气动出胶式架空裸导线绝缘涂覆装置控制系统及方法与流程

本发明属于架空电力线绝缘涂覆。

背景技术：

1、在配网线路中的架空电力线普遍采用裸导线，容易引发意外断电等事故，因此有必要对该部分裸线电网进行绝缘改造，将架空裸线更换为绝缘导线。国内地势错综复杂，部分地区施工难度大甚至不具备施工条件，更换绝缘导线作业难以展开。随着技术的发展，开始采用绝缘涂覆机器人进行绝缘涂覆作业。

2、现有的绝缘涂覆机器人的供料装置往往是由液压杆或油压杆驱动，但是随着压力的变化，出料的速度就会发生变化，从而使涂覆不够均匀，容易形成安全隐患。并且现有的机器人往往在导线上运动时缺乏平衡性，此时运动的机器人如果失去平衡，可能会对导线造成涂覆不均匀，甚至损伤。同时，绝缘涂覆机器人选择使用机械传动方式，通过电机加丝杆的方式进行驱动，但是挤压涂料需要较大的压力，电机传动需要采用减速箱经过减速比才能提供足够的压力进行驱动供料装置，整导致套装置的重量大、体积大，对于一些老旧线路进行涂覆作业具有非常大的安全隐患。

技术实现思路

1、本发明是为了解决现有的绝缘涂覆机器人涂覆过程中存在涂覆不够均匀的问题，现提供气动出胶式架空裸导线绝缘涂覆装置控制系统。

2、本发明所述气动出胶式架空裸导线绝缘涂覆装置控制系统，该系统用于控制气动出胶式架空裸导线绝缘涂覆装置，所述装置包括：气动涂覆装置本体，所述气动涂覆装置本体包括机架、涂覆单元和供料单元，且所述涂覆单元和供料单元均安装在机架上；

3、所述供料单元用于为涂覆单元提供绝缘涂料，所述涂覆单元将裸导线包围，以实现将绝缘涂料涂覆在裸导线上；

4、所述供料单元包括直流空气压缩机、气缸、固定筒、端盖和可换料瓶；

5、端盖同轴安装在固定筒的一端，可换料瓶的出料口穿过端盖中心与端盖固定连接，气缸安装在固定筒内，气缸与直流空气压缩机气动连接；可换料瓶内设置有活塞，所述气缸通过活塞杆带动活塞移动，推动活塞挤压绝缘涂料，使绝缘涂料进入涂覆单元；

6、所述机架包括前行走臂、后行走臂气压调节阀和储气罐；

7、前行走臂、后行走臂和涂覆单元沿着裸导线的长度方向依次布置，涂覆单元安装在后行走臂上；

8、前行走臂和后行走臂均与机架固定连接，前行走臂和后行走臂均通过行走轮在裸导线上行走，所述行走轮由行走气动马达带动转动；行走气动马达与储气罐气动连接；储气罐通过管路与直流空气压缩机连接；所述行走气动马达与储气罐之间的管路上安装有气压调节阀；

9、所述气压调节阀用于控制行走气动马达输出轴的转速，所述气压调节阀的开关量根据涂覆速度进行确定；

10、所述系统包括：人机交互模块、控制器、电机控制模块、模数转换模块和压力传感器；

11、人机交互模块用于对涂覆速度进行设置，将设置的涂覆速度发送至控制器，并对涂覆速度进行显示；

12、控制器根据接收的涂覆速度计算挤压绝缘涂料的压力，根据挤压绝缘涂料的压力计算直流空气压缩机的输出气体作用的阈值压强，根据所述阈值压强获取直流空气压缩机电机控制信号，并发送至电机控制模块；

13、电机控制模块用于对直流空气压缩机的电机进行驱动；

14、压力传感器用于采集活塞对绝缘涂料挤压的压力，并将采集的压力经模数转换模块进行模数转换后发送至控制器；

15、所述控制器利用所述压力信号，计算获取直流空气压缩机实时输出气体作用在活塞的压强，采用pid算法实时调整直流空气压缩机输出气体作用在活塞的压强，对绝缘涂料挤压的压强进行实时控制，还根据涂覆速度控制气压调节阀的开关量对行走气动马达输出轴的转速进行控制，使行走轮的行走速度与涂覆速度相同。

