CN104215689B - 用于输电线电磁检测的携载与越障机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于输电线电磁检测的携载与越障机构，包括安装在固定板上的驱动电机，驱动电机输出轴上安装有电机转动时以输出轴为圆心做圆周摆动的摆臂，摆臂通过弹簧和连杆与位于摆臂正下方的座板相连，所述弹簧在自由状态下垂直安装在输电线轴心的正上方，座板中间部位开有一限位椭圆通孔，连杆穿过所述限位椭圆通孔，且连杆的下端套装一个尺寸大于限位椭圆通孔短轴长度的自锁螺帽；座板下部连接有能够卡在输电线上的滑轮，以及用于输电线电磁检测的电磁检测装置。该机构用于携载电磁检测器件，具有防抖、稳定、越障等功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种输电线在线巡检机构，尤其涉及一种用于输电线电磁检测的携载与越障机构，属于输电线机器人技术领域。
背景技术
高压输电线结构的完好无损伤，对于输电系统的安全运行非常重要。输电线由于工作在户外，长期承受着巨大的交变张力和由振动引起的弯曲应力，不可避免地造成输电线路的导线及地线产生裂纹、断股等。另外输电线还会因为气温急剧变化和雷击等引起表面损伤，如果是铺设在海滨及工业区，容易由于盐雾和酸雨等造成腐蚀损伤。另外在输电线在接头处更易产生危险，因为交变张力和弯曲应力的作用，如果使钢芯对接接头偏离接续压接管的中心，经过一定的时间，压接管中的钢芯接头就会被拉开直至拉断，因此两段钢芯在压接管中的对接位置也要求能准确检测。
目前，对高压输电线的无损检测方法主要有1、目测法，2、航测法，3、红外检测法，4、电磁检测法等。目测法即工作人员用肉眼观测表面是否有断丝，准确度低且劳动强度大，航测法虽较目测法精确许多，但是成本非常高；红外检测法利用红外成像原理探测缺陷处的红外辐射情况，但只能探测表面缺陷，且只能在通电状态下检测，对检测环境的要求严格，所以使检测有诸多的局限性。而电磁检测法克服了上述各种方法的不足，兼具经济性、精确性与实用性。检测中将电磁检测设备安装在巡检机器人上，机器人在单根相线上爬行。
投入实际应用的输电线路不仅包括输电铝绞线本体，还要有诸如防震锤、猫头塔、绝缘子、杆塔、悬垂线夹和跳线线夹等来安装输电线并确保稳固安全，且实际中还存在线路转弯等情况，这些对于机器人爬行和电磁检测设备来说都是障碍物。实际运行的高压输电线都是架设在离地二三十米的高空处，为了方便检测设备在输电线上的安装以及越障，理想的方案是整个检测装置能在地面监控下实现自动打开和闭合，这就要求设备机械结构与输电线本身是可分开的。只是现有的用来搭载电磁检测装置的机构类型很少，且由于传统的检测装置都是整体式的结构，难以在遇到障碍的时候自动通过。另外，在实际使用时，由于输电线不是完全水平的，而是存在一定的倾斜角度，或者在压接头处压接套管与输电线的交汇处表面有高度的起伏，这都会造成检测器件相对输电线轴心的倾斜与抖动。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于输电线电磁检测的携载与越障机构，该机构用于携载电磁检测器件，具有防抖、稳定、越障等功能。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种用于输电线电磁检测的携载与越障机构，包括安装在固定板上的驱动电机，驱动电机输出轴上安装有电机转动时以输出轴为圆心做圆周摆动的摆臂，摆臂通过弹簧和连杆与位于摆臂正下方的座板相连，弹簧的弹力能够保持座板与输电线平行，弹簧在自由状态下垂直安装在输电线轴心的正上方，座板中间部位开有一限位椭圆通孔，连杆穿过所述限位椭圆通孔，且连杆的下端套装一个尺寸大于限位椭圆通孔短轴长度的自锁螺帽；座板下部连接有能够卡在输电线上的滑轮，以及用于输电线电磁检测的电磁检测装置；自锁螺帽用于在摆臂抬到一定高度时，卡住座板，以便将座板连同其附带机构一起抬起，实现越障功能。
