CN110243727A - 架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置及方法，该装置，包括载体无人机、机械臂、识别固定模块、喷淋模块和可变焦拍摄模块，所述机械臂包括联动臂、第一机械手、第二机械手和第三机械手，所述识别固定模块包括识别单元和可开合固定夹具，所述喷淋模块包括储水单元、增压泵单元、喷头单元和激光探头单元；所述识别固定模块设置在第一机械手的一端，所述喷头单元和激光探头单元设置在第二机械手的一端，所述可变焦拍摄模块设置在第三机械手的一端。采用本申请的复合绝缘子憎水性带电测量装置，可实现复合绝缘子憎水性的带电测量，不仅可以最大限度降低人为误差，而且可以降低作业人员的劳动强度、提高供电的可靠性。

Description

架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置及方法

技术领域

本发明涉及电力工程技术领域，具体涉及一种架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置及方法。

背景技术

复合绝缘子在架空线路广泛应用，其老化问题不容忽视，憎水性是复合绝缘子硅橡胶材料老化的一个指标，相关规程推荐当憎水性达到HC6级时，复合绝缘子需要更换，憎水性测量有憎水性分级法和接触角法两种，在电力生产中一般采用憎水性分级法判断，即使用喷壶按照标准推荐方法向复合绝缘子表面喷水，并在规定的时间内肉眼读取憎水性等级，实际使用中存在以下问题：一是需要人工取样，二是人工肉眼读取判断存在一定随意性，三是人工喷水存在一定随意性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置及方法。使用该架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置及方法，可实现复合绝缘子憎水性的带电测量，不仅可以最大限度降低人为误差，而且可以降低作业人员的劳动强度、提高供电的可靠性。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置，包括载体无人机、机械臂、识别固定模块、喷淋模块和可变焦拍摄模块，所述机械臂包括同平面装配的联动臂、第一机械手、第二机械手和第三机械手，所述识别固定模块包括识别单元和可开合固定夹具，所述喷淋模块包括储水单元、增压泵单元、喷头单元和激光探头单元，所述储水单元、增压泵单元和喷头单元之间水路连通；所述联动臂的顶端与载体无人机的吊舱接口固定连接，联动臂上具有两个多自由度旋转节点，所述第一机械手、第二机械手和第三机械手均与联动臂的下端多自由度旋转节点铰接，所述识别固定模块设置在第一机械手远离联动臂的一端，所述喷头单元和激光探头单元设置在第二机械手远离联动臂的一端，所述第二机械手的中部具有一个多自由度旋转节点，所述可变焦拍摄模块设置在第三机械手远离联动臂的一端，所述第三机械手的中部也具有一个多自由度旋转节点。

进一步，所述机械臂、识别固定模块、喷淋模块和可变焦拍摄模块均通过载体无人机的电源模块供电。

进一步，所述机械臂、识别固定模块、喷淋模块和可变焦拍摄模块均通过载体无人机的控制模块控制。

进一步，所述可开合固定夹具的内侧设置有橡胶颗粒防护层。

进一步，所述储水单元包括水瓶和与水瓶螺纹连接的水瓶连接头。

一种使用上述架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置的方法，包括如下步骤：

1)载体无人机在地面人员通过地面终端的操控下飞行至待检测复合绝缘子附近并保持足够的安全距离S，S值根据不同电压等级要求确定；

2)地面人员通过地面终端遥控开启识别固定模块的识别单元，可开合固定夹具保持张开状态，识别单元找到复合绝缘子并确认待夹持的芯棒位置；

3)机械臂推送识别固定模块至待夹持位置，此过程中第一机械手、第二机械手、第三机械手在同一竖直平面内；

4)可开合固定夹具临时固定后，地面人员通过地面终端遥控开启喷淋模块的激光探头单元对待测试复合绝缘子的目标伞裙进行瞄准和测距，地面人员通过地面终端遥控同时开启可变焦拍摄模块，通过调节第三机械手带动可变焦拍摄模块移动查找激光探头单元瞄准至伞裙上的红色光斑，地面终端屏幕发现激光探头单元发射至目标伞裙上的红色光斑后，可变焦拍摄模块自动对焦，该红色光斑为喷淋点；

