为了解决目前人工铁塔防腐作业效率低下且存在安全隐患的问题，本文尝试用工业机器人技术解决当前落后的铁塔防腐工艺问题，实现用先进的机器人替代人工喷涂。让我们一起来看看吧~

高压电线铁塔的防腐工作是确保安全供电的重要维护工程。潮湿、高温、高盐气候极易对铁塔造成腐蚀，目前防腐蚀主要采用热镀锌方式，由人工刷漆完成，但防腐寿命仅为3年左右，维护频繁且工程量大。铁塔防腐作业又属于高空带电作业，施工人员登杆作业频繁，作业条件恶劣，劳动强度大，造成施工人员精神紧张，容易引发安全事故。

目前，我国线路铁塔防腐主要由人工完成，施工过程中涂漆质量（厚度、均匀度）取决于施工人员的技术好坏和素质高低。从以往实践看，维护质量因人而异，很难达到令人满意的效果。

机器人喷涂已有近40年的发展历史，近年来喷漆机器人的性能得到了很大的提高，均具有灵活、工作空间广、效率高、易维护等特点。

1 系统组成

该系统主要由机器视觉模块、喷涂机器人模块、带电作业车模块这三大模块构成，其结构和示意图分别如图1和图2所示。带电作业车的任务是远距离奔赴作业现场，将机器人送至指定高度位置；机器视觉模块的功能是识别铁塔类型并提供垂直水平坐标帮助确定喷涂当前位置；喷涂机器人采用六自由度机械臂，控制器的目的是规划喷涂路径，并据此完成喷涂任务。

图1 喷涂系统结构

图2 喷涂系统示意图

拟将喷涂系统安装在绝缘斗臂车的载人绝缘斗上，由斗臂送至指定高度后开启定位系统，根据喷涂位置及铁塔参数规划喷涂轨迹，开始喷涂；每喷涂完一单元，开启喷涂质量检测系统，若喷涂质量符合要求，则将斗臂移至下一喷涂单元作业；否则重喷质量不合格部位。

2 主要模块简介（略）

2.1 铁塔的矢量模型

将铁塔从上至下依次完成喷涂动作，喷涂的范围分为若干单元，如图3所示。将喷涂单元矢量化，其矢量图如图4所示。

图3 喷涂单元

图4 单元矢量图

2.2 作业车控制子系统

绝缘斗臂车是带电作业的基本装备，常用的有履带式斗臂车和轮式斗臂车两种。作业车控制子系统是建立在经过改造的斗臂车上。载机绝缘斗示意图如图5所示。绝缘斗设计图如图6所示。喷涂工艺示意图如图7所示。

作业车的主要任务是将斗臂送至指定高度，由角度传感器获取支杆角度，其控制示意图如图8所示。

图5 载机绝缘斗示意图

图6 绝缘斗设计图

图7 喷涂工艺示意图

图8 支杆角度控制示意图

2.3 机器臂运动控制系统

在机器臂升至指定高度后，起动工业相机对铁塔扫描采样，将采样图像与数据库的铁塔图像进行对比，获取铁塔类型及几何参数，从而确定喷头在空间上相对位置在各坐标系下的坐标，如图9所示。

1）机器视觉子系统

视觉子系统的功能：①适时提供喷头空间位置坐标；②对喷涂质量进行检测。

基于这两项任务的工业相机，应根据相机距离铁塔的工作距离及铁塔单侧视野要求来选型。根据实际项目要求，工作距离为900mm左右，更大的视场角（field of view, FOV）为1000mm，而传感器的靶面尺寸约为8.8mm，要求的焦距约为8mm。M0824-MPW2工业镜头可以满足要求。

图9 喷头位置示意图及其坐标的确定

2）喷涂运动控制系统

从上至下按单元顺序喷涂，为使能量最省，对每一单元喷涂轨迹应使喷头总的运动距离最短，从几何上讲，更佳路径就是“一笔画”问题。其算法如图12所示。

图12 哈密顿更优路径搜索示意图

单座铁塔某面的喷涂轨迹如图13所示。整个喷涂的工艺流程如图14所示。

3 喷涂质量检测系统（略）

以往的喷涂工艺标准要求分1至3层喷涂，随着铁塔喷涂材料质量的提高，高固树脂与颜料、填充料研磨后，加入助剂、有机溶剂按混合比例1:1:1调配，加压至4～6MPa，喷涂工艺只需要1层喷涂，即可满足喷涂质量的要求。由于铁塔喷涂的目的是防腐，所以对喷漆颜色没有具体要求。

本系统采用图像处理的方法来检测喷涂质量，其思想是，预先建立喷涂质量为好、中、差3级的图像，将在线采样图像与数据库中的图像进行比较，以此对比来判断当前喷涂质量，对不合格的喷涂单元，检测出喷涂不均匀的位置。

图13 单座铁塔某面的喷涂轨迹

图14 整个喷涂的工艺流程

结论

高压铁塔自动喷涂系统主要包括载机斗臂车、斗臂升降装置、带双摄像头喷涂机器人等部分。本文介绍了铁塔模型矢量模型建立、喷涂质量等级图像数据库及各子系统应具备的功能及完成功能实现的控制算法。基于现有喷涂工艺所设计的喷涂控制，较之人工喷涂效率大大提高，克服了喷涂质量因人而异、工作人员免于处于有毒喷涂环境的缺点。

那么以上就是有关自动喷涂设备实现安全高效的铁塔防腐作业的介绍，希望可以帮助到大家~

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