所述电磁检测装置包括分别独立连接于底板上的涡流探头机械爪和底部半开口且开口尺寸大于输电线直径的电磁铁；
所述涡流探头机械爪包括一个舵机、一个与底板相联的支架、两个相啮合的齿轮片、两个分别连接于两个齿轮片下端的半圆爪片和两个分别固定于两个半圆爪片上并能随其张开或闭合的两半式涡流检测线圈，相啮合的两个齿轮片中的其中一个固定安装在舵机输出轴上，另一个齿轮片安装在舵机固定座上，舵机固定座与支架联接，舵机安装于舵机固定座上；舵机用来接收外部控制信号启动两个半圆爪片张开或闭合，实现越障和越障后继续回到检测状态。
所述摆臂为长板结构，其一端通过连接件固定于驱动电机的输出轴上，另一端连固定压紧弹簧与连杆。
所述弹簧为两个，分别为第一压紧弹簧和第二压紧弹簧，第一压紧弹簧和第二压紧弹簧沿输电线方向对称安装于连杆两侧，且第一压紧弹簧、第二压紧弹簧和连杆在同一平面内。
所述第一压紧弹簧与第二压紧弹簧相同，都是顶端固定在摆臂上，底端固定在座板上，且安装于输电线轴心的正上方，第一压紧弹簧与第二压紧弹簧共同作用，保持座板与输电线平行。
所述连杆为双头螺柱，其上端垂直固定在摆臂上，下端与座板活动连接。
所述滑轮有两个，分别为通过轮架固定于座板上的第一滑轮和第二滑轮，第一滑轮和第二滑轮沿输电线方向分别位于电磁检测装置的两侧。
所述第一滑轮和第二滑轮均为能够卡在输电线上U型槽滑轮。在压紧时，输电线卡在所述第一滑轮与第二滑轮的U型槽内。
所述电磁检测装置尺寸与滑轮高度相互匹配，使输电线卡进滑轮的U型槽之后，电磁铁开口中心线与涡流探头机械爪中心所在的电磁检测器件中心线及输电线轴线重合。
电磁检测装置沿输电线方向依次固定于座板的下侧，位于第一滑轮与第二滑轮之间。电磁检测装置包括电磁铁和涡流探头机械爪，电磁铁为半开口结构，用于漏磁检测。涡流探头机械爪可在舵机带动下实现张开与抱合，用于固定涡流线圈。当机构在行进方向上遇到障碍时，驱动电机可带动所述摆臂将所述座板及其附带机构提离输电线一定高度，以越过障碍。
所述座板为长方形铝板，通过限位孔与连杆活动连接，其上侧与第一压紧弹簧和第二压紧弹簧相连，下侧固定第一滑轮与第二滑轮，座板用于携载电磁检测装置。
本发明的有益效果是：
本发明在现有的输电线巡检机器人平台的带动下沿输电线进行检测。固定板用于将机构固定在输电线巡检机器人平台上，同时用于固定开合驱动电机；驱动电机固定于固定板上，驱动电机的输出轴通过连接件与摆臂相连接，用于驱动摆臂以电机输出轴为中心转动。驱动电机可带动摆臂上下摆动，进而带动电磁检测装置的提起放下，实现越障功能。压缩弹簧与连杆的配合使用确保检测过程中，电磁检测装置中心线与输电线中心轴线始终重合；座板上的椭圆形孔及两个U型槽滑轮可确保机构的稳定。
本发明改进了传统缆线电磁检测装置的空间结构，利用自动开合机构实现与输电线完全分离的损伤检测。机构可以方便的安装在各种输电线巡检机器人平台上，随巡检机器人跨越防震锤、猫头塔和耐张塔等障碍。利用压紧弹簧结构的防抖压紧设计，提高电磁检测装置的稳定性，实现检测结果的准确性。本发明扩大了电磁检测方法在输电线在线检测中的应用范围，方便了在高压输电线检测现场的设备安装和越障，对现场检测有更好的适用性，在输电线损伤检测中具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的结构平面示意图；
图2为本发明开合驱动电机平台通过输出轴与摆臂固定安装示意图；