5)地面人员根据地面终端显视频幕同步查看可变焦拍摄模块的图像，确认瞄准位置距离是否满足标准要求、判断喷淋点是否恰当，以红色光斑距离伞裙边缘2-3cm为宜，若不恰当，地面人员通过地面终端遥控第二机械手、第三机械手重复步骤4)，直至测试点合适为止，此时地面人员通过地面终端遥控关闭可变焦拍摄模块和其镜头遮光罩，避免下一步喷淋时液滴溅落在镜头上，同时关闭激光探头单元；

6)地面人员通过地面终端遥控开启喷淋模块的增压泵单元，增压泵单元抽取储水单元中的蒸馏水或去离子水，水的电导率小于8μS/cm，通过水管导流至喷头单元对目标点喷水，喷头单元水花大小、增压泵单元流量控制事先在地面已经调整好，待增压泵单元喷淋流量达到预设值后，增压泵单元自动停止；

7)喷淋结束2S后，可变焦拍摄模块的镜头遮光罩自动打开，可变焦拍摄模块同步打开并自动对焦，自动对焦结束后可变焦拍摄模块自动拍照并经载体无人机通信系统发送至地面终端；

8)地面人员确认照片清晰度，满足识别要求时一键启动地面终端预装的图像处理与识别软件对待测复合绝缘子照片自动裁剪和信息提取，并关闭可变焦拍摄模块的镜头，根据提取到的伞裙表面水滴状态，与HC分级法不同等级水滴状态进行对比，得到待测复合绝缘子伞裙的憎水性等级并自动保存和按预设命名；若照片不满足识别要求，则重新拍摄直至满足识别要求为止，但此过程的时间不得超过25S，若超过25S，则结束拍摄，本次测试无效；

9)结束上一流程后，地面人员通过地面终端的遥控可开合固定夹具张开，而后操控机械臂回撤至步骤3)推送前位置；

10)地面人员通过地面终端的遥控载体无人机飞行至下一待检测位置附近，重复步骤1)-8)；

11)测量结束后，地面人员通过地面终端的遥控载体无人机返回地面，在测量过程中，如遥控载体无人机电量不足，其会向地面终端报警，并自动结束任务返航；如水量不足，增压泵单元通过载体无人机通信系统向地面终端报警，并自动结束任务返航。

本发明的有益效果：本发明的架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置及方法，该复合绝缘子憎水性带电测量装置，包括载体无人机、机械臂、识别固定模块、喷淋模块和可变焦拍摄模块，所述机械臂包括同平面装配的联动臂、第一机械手、第二机械手和第三机械手，所述识别固定模块包括识别单元和可开合固定夹具，所述喷淋模块包括储水单元、增压泵单元、喷头单元和激光探头单元，所述储水单元、增压泵单元和喷头单元之间水路连通；所述联动臂的顶端与载体无人机的吊舱接口固定连接，联动臂上具有两个多自由度旋转节点，所述第一机械手、第二机械手和第三机械手均与联动臂的下端多自由度旋转节点铰接，所述识别固定模块设置在第一机械手远离联动臂的一端，所述喷头单元和激光探头单元设置在第二机械手远离联动臂的一端，所述第二机械手的中部具有一个多自由度旋转节点，所述可变焦拍摄模块设置在第三机械手远离联动臂的一端，所述第三机械手的中部也具有一个多自由度旋转节点。采用本申请的复合绝缘子憎水性带电测量装置，可实现复合绝缘子憎水性的带电测量，不仅可以最大限度降低人为误差，而且可以降低作业人员的劳动强度、提高供电的可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为识别固定模块的俯视图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明，如图1-2所示：本发明提供了一种架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置，由机械臂1、识别固定模块2、喷淋模块3、可变焦拍摄模块4一体构成。所述机械臂1由联动臂11、第一机械手12、第二机械手13、第三机械手14组成；所述识别固定模块2由识别单元21、可开合固定夹具22组成，所述识别单元为常见的摄像识别单元，所述可开合固定夹具22的内侧具有橡胶颗粒防护层，一方面防止夹具对复合绝缘子硅橡胶护套产生破坏，另一方面起到防滑的作用；所述喷淋模块3由储水单元31、增压泵单元32、喷头单元33、激光探头单元34组成，储水单元31由水瓶和水瓶连接头组成，水瓶口有螺纹，水瓶连接头有与水瓶口螺纹匹配的內攻丝，二者通过旋转螺纹实现连接和分离，水瓶连接头、增压泵单元和喷头单元之间通过水路连通，所述激光探头单元34具有红外瞄准和测距功能。

