本发明涉及电力工程，具体涉及一种用于输电线路铁塔检修装置及螺栓质量检测方法。
背景技术：
1、输电线路铁塔承担着支撑电力导线的重要任务，对其检修可以发现和解决潜在的安全隐患，如锈蚀、腐蚀、损伤或结构疲劳等问题，以防止铁塔倒塌或其他严重事故，确保电力系统的安全可靠运行。
2、目前输电线路铁塔检修主要靠人工检修，尤其是组塔过程的铁塔检修，高空作业风险高，强度大，人工在高空用电动扳手检修铁塔时，电动扳手振动大，对作业人员身体损害大，并且电动扳手重量大、耗电快，需要频繁换电池对作业人员体力消耗大。
技术实现思路
1、本发明为解决现有技术的问题，目的在于提供一种用于输电线路铁塔检修装置及螺栓质量检测方法，采用本方案，能通过检修机器人的上下移动对铁塔上相应位置上的螺帽进行检修紧固，替代人工进行高空检修，减少了人员置身高风险环境的需要，从而降低了意外事故的发生概率。
2、本发明通过下述技术方案实现：
3、一种用于输电线路铁塔检修装置，包括：
4、检修机器人，所述检修机器人的底盘带有行走系统，所述检修机器人和攀爬绳连接；
5、机械臂，所述机械臂设置于所述检修机器人上，所述机械臂的端部带有螺栓紧固机构，所述螺栓紧固机构包括电扳手，所述电扳手包括旋转驱动件和套筒扳手，所述旋转驱动件固定于所述机械臂端部，所述旋转驱动件的输出端和所述套筒扳手一端同轴连接，并用于带动所述套筒扳手转动；
6、图像识别机构，所述图像识别机设置于所述检修机器人上，并用于识别和采集所述检修机器人行走路径上的螺栓。
7、相对于现有技术中，输电线路铁塔检修主要靠人工检修，尤其是组塔过程的铁塔检修，高空作业风险高，强度大，人工在高空用电动扳手检修铁塔时，电动扳手振动大，对作业人员身体损害大，并且电动扳手重量大、耗电快，需要频繁换电池对作业人员体力消耗大的问题，本发明提供了一种用于输电线路铁塔检修装置，采用本方案，能通过检修机器人的上下移动对铁塔上相应位置上的螺帽进行检修紧固，替代人工进行高空检修，减少了人员置身高风险环境的需要，从而降低了意外事故的发生概率。具体方案中，包括检修机器人，检修机器人的底盘上带有行走系统，如安装于底盘上的履带，通过顶部一根或多根攀爬绳的拉力导向以及行走系统的动力驱动，从而带动检修机器人在铁塔侧壁上行走，其侧壁大部分为倾斜侧壁；在检修机器人行走过程中，通过图像识别机构采集路径上的螺栓图像，并对该螺栓图像进行识别，判断该螺栓是否锈蚀严重或断裂破损；在检修机器人的前端面上设置机械臂，机械臂的端部上带有电扳手，通过机械臂的位姿调节，即可带动电扳手正对螺栓，对螺栓进行拧紧或拆卸工作；其中机械臂可为若干个，即可同时针对若螺栓进行检修。另外，在检修机器人上还带有充电箱，使检修机器人具备充电功能，可以在需要时返回充电，确保了机器人能够长时间在铁塔进行检修；其次，在机械臂端部还设置有弹簧套筒，用于为电扳手提供一定的回缩余量；旋转驱动件采用旋转电机。
8、由于螺栓长时间处于外部环境中，自身的结构强度很可能被风化或锈蚀程度影响，使自身强度变低，若仅通过外部视觉检测其锈蚀程度和开裂程度，无法准确判断螺栓的安全性能，因此，为通过敲击振动增加对螺栓自身强度进行判断，所述套筒扳手的侧壁上连接有离心锤组件，所述离心锤组件包括延伸杆，所述延伸杆一端和所述套筒扳手侧壁连接，所述延伸杆另一端轴向带有放置槽，所述放置槽内设置有弹簧，所述弹簧伸出所述放置槽的一端连接有柔性质量球。本方案中，在套筒扳手的外侧带有延伸杆，延伸杆优选为垂直于套筒扳手的轴线设置，在延伸杆的另一端带有放置槽，弹簧一端和放置槽底部连接，弹簧另一端和放置槽外部的柔性质量球连接，这样，在套筒扳手旋转过程中，即可使柔性质量球远离延伸杆并做离心运动，通过持续转动，柔性质量球碰撞在螺栓上，给予螺栓一定的冲力和振动，判断螺栓在此过程中是否会出现裂纹或局部破损，若未出现裂纹或局部破损，则该螺栓表面即使已被完全锈蚀，但自身的强度并未降低，也能进行结构支撑，这样，该螺栓无需拆卸更换；其中采用柔性质量球，为避免直接对螺栓进行刚性碰撞，损坏螺栓。
9、为便于对螺栓图像进行进一步的精确采集和识别判断，沿所述旋转驱动件轴线环向，所述旋转驱动件上带有若干正对所述柔性质量球的第二摄像头。