图3为本发明滑轮结构的侧视图；
图4为本发明座板携载电磁铁的连接侧视图；
图5为本发明涡流探头机械爪的结构示意图；
图6为本发明一个实施例的机构跨越障碍的状态示意图；
图7为本发明一个实施例的检测中输电线倾斜状态示意图。
其中，1.固定板，2.驱动电机，3.摆臂，4.第一压紧弹簧，5.连杆，6.座板，7.第二压紧弹簧，8.第一滑轮，9.输电线，10.涡流探头机械爪，11.电磁铁.，12.第二滑轮，13.输电线巡检机器人，14.第一齿轮片，15.第二齿轮片，16.第一半圆形金属爪片，17.第二半圆形金属爪片，18.两半式涡流检测线圈,19.舵机，20.连接支架，21.障碍。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明包括开合驱动电机平台、摆臂3、连杆5、第一压紧弹簧4、第二压紧弹簧7、座板6、第一滑轮8、第二滑轮12、电磁检测装置。
如图2所示，开合驱动电机平台包括固定板1、驱动电机2和轴承。固定板1作为整个机构的底座，用于将机构固定到输电线巡检机器人13上，而驱动电机2作为机构的关节通过连接件与轴承固定到固定板1上，摆臂3则通过连接件沿轴径向固定连接在驱动电机1的输出轴上。当驱动电机转动时，即可以带动摆臂以输出轴为圆心做圆周摆动。
座板6为一长方形结构，长边平行于输电线9方向，上有各种安装孔，包括椭圆限位孔。通过第一压紧弹簧4、第二压紧弹簧7、连杆5与摆臂3相连接。如图1，第一压紧弹簧4与第二压紧弹簧7相同，都是顶端固定在摆臂3上，底端固定在座板上，且两者自由状态下垂直安装在输电线9轴心的正上方。连杆5为双头螺柱，其上端垂直固定在摆臂3上，下端与座板6活动连接。连杆5穿过座板6的限位椭圆孔后，在端部套上一个自锁螺帽，螺帽的尺寸大于椭圆孔的小径，这样摆臂抬起到一定高度时，连杆就可以利用螺帽卡住座板，以将座板6一同抬起。
座板6的前端装有第一滑轮8、后端装有第二滑轮12。滑轮的侧视图如图3所示，为U型槽滑轮，输电线9卡进滑轮的U型槽内，在机构随输电线巡检机器人13沿输电线9运动时，保证机构运动平稳，不偏离输电线9。
电磁检测器件包括涡流探头机械爪10和电磁铁11。电磁铁11机构及其装配图如图4，它为专门设计的半开口型电磁铁，可被摆臂3提离输电线9，在检测时，它也作为磁敏传感器的附着载体。涡流探头机械爪10结构如图5所示，机械手爪包括一个舵机19，一个连接支架20，两个相啮合的第一、第二齿轮片14、15，以及两个相对应的第一、第二半圆形金属爪片16、17，相啮合第二齿轮片15固定安装在舵机输出轴上，第一齿轮片14安装在舵机固定座上，连接支架20与座板6固定联接。两个两半式涡流检测线圈18固定与第一、第二半圆金属爪片16、17上，随爪片张开或闭合。舵机19用来接收外部控制信号启动金属爪片张开或闭合，实现越障和越障后继续回到检测状态。
电磁检测装置尺寸与滑轮高度相互匹配，使输电线9卡进滑轮U型槽之后，电磁铁开口中心线与涡流探头抱合中心线重合，且与输电线9中线轴线重合。利用第一压紧弹簧4和第二压紧弹簧7的连接，保证电磁检测装置中心线运动过程中始终与输电线9中心轴线平行，而不受摆臂3与输电线9之间距离变化或机器人平台抖动影响。
现结合两种工作状态说明该机构工作过程。
第一种情况如图6所示，机构随输电线巡检机器人沿输电线运动进行检测作业，当前方遇到障碍21，由于电磁检测装置尺寸的限制，无法直接越过。这时，巡检机器人上安装的传感器检测到遇障信息发送给巡线机器人控制微机，微机收到这个信号后先给涡流探头机械爪10的舵机发送张开信号，等机械爪带动两个半圆形的两半式涡流检测线圈18打开后，稍后再给驱动电机2发送启动信号，驱动电机2转动，带动摆臂3向上张开，连杆5与第一压紧弹簧4、第二压紧弹簧7共同作用，将座板6抬起，抬离输电线9和障碍21。然后巡线机器人继续向前，带动该机构越过障碍21。
