基于视觉系统拆卸变电站金具的装置及其使用方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于视觉系统拆卸变电站金具的装置及其使用方法，包括安装板、滑台部、夹持机械部、拧紧机械部、视觉定位部；所述滑台部均设置在所述安装板的安装面上；夹持机械部、拧紧机械部、视觉定位部均设置在滑台部的安装面上。本发明自动化程度高，可靠性强，通过视觉定位和力传感器反馈，能够精确定位，拆卸金具的控制准确性高，不易出现卡死等现象。
【专利说明】
基于视觉系统拆卸变电站金具的装置及其使用方法
技术领域
[0001]本发明涉及自动化拆卸装置，具体地，涉及一种基于视觉系统拆卸变电站金具的装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]变电站设备检修时需要同停其他电气设备，设备停电范围大，系统调试周期长，这已成为变电站设备检修的一大难点。当前的断路器的拆除主要还是人工检修，此方法费时费力，而且存在很严重的安全隐患。为了满足新一代智能变电站的运维需求，保证检修工作的安全性和易用性，节约人力成本，同时减少对在运设备的影响，减少新一代智能变电站的运行风险，需要设计一套变电设备带电检修自动化的装置，本发明便是一套基于视觉系统拆卸变电站金具的装置，能够安全准确得拆卸隔离断路器上的金具。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于视觉系统拆卸变电站金具的装置及其使用方法。
[0004]根据本发明提供的一种基于视觉系统拆卸变电站金具的装置，包括安装板、滑台部、夹持机械部、拧紧机械部以及视觉定位部；
[0005]所述滑台部设置在所述安装板的安装面上;夹持机械部、拧紧机械部、视觉定位部均设置在滑台部的安装面上。
[0006]优选地，所述滑台部包括一级滑台和二级滑台；
[0007]其中，所述一级滑台安装在安装板的安装面上;所述二级滑台安装在所述一级滑台的滑台竖直面上；
[0008]所述一级滑台能够沿安装在所述安装板上的导轨前后伸缩，所述二级滑台能够沿安装在所述一级滑台上的导轨前后伸缩。
[0009]优选地，所述拧紧机械部包括拧紧枪和拧紧机械臂；
[0010]其中，所述拧紧机械臂设置在所述一级滑台的滑台面上，能够随着所述一级滑台来回伸缩;所述拧紧枪通过连接工装对称安装在所述拧紧机械臂的末端法兰上。
[0011]优选地，还包括控制系统;所述夹持机械部包括夹爪、六维力传感器以及夹持机械臂；
[0012]其中，所述夹持机械臂设置在所述二级滑台的滑台面上，能够随着所述二级滑台来回伸缩;所述六维力传感器通过连接工装安装在所述夹持机械臂的末端法兰上;所述夹爪通过连接工装设置在所述六维力传感器上；
[0013]所述六维力传感器能够测出相互垂直的X轴、Y轴、Z轴这三个轴方向的力和绕X轴、Y轴、Z轴这三个轴的力矩，并将力和力矩的数据反馈给控制系统，从而控制系统能够根据力和力矩的数调整夹持机械臂的位姿，使所述夹爪能够夹持住金具。
[0014]优选地，所述视觉定位部包括抒紧定位摄像头、精定位摄像头以及粗定位摄像头；
[0015]其中，所述拧紧定位摄像头通过连接工装安装在所述拧紧机械臂的末端法兰上，拧紧定位摄像头的中心线位于两个所述拧紧枪的对称面上;所述精定位摄像头和所述粗定位摄像头竖直并排设置在所述一级滑台上；
[0016]当滑台部处于初始位置时，所述粗定位摄像头能够测出第一金具线夹的三维位姿作为测定值，控制系统根据粗定位摄像头的测定值控制一级滑台伸缩；
[0017]当一级滑台按照粗定位摄像头的测定值运动到位时，所述精定位摄像头能够准确测出第一金具线夹的三维位姿作为测定值，控制系统根据精定位摄像头的测定值控制拧紧机械臂运动，使所述拧紧定位摄像头运动到第二金具线夹正上方；当所述拧紧定位摄像头运动到第二金具线夹正上方时，所述拧紧定位摄像头能够准确测出第二金具线夹的三维位姿作为测定值，控制系统根据拧紧定位摄像头的测定值，控制拧紧机械臂运动，使两个拧紧枪套筒卡到金具线夹对角螺栓。
