所述擰緊定位攝像頭測定的第二金具線夾的三維位姿，控制擰緊機械臂運動使兩個擰緊槍的套筒卡到金具線夾的另一對對角螺栓，控制二級滑臺和夾持機械臂運動使夾爪夾持金具，啟動兩個擰緊槍，擰松金具線夾的另一對對角螺栓；
[0023]步驟5:二級滑臺前伸，夾持機械臂運動到相應位置，夾爪夾持金具，根據六維力傳感器的反饋不斷改變夾持機械臂的位姿，以拔出金具。
[0024]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0025]1、本發明自動化程度高，可靠性高，拆卸金具不易出現卡死等現象，對金具的定位準確性高；
[0026]2、本發明設置有六維力傳感器，能夠對夾爪拆卸金具的過程進行反饋，進而調整夾持機械臂的位姿，使夾爪能夠準確順暢得拔出金具；
[0027]3、本發明設置有一級滑臺和二級滑臺，增大了擰緊機械臂和夾持機械臂的工作空間，給予了擰緊槍和夾爪足夠大的操作范圍，使拆卸任務能夠完成。
【附圖說明】
[0028]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0029]圖1為本發明的結構示意圖；
[0030]圖2為本發明中滑臺部的結構示意圖；
[0031 ]圖3為本發明中變電站一相端子的結構示意圖；
[0032]圖4為本發明中金具線夾的結構示意圖；
[0033]圖中:
[0034]I 為夾爪；
[0035]2為六維力傳感器；
[0036]3為夾持機械臂；
[0037]4為二級滑臺；
[0038]5為一級滑臺；
[0039]6為抒緊定位攝像頭；
[0040]7為擰緊槍；
[0041]8為擰緊機械臂；
[0042]9為安裝板；
[0043]10為精定位攝像頭；
[0044]11為粗定位攝像頭；
[0045]12為絕緣子支撐；
[0046]13為金具線夾工裝；
[0047]14為金具線夾；
[0048]15為金具；
[0049]16為電線；
[0050]17為第二金具線夾；
[0051 ]18為第一金具線夾。
【具體實施方式】
[0052]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0053]在本實施例中，本發明提供的基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置，包括安裝板、滑臺部、夾持機械部、擰緊機械部和視覺定位部；
[0054]所述滑臺部設置在所述安裝板的安裝面上;夾持機械部、擰緊機械部、視覺定位部均設置在滑臺部的安裝面上。
[0055]所述滑臺部包括一級滑臺和二級滑臺；其中，所述一級滑臺安裝在所述安裝板的安裝面上;所述二級滑臺安裝在所述一級滑臺的滑臺豎直面上;所述一級滑臺能夠沿安裝在所述安裝板上的導軌前后伸縮，所述二級滑臺能夠沿安裝在所述一級滑臺上的導軌前后伸縮。
[0056]所述擰緊機械部包括擰緊槍和擰緊機械臂；其中，所述擰緊機械臂設置在所述一級滑臺的滑臺面上，可以隨著一級滑臺來回伸縮;所述擰緊槍通過連接工裝對稱安裝在所述擰緊機械臂的末端法蘭上，根據視覺系統定位而運動到目標位置。
[0057]所述夾持機械部包括夾爪、六維力傳感器和夾持機械臂;其中，所述夾持機械臂設置在所述二級滑臺的滑臺面上，可以隨著二級滑臺來回伸縮;所述六維力傳感器通過連接工裝安裝在所述夾持機械臂的末端法蘭上;所述夾爪通過連接工裝設置在所述六維力傳感器上。
[0058]所述六維力傳感器可以測出X、Y、Z三個軸方向的力和繞X、Y、Z三個軸的力矩的數據，并將數據反饋給控制系統，從而可以調整夾持機械臂的位姿，使夾爪能夠準確夾持住金具。
[0059]所述視覺定位部包括擰緊定位攝像頭、精定位攝像頭和粗定位攝像頭;其中，所述擰緊定位攝像頭通過連接工裝安裝在所述擰緊機械臂的末端法蘭上，其中心線位于兩個所述擰緊槍的對稱面上;所述精定位攝像頭和粗定位攝像頭豎直并排設置在所述一級滑臺上；