16、进一步地，本发明中，根据接收的涂覆速度计算挤压绝缘涂料的压力，根据挤压绝缘涂料的压力计算直流空气压缩机的输出气体作用的阈值压强的计算方法为：

17、

18、其中，p1、p2分别为直流空气压缩机产生的空气压强、挤出料的压强；z1、z2分别为活塞移动的距离、挤出料的长度；v1、v2分别为活塞的速度、挤出料的速度。

19、进一步地，本发明中，根据挤压绝缘涂料的压力计算直流空气压缩机的输出气体作用的阈值压强p1为：：

20、

21、式中，f为活塞压力，s为活塞面积。

22、进一步地，本发明中，活塞压力f为：

23、

24、式中：σ0为初始屈服应力；kb为屈服应力速度因子；τ0为初始剪切应力；k0为剪切应力速度因子；d0为可换料瓶内壁直径；d为挤出段直径；l为挤出段长度。

25、进一步地，本发明中，挤出料的速度v2为：

26、

27、式中，r为可换料瓶的半径，f为涂料膏体单位面积挤出涂料膏体的消耗量。

28、进一步地，本发明中，所述人机交互模块、控制器、电机控制模块和模数转换模块均设置在主机箱内。

29、进一步地，本发明中，所述涂覆单元包括上夹线块、下夹线块、微调气动马达、丝杆、横梁和龙门架；

30、横梁安装在后行走臂上，龙门架的竖直段与横梁滑动连接；

31、上夹线块和下夹线块相对加持在裸导线轴线的两侧，且上夹线块和下夹线块设有喷涂口，所述喷涂口均通过输料管与可换料瓶的出料口连通；

32、下夹线块上开有通孔，下夹线块套设置在丝杆上，且下夹线块与龙门架的竖直段固接；

33、微调气动马达与储气罐气动连接，且微调气动马达固接在下夹线块的下表面；

34、上夹线块与龙门架的竖直段滑动连接，丝杆与水平面垂直布置，丝杆与上夹线块螺纹连接；丝杆的一端与微调气动马达的输出轴固接，丝杆的另一端与龙门架的水平段转动连接。

35、进一步地，本发明中，前行走臂和后行走臂还均包括立板；立板与机架固接，行走轮安装在行走气动马达的输出轴上，行走气动马达安装在立板上。

36、进一步地，本发明中，还包括泄压阀，所述泄压阀安装在气缸与直流空气压缩机之间的管路上。

37、气动出胶式架空裸导线绝缘涂覆装置控制方法，该方法用于控制上述装置，具体包括：

38、步骤一、采用人机交互单元进行架空裸导线涂覆速度设置，根据所述涂覆速度计算直流空气压缩机输出气体作用在活塞的阈值压强；根据所述阈值压强获取直流空气压缩机电机的控制信号，控制直流空气压缩机输出气体作用在活塞上的压强；

39、根据行走气动马达转速获取行走轮的行走速度，将所述行走速度与涂覆速度进行对比，若相同，则执行步骤二，否则调整气压调节阀使行走速度与设置的涂覆速度相同，执行步骤二；

40、步骤二、采用压力传感器检测活塞挤压绝缘涂料的压力，利用所述压力计算活塞挤压绝缘涂料的实时压强；

41、步骤三、将所述实时压强与阈值压强进行对比，若不相同，采用pid算法获取直流空气压缩机输出气体作用在活塞的压强，根据所述气体作用在活塞的压强计算电机的实时控制信号，利用所述实时控制信号控制直流空气压缩机的电机，直至直流空气压缩机输出的气体实时作用在活塞压强与阈值压强相同，完成一次气动出胶式架空裸导线绝缘涂覆装置控制的控制。

42、本发明所述系统采用控制气动控制系统只需要通过压缩机加气缸推动活塞挤压绝缘涂料的方式获得一个可靠稳定的压力源，保证了稳定的挤出绝缘涂料，使喷涂更加均匀，在性能上，通过pid控制保证了涂料膏体的挤出质量、挤出精度，效率得到了提高。