所述联动臂11的上端固定在载体无人机的吊舱接口，联动臂11具有两个多自由度旋转节点，联动臂11的下方节点的不同位置连接第一机械手12、第二机械手13和第三机械手14，第一机械手12与第二机械手13夹角为α，第二机械手13与第三机械手14夹角为β，工作时联动臂11、第一机械手12、第二机械手13、第三机械手14在同一平面内，第一机械手12、第二机械手13、第三机械手14在同一平面内可以左右微调，即α、β可正负增减θ角度。

所述第一机械手12连接识别单元21以及可开合固定夹具22，所述第二机械手13连接喷头单元33和激光探头单元34，喷头单元33、激光探头单元34紧邻安装且朝向一致，第二机械手13中部有一个多自由度旋转节点，所述第三机械手14连接可变焦拍摄模块4，第三机械手14中部有一个多自由度旋转节点。

所述喷淋模块3的储水单元31、增压泵单元32固定安装在联动臂11的上端与载体无人机的吊舱连接口附近，增压泵单元32的进水口采用进水管与储水单元31相连，增压泵单元32的出水口采用出水管与喷头单元33相连。

所述载体无人机的电源模块给机械臂1、识别固定模块2、喷淋模块3、可变焦拍摄模块4并联供电，所述载体无人机的控制模块通过数据线与机械臂1各单元、识别固定模块2各单元、增压泵单元32、激光探头单元34、可变焦拍摄模块4并联连接。

一种使用上述架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置的方法，包括如下步骤：

1)载体无人机在地面人员通过地面终端的操控下飞行至待检测复合绝缘子附近并保持足够的安全距离S，S值根据不同电压等级要求确定；

2)地面人员通过地面终端遥控开启识别固定模块2的识别单元21，可开合固定夹具22保持张开状态，识别单元21找到复合绝缘子并确认待夹持的芯棒位置；

3)机械臂1推送识别固定模块2至待夹持位置，此过程中第一机械手12、第二机械手13以及第三机械手14在同一竖直平面内；

4)可开合固定夹具22临时固定后，地面人员通过地面终端遥控开启喷淋模块3的激光探头单元34对待测试复合绝缘子目标伞裙进行瞄准和测距，地面人员通过地面终端遥控同时开启可变焦拍摄模块4，通过调节第三机械手14带动可变焦拍摄模块4移动查找激光探头单元34瞄准至伞裙上的红色光斑，地面终端屏幕发现激光探头单元34发射至目标伞裙上的红色光斑后，可变焦拍摄模块4自动对焦，该红色光斑为喷淋点；

5)地面人员根据地面终端显视频幕同步查看可变焦拍摄模块4的图像，确认瞄准位置距离是否满足标准要求、喷淋点是否恰当，以红色光斑距离伞裙边缘2-3cm为宜，若不恰当，地面人员通过地面终端遥控第二机械手13、第三机械手14重复步骤4，直至测试点合适为止，此时地面人员通过地面终端遥控关闭可变焦拍摄模块4和其镜头遮光罩，避免下一步喷淋时液滴溅落在镜头上，同时关闭激光探头单元34；