[0018]根据本发明提供的一种上述的基于视觉系统拆卸变电站金具的装置的使用方法，包括如下步骤:
[0019]步骤1:粗定位摄像头测定第一金具线夹的三维位姿，控制系统根据所述粗定位摄像头测定的第一金具线夹的三维位姿计算出一级滑台需要前伸的距离，相应地伸缩一级滑台；
[0020]步骤2:当一级滑台按照所述需要前伸的距离运动到位时，精定位摄像头测定第一金具线夹的三维位姿，控制系统根据精定位摄像头测定的第一金具线夹的三维位姿控制拧紧机械臂运动，使拧紧定位摄像头运动到第二金具线夹正上方；
[0021 ]步骤3:当拧紧定位摄像头运动到第二金具线夹正上方时，拧紧定位摄像头测定第二金具线夹的三维位姿，控制系统根据所述拧紧定位摄像头测定的第二金具线夹的三维位姿，控制拧紧机械臂运动使两个拧紧枪的套筒卡到金具线夹的一对对角螺栓，控制二级滑台和夹持机械臂运动使夹爪夹持金具，启动两个拧紧枪，拧松金具线夹的一对对角螺栓；
[0022]步骤4:控制系统根据所述拧紧定位摄像头测定的第二金具线夹的三维位姿，控制拧紧机械臂运动使两个拧紧枪的套筒卡到金具线夹的另一对对角螺栓，控制二级滑台和夹持机械臂运动使夹爪夹持金具，启动两个拧紧枪，拧松金具线夹的另一对对角螺栓；
[0023]步骤5:二级滑台前伸，夹持机械臂运动到相应位置，夹爪夹持金具，根据六维力传感器的反馈不断改变夹持机械臂的位姿，以拔出金具。
[0024]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0025]1、本发明自动化程度高，可靠性高，拆卸金具不易出现卡死等现象，对金具的定位准确性高；
[0026]2、本发明设置有六维力传感器，能够对夹爪拆卸金具的过程进行反馈，进而调整夹持机械臂的位姿，使夹爪能够准确顺畅得拔出金具；
[0027]3、本发明设置有一级滑台和二级滑台，增大了拧紧机械臂和夹持机械臂的工作空间，给予了拧紧枪和夹爪足够大的操作范围，使拆卸任务能够完成。
【附图说明】
[0028]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0029]图1为本发明的结构示意图；
[0030]图2为本发明中滑台部的结构示意图；
[0031 ]图3为本发明中变电站一相端子的结构示意图；
[0032]图4为本发明中金具线夹的结构示意图；
[0033]图中:
[0034]I 为夹爪；
[0035]2为六维力传感器；
[0036]3为夹持机械臂；
[0037]4为二级滑台；
[0038]5为一级滑台；
[0039]6为抒紧定位摄像头；
[0040]7为拧紧枪；
[0041]8为拧紧机械臂；
[0042]9为安装板；
[0043]10为精定位摄像头；
[0044]11为粗定位摄像头；
[0045]12为绝缘子支撑；
[0046]13为金具线夹工装；
[0047]14为金具线夹；
[0048]15为金具；
[0049]16为电线；
[0050]17为第二金具线夹；
[0051 ]18为第一金具线夹。
【具体实施方式】
[0052]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0053]在本实施例中，本发明提供的基于视觉系统拆卸变电站金具的装置，包括安装板、滑台部、夹持机械部、拧紧机械部和视觉定位部；
[0054]所述滑台部设置在所述安装板的安装面上;夹持机械部、拧紧机械部、视觉定位部均设置在滑台部的安装面上。
[0055]所述滑台部包括一级滑台和二级滑台；其中，所述一级滑台安装在所述安装板的安装面上;所述二级滑台安装在所述一级滑台的滑台竖直面上;所述一级滑台能够沿安装在所述安装板上的导轨前后伸缩，所述二级滑台能够沿安装在所述一级滑台上的导轨前后伸缩。
