[实用新型]基于激光测距及图像识别的水冲洗机器人瞄准系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及变电站自动化控制领域，具体涉及基于激光测距及图像识别的水冲洗机器人瞄准系统。

背景技术

变电站绝缘子由于置身户外，当前由于环境治理尚不完善等原因，弥漫于空气中的工业污秽和自然污秽易沉积在绝缘子表面形成污秽层。这些含有盐、酸、碱性成分的污秽遇到雾和阴雨等潮湿气候条件下，绝缘子表面的污秽层被湿润，电导增大，绝缘性能下降，泄漏电流急剧增加，其闪络电压大大降低，此时就可能发生污秽闪络，这将严重影响电网系统的稳定运行。因此，定期对室外变电站内的绝缘子的除污工作是十分重要的。

带电水冲洗工作作为电气设备有效防止污闪事故的措施之一被普遍采用。目前，变电站带电水冲洗作业大都采用人工方式，操作人员需工作在高压带电设备附近，手持设备对设备进行冲洗，作业环境相对危险，且工作量很大，严重影响了水冲洗作业的效率。为解决上述问题，国内外许多机构都对此进行了深入的研究，主要的研究成果包括：

1、国家知识产权局于2013年12月25日授权的专利号为201010617220.0名称为“带电水冲洗双水柱激射冲洗方法及装置”的专利中提出了一种带电水冲洗双水柱激射冲洗方法及装置，该实用新型采用成一定角度安装的双枪，利用由于相互的挤压，由束状转化为辐射状的水流对需要清洗的带电设备进行清洗，能够防止产生死角及死区,并能够控制冲击力,防止对带电设备的损害,减小溅射长度及区域；使用电力、液压动力驱动元件可实现自动化控制,保障作业精确度,提高了作业的安全性。

2、国家知识产权局于2012年10月10日授权的专利号为201220084719.4名称为“变电站带电水冲洗水射流智能化控制装置”的专利中提供一种变电站带电水冲洗水射流智能化控制装置，该装置包括：PLC控制单元、触摸屏人机操作界面、宽输入直流稳压电源单元、多路电磁阀单元、开关状态检测单元、信号检测传感器单元；所述宽输入直流稳压电源单元还与所述PLC控制单元、触摸屏人机操作界面、多路电磁阀单元、开关状态检测单元、信号检测传感器单元分别相连接，所述PLC控制单元还与所述触摸屏人机操作界面、多路电磁阀单元、开关状态检测单元、信号检测传感器单元分别相连接。通过本实用新型提供的装置能够对变电站带电水冲洗车进行准确而高效的控制。

上述研究都取得了一定程度上的有益效果，但仍存在如下问题：

1、在水冲洗过程中，由于作业端的作业高度较高(大概为7-8米)，单凭操作人员的肉眼很难观测到当前机器人要冲洗哪个设备及要冲洗设备的冲洗位置等信息，这就严重制约了系统的实用性。

2、上述水冲洗装置或系统，虽然引入了一定程度的自动化装置，但水冲洗作业仍然需要操作人员的全程操作，其智能化水平较低，无法满足水冲洗作业的智能化要求。

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了基于激光测距及图像识别的水冲洗机器人瞄准系统及方法，通过引入视觉监控系统，将作业端的实时图像传输到地面，方便操作人员及时了解将要冲洗设备和冲洗的位置，并通过机器视觉监控系统实现机器人水冲洗的视觉引导控制，实现变电站水冲洗作业的智能化和自主化。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

基于激光测距及图像识别的水冲洗机器人瞄准系统，包括：网络摄像机及在线式激光测距仪，工业控制计算机接收网络摄像机及在线式激光测距仪采集的信号；

所述在线式激光测距仪安装在喷水机构的水枪的后部上方，安装方向与水枪方向一致，在线式激光测距仪在观测设备上方打上红色光斑，该红色斑点位置即为水冲洗的位置，所述网络摄像机采集现场图像，利用颜色识别算法，对红色斑点自动识别，从而得到红色斑点在图像空间中的坐标信息，进而确定水枪打击位置，将得到的水枪打击位置信息反馈给机器人控制器，控制机器人运动，控制水枪打击位置位于指定的位置，从而实现变电站水冲洗机器人的视觉伺服控制。

所述网络摄像机通过无线路由器及无线网卡与工业控制计算机通讯，所述在线式激光测距仪通过无线收发射装置与工业控制计算机通讯。工业控制计算机还通过机器人控制器与喷水机构相连。

所述网络摄像机固定安装在喷水机构后上方，向工业控制计算机传送作业端的实时图像信息。

所述无线收发射装置采用ZIGBEE通讯协议，其中发送端通过串口与在线式激光测距仪连接，接收端通过串口与工业控制计算机连接，通过所述无线收发装置实现对激光在线式激光测距仪获取的距离信息的采集。

所述无线网卡通过USB总线与工业控制计算机连接，其通过无线路由器实现网络摄像机与工业控制计算机的无线网络连接。