在现代大型电站凝汽式汽轮机组的热力循环中,凝汽器起着冷源的作用,能降低汽轮机排汽压力和温度,提高汽轮发电机组的循环热效率。由于多种原因致使冷凝管内壁积聚了不利于传热的污垢,污垢会产生一系列的危害。针对当前各种凝汽器污垢清洗方法的不足,本论文研究了一种基于移动机械手的智能自动化清洗系统对大型冷凝器进行长期自主在线清洗。本文以凝汽器清洗机器人为研究对象,设计了清洗机器人的本体结构、高压水清洗系统,对冷凝管的视觉定位进行了重点研究。论文分析了凝汽器污垢产生的原因及其影响,说明了污垢清除的必要性,然后在对当前各种常用污垢清洗方法研究的基础上,提出了新的清洗策略。针对凝汽器清洗机器人的实际工作环境和工作要求,设计了一具有两关节机械臂、履带式移动车体的新型清洗机器人。对于智能清洗机器人的体系结构、移动车体、机械臂以及高压水射流装置进行了详细的分析。并从硬件和软件两个方面详细分析了清洗机器人的视觉伺服控制系统的总体架构。由于凝汽器清洗机器人的实际工作环境比较恶劣,设计了基于PC机的视觉定位系统,通过使用多个光源的有效组合增加拍摄的图像的有效信息。对于视觉定位系统中常遇到的其他问题如摄像机的选择、图像采集卡的选择等做了详细的说明,最后给出了凝汽器水下清洗机器人视觉定位系统的总体方案。对于拍摄的图像先进行滤波、锐化等处理,利用最大类间方差法确定冷凝管图像阈值进行管口图像的二值分割并在此基础上实现了冷凝管的边缘检测,然后利用最小二乘法计算出多个管口的中心坐标。经过坐标变换,将管口的位置坐标从图像像素逻辑坐标转换到空间坐标实现自动定位。为实现冷凝管管口的精确定位,由2维图像恢复3维操作空间信息,对智能清洗机器人所用的摄像机进行了标定,在小孔模型下确定了摄像机内、外参数。实验结果表明,本文所使用的方法适用于大型电厂冷凝器冷凝管管口的自主精确定位,解决了火电厂凝汽器污垢在线自动化清洗的关键问题。