[0056]所述拧紧机械部包括拧紧枪和拧紧机械臂；其中，所述拧紧机械臂设置在所述一级滑台的滑台面上，可以随着一级滑台来回伸缩;所述拧紧枪通过连接工装对称安装在所述拧紧机械臂的末端法兰上，根据视觉系统定位而运动到目标位置。
[0057]所述夹持机械部包括夹爪、六维力传感器和夹持机械臂;其中，所述夹持机械臂设置在所述二级滑台的滑台面上，可以随着二级滑台来回伸缩;所述六维力传感器通过连接工装安装在所述夹持机械臂的末端法兰上;所述夹爪通过连接工装设置在所述六维力传感器上。
[0058]所述六维力传感器可以测出X、Y、Z三个轴方向的力和绕X、Y、Z三个轴的力矩的数据，并将数据反馈给控制系统，从而可以调整夹持机械臂的位姿，使夹爪能够准确夹持住金具。
[0059]所述视觉定位部包括拧紧定位摄像头、精定位摄像头和粗定位摄像头;其中，所述拧紧定位摄像头通过连接工装安装在所述拧紧机械臂的末端法兰上，其中心线位于两个所述拧紧枪的对称面上;所述精定位摄像头和粗定位摄像头竖直并排设置在所述一级滑台上；
[0060]当滑台部处于初始位置时，所述粗定位摄像头能够测出第一金具线夹的三维位姿，控制系统根据测定值计算出滑台部需要前伸的距离，相应地伸缩一级滑台；当滑台部运动到位时，所述精定位摄像头能够准确测出第一金具线夹的三维位姿，控制系统根据测定值计算出拧紧定位摄像头运动到第二金具线夹正上方时拧紧机械臂的位姿；当拧紧定位摄像头运动到第二金具线夹正上方时，拧紧定位摄像头能够准确测出第二金具线夹在基座标下的三维位姿，控制系统根据测定值计算出两个拧紧枪套筒卡到金具线夹对角螺栓时拧紧机械臂的位姿。
[0061]本发明提供的基于视觉系统拆卸变电站金具的装置的使用方法，包括如下步骤:
[0062]步骤1:粗定位摄像头测出第一金具线夹在基座标下的三维位姿，控制系统根据测定值计算出滑台部需要前伸的距离，相应地伸缩一级滑台；
[0063]步骤2:当一级滑台运动到位时，精定位摄像头测出第一金具线夹在基座标下的三维位姿，控制系统根据测定值计算出拧紧定位摄像头运动到第二金具线夹正上方时拧紧机械臂所需要运动到的位姿；
[0064]步骤3:当拧紧定位摄像头运动到第二金具线夹正上方时，拧紧定位摄像头测出第二金具线夹在基座标下的三维位姿，控制系统根据测定值计算出两个拧紧枪套筒卡到金具线夹对角螺栓时拧紧机械臂所需要运动到的位姿和夹爪夹持金具时二级滑台需要前伸的距离和夹持机械臂所需要运动到的位姿；
[0065]步骤4:拧紧机械臂运动到相应位置，启动两个拧紧枪，拧松金具线夹的对角螺栓，同理，根据拧紧定位摄像头的定位，两个拧紧枪拧松金具线夹的另一对对角螺栓；
[0066]步骤5:二级滑台前伸，夹持机械臂运动到相应位置，夹爪夹持金具，根据六维力传感器的反馈不断改变夹持机械臂的位姿，准确顺畅得拔出金具。
[0067]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
【主权项】
1.一种基于视觉系统拆卸变电站金具的装置，其特征在于，包括安装板、滑台部、夹持机械部、拧紧机械部以及视觉定位部； 所述滑台部设置在所述安装板的安装面上;夹持机械部、拧紧机械部、视觉定位部均设置在滑台部的安装面上。2.根据权利要求1所述的基于视觉系统拆卸变电站金具的装置，其特征在于，所述滑台部包括一级滑台(5)和二级滑台(4); 其中，所述一级滑台(5)安装在安装板(9)的安装面上;所述二级滑台(4)安装在所述一级滑台(5)的滑台竖直面上； 所述一级滑台(5)能够沿安装在所述安装板(9)上的导轨前后伸缩，所述二级滑台(4)能够沿安装在所述一级滑台(5)上的导轨前后伸缩。3.根据权利要求2所述的基于视觉系统拆卸变电站金具的装置，其特征在于，所述拧紧机械部包括拧紧枪(7)和拧紧机械臂(8); 其中，所述拧紧机械臂(8)设置在所述一级滑台(5)的滑台面上，能够随着所述一级滑台(5)来回伸缩;所述拧紧枪(7)通过连接工装对称安装在所述拧紧机械臂(8)的末端法兰上。4.