10、为便于离心锤组件的可拆卸连接，所述离心锤组件还包括套环，所述套筒扳手侧壁带有用于安装所述套环的环向槽；所述延伸杆一端连接于所述套环上。其中套环的内侧可采用密封圈等柔性材料，安装于挤入套筒扳手上，并安装于环向槽内。
11、为便于对不同类型的螺帽进行紧固，所述旋转驱动件的输出端上设置有外螺环，所述外螺环上螺接有内螺套，所述内螺套靠近所述旋转驱动件的一端带有内托槽，所述套筒扳手的端部带有用于卡入所述内托槽内的内卡板。本方案中，可通过外螺环和内螺套之间的螺纹连接实现套筒扳手的拆换，具体安装时，将内螺套沿着外螺环表面旋拧，直至内螺套完全套在外螺环上，此时内螺套内部开设的内托槽刚好将内卡板的底端部分完全紧紧卡住，从而使得套筒扳手处于稳定状态，之后便可通过旋转驱动件钻起套筒扳手对螺栓进行紧固，能够拆卸安装不同型号大小的套筒扳手，增加了机器人在不同情境下的适应性，使得机器人能够处理不同类型、规格的螺栓，提高了作业的灵活性，总体而言，引入移动机器人进行输电线路铁塔检修能够有效提高作业的安全性、效率和精度，同时降低人工劳动强度，对电力系统的可靠性和维护成本都具有积极的影响。
12、作为一种机械臂的具体结构，所述机械臂包括第一电机、铰接臂和铰接头，所述第一电机设置于所述检修机器人上，所述第一电机的输出端设置有u型壳，所述铰接臂的一端和所述u型壳内侧铰接，所述铰接臂另一端和所述铰接头铰接，所述旋转驱动件设置于所述铰接头上；所述铰接臂和所述铰接头的铰接方向相同，且均垂直于所述第一电机的旋转方向；所述铰接臂两端的铰接位置处均设有第二电机。本方案中，第二电机的输出轴穿过u型壳，并转动连接，而铰接臂固定连接在输出轴上，这样，通过控制第一电机，能带动机械臂在水平向转动，调节机械臂到螺栓之间的距离和方向，通过两个第二电机，能微调机械臂的俯仰角度。
13、作为一种图像识别机构的具体结构，所述图像识别机构包括连架和第一摄像头，所述连架包括安装台、伸缩杆和固定架，所述安装台设置于所述检修机器人背面，所述伸缩杆一端和所述安装台铰接，所述伸缩杆另一端和所述固定架铰接，所述第一摄像头安装于所述固定架上；所述伸缩杆两端的铰接方向相同，且两端的铰接位置处均带有第三电机。本方案中，第三电机的输出轴安装台并转动连接，在安装台两侧固定有安装板，便于为第三电机提供安装位置，伸缩杆端部固定在输出轴上，这样，通过两个第三电机的驱动，便于带动第一摄像头伸出，并调节俯仰拍摄角度。
14、更进一步的方案，一种螺栓质量检测方法，包括以下步骤：
15、s1：通过攀爬绳带动检修机器人在铁塔高度方向上行走，并通过图像识别机构实时采集检修机器人路径上的螺栓图像；
16、s2：将螺栓图像进行降噪处理，随后输入预训练的神经网络模型；
17、s3：所述神经网络模型提取螺栓图像的颜色特征，并和现有螺栓的颜色特征进行黄色覆盖程度对比，获取黄色覆盖面未超出第一阈值的第一颜色检测信息；
18、s4：所述神经网络模型构建所述第一颜色检测信息的三维立体轮廓，生成立体轮廓特征，所述神经网络模型将所述立体轮廓特征和现有螺栓的立体轮廓特征进行重叠度对比，若重叠度超出第二阈值，则判断为正常，若重叠度未超出第二阈值，则控制铁塔检修装置对该螺栓进行拆卸和更换；
19、所述铁塔检修装置采用权利要求2～7任意一项所述的一种用于输电线路铁塔检修装置。
20、更进一步的方案，所述步骤s2还包括以下子步骤：
21、输入预训练的神经网络模型后，所述神经网络模型提取螺栓头端部到铁塔侧面之间的垂向距离，判断所述垂向距离是否超出第三阈值，若超出第三阈值，则控制所述铁塔检修装置进行拧紧操作；若未超出第三阈值，则进入步骤s3。
22、更进一步的方案，所述步骤s3还包括以下子步骤：
23、s31：和现有螺栓的颜色特征进行黄色覆盖程度对比时，若黄色覆盖面超出第一阈值，判断为锈蚀严重；
24、s32：随后控制机械臂带动螺栓紧固机构移动，使该螺栓头位于所述柔性质量球的旋转范围之内，且位于所述延伸杆另一端旋转范围之外；
25、s33：通过旋转驱动件带动离心锤组件持续转动一定时间后，进入步骤s4，判断重叠度是否超出第二阈值；若重叠度超出第二阈值，则判断为正常，若重叠度未超出第二阈值，则控制铁塔检修装置对该螺栓进行拆卸和更换。