第二种情况如图7所示，机构随输电线巡检机器人沿输电线运动进行检测作业，输电线9出现不水平，倾斜的情况，摆臂3与输电线间距离减小且二者不平行。这时，第一压紧弹簧4、第二压紧弹簧7被不同程度的压缩，第一、第二滑轮8、12压紧输电线，使座板6仍然平行于输电线，也就保证了电磁检测装置中心线仍然与输电线中心轴线重合。同时，座板上的椭圆限位孔只留给连杆5上下与前后活动的空间，连杆5无法左右活动，从而防止了电磁检测装置在运动中发生倾斜，抖动或者中心偏离。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.用于输电线电磁检测的携载与越障机构，其特征是，包括安装在固定板上的驱动电机，驱动电机输出轴上安装有电机转动时以输出轴为圆心做圆周摆动的摆臂，摆臂通过弹簧和连杆与位于摆臂正下方的座板相连，弹簧的弹力能够保持座板与输电线平行，座板中间部位开有一限位椭圆通孔，连杆穿过所述限位椭圆通孔，且连杆的下端套装一个尺寸大于限位椭圆通孔短轴长度的自锁螺帽；座板下部连接有能够卡在输电线上的滑轮，以及用于输电线电磁检测的电磁检测装置；
所述电磁检测装置包括分别独立连接于底板上的涡流探头机械爪和底部半开口且开口尺寸大于输电线直径的电磁铁；
所述涡流探头机械爪包括一个舵机、一个与底板相联的支架、两个相啮合的齿轮片、两个分别连接于两个齿轮片下端的半圆爪片和两个分别固定于两个半圆爪片上并能随其张开或闭合的两半式涡流检测线圈，相啮合的两个齿轮片中的其中一个固定安装在舵机输出轴上，另一个齿轮片安装在舵机固定座上，舵机固定座与支架联接，舵机安装于舵机固定座上；舵机用来接收外部控制信号启动两个半圆爪片张开或闭合，实现越障和越障后继续回到检测状态。
2.如权利要求1所述的用于输电线电磁检测的携载与越障机构，其特征是，所述摆臂为长板结构，其一端通过连接件固定于驱动电机的输出轴上。
3.如权利要求1所述的用于输电线电磁检测的携载与越障机构，其特征是，所述弹簧在自由状态下垂直安装在输电线轴心的正上方。
4.如权利要求1或3所述的用于输电线电磁检测的携载与越障机构，其特征是，所述弹簧为两个，分别为第一压紧弹簧和第二压紧弹簧，第一压紧弹簧和第二压紧弹簧沿输电线方向对称安装于连杆两侧，且第一压紧弹簧、第二压紧弹簧和连杆在同一平面内。
5.如权利要求4所述的用于输电线电磁检测的携载与越障机构，其特征是，所述第一压紧弹簧与第二压紧弹簧相同，都是顶端固定在摆臂上，底端固定在座板上。
6.如权利要求1所述的用于输电线电磁检测的携载与越障机构，其特征是，所述连杆为双头螺柱，其上端垂直固定在摆臂上，下端与座板活动连接。
7.如权利要求1所述的用于输电线电磁检测的携载与越障机构，其特征是，所述滑轮有两个，分别为通过轮架固定于座板上的第一滑轮和第二滑轮，第一滑轮和第二滑轮沿输电线方向分别位于电磁检测装置的两侧。
8.如权利要求7所述的用于输电线电磁检测的携载与越障机构，其特征是，所述第一滑轮和第二滑轮均为能够卡在输电线上U型槽滑轮。
9.如权利要求8所述的用于输电线电磁检测的携载与越障机构，其特征是，所述电磁检测装置尺寸与滑轮高度相互匹配，使输电线卡进滑轮的U型槽之后，电磁铁开口中心线与涡流探头机械爪中心所在的电磁检测器件中心线及输电线轴线重合。
10.如权利要求1所述的用于输电线电磁检测的携载与越障机构，其特征是，所述座板为长方形铝板。
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