[0060]當滑臺部處于初始位置時，所述粗定位攝像頭能夠測出第一金具線夾的三維位姿，控制系統根據測定值計算出滑臺部需要前伸的距離，相應地伸縮一級滑臺；當滑臺部運動到位時，所述精定位攝像頭能夠準確測出第一金具線夾的三維位姿，控制系統根據測定值計算出擰緊定位攝像頭運動到第二金具線夾正上方時擰緊機械臂的位姿；當擰緊定位攝像頭運動到第二金具線夾正上方時，擰緊定位攝像頭能夠準確測出第二金具線夾在基座標下的三維位姿，控制系統根據測定值計算出兩個擰緊槍套筒卡到金具線夾對角螺栓時擰緊機械臂的位姿。
[0061]本發明提供的基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0062]步驟1:粗定位攝像頭測出第一金具線夾在基座標下的三維位姿，控制系統根據測定值計算出滑臺部需要前伸的距離，相應地伸縮一級滑臺；
[0063]步驟2:當一級滑臺運動到位時，精定位攝像頭測出第一金具線夾在基座標下的三維位姿，控制系統根據測定值計算出擰緊定位攝像頭運動到第二金具線夾正上方時擰緊機械臂所需要運動到的位姿；
[0064]步驟3:當擰緊定位攝像頭運動到第二金具線夾正上方時，擰緊定位攝像頭測出第二金具線夾在基座標下的三維位姿，控制系統根據測定值計算出兩個擰緊槍套筒卡到金具線夾對角螺栓時擰緊機械臂所需要運動到的位姿和夾爪夾持金具時二級滑臺需要前伸的距離和夾持機械臂所需要運動到的位姿；
[0065]步驟4:擰緊機械臂運動到相應位置，啟動兩個擰緊槍，擰松金具線夾的對角螺栓，同理，根據擰緊定位攝像頭的定位，兩個擰緊槍擰松金具線夾的另一對對角螺栓；
[0066]步驟5:二級滑臺前伸，夾持機械臂運動到相應位置，夾爪夾持金具，根據六維力傳感器的反饋不斷改變夾持機械臂的位姿，準確順暢得拔出金具。
[0067]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變化或修改，這并不影響本發明的實質內容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。
【主權項】
1.一種基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置，其特征在于，包括安裝板、滑臺部、夾持機械部、擰緊機械部以及視覺定位部； 所述滑臺部設置在所述安裝板的安裝面上;夾持機械部、擰緊機械部、視覺定位部均設置在滑臺部的安裝面上。2.根據權利要求1所述的基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置，其特征在于，所述滑臺部包括一級滑臺(5)和二級滑臺(4); 其中，所述一級滑臺(5)安裝在安裝板(9)的安裝面上;所述二級滑臺(4)安裝在所述一級滑臺(5)的滑臺豎直面上； 所述一級滑臺(5)能夠沿安裝在所述安裝板(9)上的導軌前后伸縮，所述二級滑臺(4)能夠沿安裝在所述一級滑臺(5)上的導軌前后伸縮。3.根據權利要求2所述的基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置，其特征在于，所述擰緊機械部包括擰緊槍(7)和擰緊機械臂(8); 其中，所述擰緊機械臂(8)設置在所述一級滑臺(5)的滑臺面上，能夠隨著所述一級滑臺(5)來回伸縮;所述擰緊槍(7)通過連接工裝對稱安裝在所述擰緊機械臂(8)的末端法蘭上。4.