26、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
27、本发明提供的一种用于输电线路铁塔检修装置及螺栓质量检测方法，采用本方案，能通过检修机器人的上下移动对铁塔上相应位置上的螺帽进行检修紧固，替代人工进行高空检修，减少了人员置身高风险环境的需要，从而降低了意外事故的发生概率。
28、本发明提供的一种用于输电线路铁塔检修装置及螺栓质量检测方法，采用本方案，在需要时控制器返回充电站通过充电箱处进行充电，确保了机器人能够长时间在铁塔进行检修，降低了因电力耗尽而中断作业的风险。
29、本发明提供的一种用于输电线路铁塔检修装置及螺栓质量检测方法，采用本方案，能够拆卸安装不同型号大小的电扳手，增加了机器人在不同情境下的适应性，使得机器人能够处理不同类型、规格的螺栓，提高了作业的灵活性，总体而言，引入移动机器人进行输电线路铁塔检修能够有效提高作业的安全性、效率和精度，同时降低人工劳动强度，对电力系统的可靠性和维护成本都具有积极的影响。
30、本发明提供的一种用于输电线路铁塔检修装置及螺栓质量检测方法，采用本方案，通过神经网络模型的识别和判断，不仅能检测螺栓的松紧程度、锈蚀程度和开裂以及局部破损程度，还能通过离心锤组件的设置，通过敲击振动增加对螺栓自身强度进行判断，以避免仅通过外部视觉检测其锈蚀程度和开裂程度，无法准确判断螺栓的安全性能。
1.一种用于输电线路铁塔检修装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于输电线路铁塔检修装置，其特征在于，所述套筒扳手(15)的侧壁上连接有离心锤组件，所述离心锤组件包括延伸杆(18)，所述延伸杆(18)一端和所述套筒扳手(15)侧壁连接，所述延伸杆(18)另一端轴向带有放置槽，所述放置槽内设置有弹簧，所述弹簧伸出所述放置槽的一端连接有柔性质量球(19)。
3.根据权利要求2所述的一种用于输电线路铁塔检修装置，其特征在于，沿所述旋转驱动件(12)轴线环向，所述旋转驱动件(12)上带有若干正对所述柔性质量球(19)的第二摄像头(21)。
4.根据权利要求2所述的一种用于输电线路铁塔检修装置，其特征在于，所述离心锤组件还包括套环(20)，所述套筒扳手(15)侧壁带有用于安装所述套环(20)的环向槽；所述延伸杆(18)一端连接于所述套环(20)上。
5.根据权利要求2所述的一种用于输电线路铁塔检修装置，其特征在于，所述旋转驱动件(12)的输出端上设置有外螺环(13)，所述外螺环(13)上螺接有内螺套(16)，所述内螺套(16)靠近所述旋转驱动件(12)的一端带有内托槽(17)，所述套筒扳手(15)的端部带有用于卡入所述内托槽(17)内的内卡板(14)。
6.根据权利要求2所述的一种用于输电线路铁塔检修装置，其特征在于，所述机械臂(11)包括第一电机(1101)、铰接臂(1102)和铰接头(1103)，所述第一电机(1101)设置于所述检修机器人(2)上，所述第一电机(1101)的输出端设置有u型壳(1104)，所述铰接臂(1102)的一端和所述u型壳(1104)内侧铰接，所述铰接臂(1102)另一端和所述铰接头(1103)铰接，所述旋转驱动件(12)设置于所述铰接头(1103)上；
7.根据权利要求1所述的一种用于输电线路铁塔检修装置，其特征在于，所述图像识别机构包括连架和第一摄像头(10)，所述连架包括安装台(5)、伸缩杆(7)和固定架(9)，所述安装台(5)设置于所述检修机器人(2)背面，所述伸缩杆(7)一端和所述安装台(5)铰接，所述伸缩杆(7)另一端和所述固定架(9)铰接，所述第一摄像头(10)安装于所述固定架(9)上；所述伸缩杆(7)两端的铰接方向相同，且两端的铰接位置处均带有第三电机(8)。
8.一种螺栓质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种螺栓质量检测方法，其特征在于，所述步骤s2还包括以下子步骤：
10.根据权利要求8所述的一种螺栓质量检测方法，其特征在于，所述步骤s3还包括以下子步骤：