根据权利要求3所述的基于视觉系统拆卸变电站金具的装置，其特征在于，还包括控制系统;所述夹持机械部包括夹爪(I)、六维力传感器(2)以及夹持机械臂(3); 其中，所述夹持机械臂(3)设置在所述二级滑台(4)的滑台面上，能够随着所述二级滑台(4)来回伸缩;所述六维力传感器(2)通过连接工装安装在所述夹持机械臂(3)的末端法兰上;所述夹爪(I)通过连接工装设置在所述六维力传感器(2)上； 所述六维力传感器(2)能够测出相互垂直的X轴、Y轴、Z轴这三个轴方向的力和绕X轴、Y轴、Z轴这三个轴的力矩，并将力和力矩的数据反馈给控制系统，从而控制系统能够根据力和力矩的数调整夹持机械臂(3)的位姿，使所述夹爪(I)能够夹持住金具(15)。5.根据权利要求4所述的基于视觉系统拆卸变电站金具的装置，其特征在于，所述视觉定位部包括抒紧定位摄像头(6)、精定位摄像头(1)以及粗定位摄像头(11); 其中，所述拧紧定位摄像头(6)通过连接工装安装在所述拧紧机械臂(8)的末端法兰上，拧紧定位摄像头(6)的中心线位于两个所述拧紧枪(7)的对称面上;所述精定位摄像头(10)和所述粗定位摄像头(11)竖直并排设置在所述一级滑台(5)上； 当滑台部处于初始位置时，所述粗定位摄像头(11)能够测出第一金具线夹(18)的三维位姿作为测定值，控制系统根据粗定位摄像头(11)的测定值控制一级滑台(5)伸缩； 当一级滑台(5)按照粗定位摄像头(11)的测定值运动到位时，所述精定位摄像头(10)能够准确测出第一金具线夹(18)的三维位姿作为测定值，控制系统根据精定位摄像头(10)的测定值控制拧紧机械臂运动，使所述拧紧定位摄像头(6)运动到第二金具线夹(17)正上方；当所述拧紧定位摄像头(6)运动到第二金具线夹(17)正上方时，所述拧紧定位摄像头(6)能够准确测出第二金具线夹(17)的三维位姿作为测定值，控制系统根据拧紧定位摄像头(6)的测定值，控制拧紧机械臂运动，使两个拧紧枪套筒卡到金具线夹(14)对角螺栓。6.—种权利要求1至5中任一所述的基于视觉系统拆卸变电站金具的装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤:步骤1:粗定位摄像头(11)测定第一金具线夹(18)的三维位姿，控制系统根据所述粗定位摄像头(11)测定的第一金具线夹(18)的三维位姿计算出一级滑台(5)需要前伸的距离，相应地伸缩一级滑台(5); 步骤2:当一级滑台(5)按照所述需要前伸的距离运动到位时，精定位摄像头(10)测定第一金具线夹(I8)的三维位姿，控制系统根据精定位摄像头(10)测定的第一金具线夹(I8)的三维位姿控制拧紧机械臂(8)运动，使拧紧定位摄像头(6)运动到第二金具线夹(17)正上方； 步骤3:当拧紧定位摄像头(6)运动到第二金具线夹(17)正上方时，拧紧定位摄像头(6)测定第二金具线夹(17)的三维位姿，控制系统根据所述拧紧定位摄像头(6)测定的第二金具线夹(17)的三维位姿，控制拧紧机械臂(8)运动使两个拧紧枪的套筒卡到金具线夹(14)的一对对角螺栓，控制二级滑台(4)和夹持机械臂(3)运动使夹爪(I)夹持金具，启动两个拧紧枪(7)，拧松金具线夹(14)的一对对角螺栓； 步骤4:控制系统根据所述拧紧定位摄像头(6)测定的第二金具线夹(17)的三维位姿，控制拧紧机械臂(8)运动使两个拧紧枪的套筒卡到金具线夹(14)的另一对对角螺栓，控制二级滑台(4)和夹持机械臂(3)运动使夹爪(I)夹持金具，启动两个拧紧枪(7)，拧松金具线夹(14)的另一对对角螺栓； 步骤5:二级滑台(4)前伸，夹持机械臂(3)运动到相应位置，夹爪(I)夹持金具(15)，根据六维力传感器(2)的反馈不断改变夹持机械臂(3)的位姿，以拔出金具(15)。
【文档编号】B23P19/04GK105904196SQ201610265875
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】王石刚, 殷凤健, 李世成, 张云剑, 徐蔚青, 韩明晓, 汤明东, 梁庆华, 莫锦秋
【申请人】上海交通大学