根據權利要求3所述的基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置，其特征在于，還包括控制系統;所述夾持機械部包括夾爪(I)、六維力傳感器(2)以及夾持機械臂(3); 其中，所述夾持機械臂(3)設置在所述二級滑臺(4)的滑臺面上，能夠隨著所述二級滑臺(4)來回伸縮;所述六維力傳感器(2)通過連接工裝安裝在所述夾持機械臂(3)的末端法蘭上;所述夾爪(I)通過連接工裝設置在所述六維力傳感器(2)上； 所述六維力傳感器(2)能夠測出相互垂直的X軸、Y軸、Z軸這三個軸方向的力和繞X軸、Y軸、Z軸這三個軸的力矩，并將力和力矩的數據反饋給控制系統，從而控制系統能夠根據力和力矩的數調整夾持機械臂(3)的位姿，使所述夾爪(I)能夠夾持住金具(15)。5.根據權利要求4所述的基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置，其特征在于，所述視覺定位部包括抒緊定位攝像頭(6)、精定位攝像頭(1)以及粗定位攝像頭(11); 其中，所述擰緊定位攝像頭(6)通過連接工裝安裝在所述擰緊機械臂(8)的末端法蘭上，擰緊定位攝像頭(6)的中心線位于兩個所述擰緊槍(7)的對稱面上;所述精定位攝像頭(10)和所述粗定位攝像頭(11)豎直并排設置在所述一級滑臺(5)上； 當滑臺部處于初始位置時，所述粗定位攝像頭(11)能夠測出第一金具線夾(18)的三維位姿作為測定值，控制系統根據粗定位攝像頭(11)的測定值控制一級滑臺(5)伸縮； 當一級滑臺(5)按照粗定位攝像頭(11)的測定值運動到位時，所述精定位攝像頭(10)能夠準確測出第一金具線夾(18)的三維位姿作為測定值，控制系統根據精定位攝像頭(10)的測定值控制擰緊機械臂運動，使所述擰緊定位攝像頭(6)運動到第二金具線夾(17)正上方；當所述擰緊定位攝像頭(6)運動到第二金具線夾(17)正上方時，所述擰緊定位攝像頭(6)能夠準確測出第二金具線夾(17)的三維位姿作為測定值，控制系統根據擰緊定位攝像頭(6)的測定值，控制擰緊機械臂運動，使兩個擰緊槍套筒卡到金具線夾(14)對角螺栓。6.—種權利要求1至5中任一所述的基于視覺系統拆卸變電站金具的裝置的使用方法，其特征在于，包括如下步驟:步驟1:粗定位攝像頭(11)測定第一金具線夾(18)的三維位姿，控制系統根據所述粗定位攝像頭(11)測定的第一金具線夾(18)的三維位姿計算出一級滑臺(5)需要前伸的距離，相應地伸縮一級滑臺(5); 步驟2:當一級滑臺(5)按照所述需要前伸的距離運動到位時，精定位攝像頭(10)測定第一金具線夾(I8)的三維位姿，控制系統根據精定位攝像頭(10)測定的第一金具線夾(I8)的三維位姿控制擰緊機械臂(8)運動，使擰緊定位攝像頭(6)運動到第二金具線夾(17)正上方； 步驟3:當擰緊定位攝像頭(6)運動到第二金具線夾(17)正上方時，擰緊定位攝像頭(6)測定第二金具線夾(17)的三維位姿，控制系統根據所述擰緊定位攝像頭(6)測定的第二金具線夾(17)的三維位姿，控制擰緊機械臂(8)運動使兩個擰緊槍的套筒卡到金具線夾(14)的一對對角螺栓，控制二級滑臺(4)和夾持機械臂(3)運動使夾爪(I)夾持金具，啟動兩個擰緊槍(7)，擰松金具線夾(14)的一對對角螺栓； 步驟4:控制系統根據所述擰緊定位攝像頭(6)測定的第二金具線夾(17)的三維位姿，控制擰緊機械臂(8)運動使兩個擰緊槍的套筒卡到金具線夾(14)的另一對對角螺栓，控制二級滑臺(4)和夾持機械臂(3)運動使夾爪(I)夾持金具，啟動兩個擰緊槍(7)，擰松金具線夾(14)的另一對對角螺栓； 步驟5:二級滑臺(4)前伸，夾持機械臂(3)運動到相應位置，夾爪(I)夾持金具(15)，根據六維力傳感器(2)的反饋不斷改變夾持機械臂(3)的位姿，以拔出金具(15)。
【文檔編號】B23P19/04GK105904196SQ201610265875
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月26日
【發明人】王石剛, 殷鳳健, 李世成, 張云劍, 徐蔚青, 韓明曉, 湯明東, 梁慶華, 莫錦秋
【申請人】上海交通大學