6)地面人员通过地面终端遥控开启喷淋模块3的增压泵单元32，增压泵单元32抽取储水单元31中的蒸馏水或去离子水，水的电导率小于8μS/cm，通过出水管至喷头单元33对目标点喷水，喷头单元33水花大小、增压泵单元32流量控制事先在地面已经调整好，待增压泵单元32喷淋流量达到预设值后，增压泵单元32自动停止；

7)喷淋结束2S后，可变焦拍摄模块4的镜头遮光罩自动打开，可变焦拍摄模块4同步打开并自动对焦，自动对焦结束后可变焦拍摄模块4自动拍照并经载体无人机通信系统发送至地面终端；

8)地面人员确认照片清晰度，满足识别要求时一键启动地面终端预装的图像处理与识别软件对待测复合绝缘子照片自动裁剪和信息提取，并关闭可变焦拍摄模块4的镜头，根据提取到的伞裙表面水滴状态，与HC分级法不同等级水滴状态进行对比，得到待测复合绝缘子伞裙的憎水性等级并自动保存和按预设命名；若照片不满足识别要求，则重新拍摄直至满足识别要求为止，但此过程的时间不得超过25S，若超过25S，则结束拍摄，本次测试无效；

9)结束上一流程后，地面人员通过地面终端的遥控可开合固定夹具22张开，而后操控机械臂1回撤至步骤3推送前位置；

10)地面人员通过地面终端的遥控载体无人机飞行至下一待检测位置附近，重复步骤1)-8)；

11.测量结束后，地面人员通过地面终端的遥控载体无人机返回地面，在测量过程中，如遥控载体无人机电量不足，其会向地面终端报警，并自动结束任务返航；如水量不足，增压泵单元32通过无人机通信系统向地面终端报警，并自动结束任务返航。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置，其特征在于：包括载体无人机、机械臂、识别固定模块、喷淋模块和可变焦拍摄模块，所述机械臂包括同平面装配的联动臂、第一机械手、第二机械手和第三机械手，所述识别固定模块包括识别单元和可开合固定夹具，所述喷淋模块包括储水单元、增压泵单元、喷头单元和激光探头单元，所述储水单元、增压泵单元和喷头单元之间水路连通；所述联动臂的顶端与载体无人机的吊舱接口固定连接，联动臂上具有两个多自由度旋转节点，所述第一机械手、第二机械手和第三机械手均与联动臂的下端多自由度旋转节点铰接，所述识别固定模块设置在第一机械手远离联动臂的一端，所述喷头单元和激光探头单元设置在第二机械手远离联动臂的一端，所述第二机械手的中部具有一个多自由度旋转节点，所述可变焦拍摄模块设置在第三机械手远离联动臂的一端，所述第三机械手的中部也具有一个多自由度旋转节点。

2.根据权利要求1所述的架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置，其特征在于：所述机械臂、识别固定模块、喷淋模块和可变焦拍摄模块均通过载体无人机的电源模块供电。

3.根据权利要求2所述的架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置，其特征在于：所述机械臂、识别固定模块、喷淋模块和可变焦拍摄模块均通过载体无人机的控制模块控制。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置，其特征在于：所述可开合固定夹具的内侧设置有橡胶颗粒防护层。

5.根据权利要求4所述的架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置，其特征在于：所述储水单元包括水瓶和与水瓶螺纹连接的水瓶连接头。

6.一种使用如权利要求1所述的架空线路复合绝缘子憎水性带电测量装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)载体无人机在地面人员通过地面终端的操控下飞行至待检测复合绝缘子附近并保持足够的安全距离S，S值根据不同电压等级要求确定；

2)地面人员通过地面终端遥控开启识别固定模块的识别单元，可开合固定夹具保持张开状态，识别单元找到复合绝缘子并确认待夹持的芯棒位置；

3)机械臂推送识别固定模块至待夹持位置，此过程中第一机械手、第二机械手、第三机械手在同一竖直平面内；

4)可开合固定夹具临时固定后，地面人员通过地面终端遥控开启喷淋模块的激光探头单元对待测试复合绝缘子的目标伞裙进行瞄准和测距，地面人员通过地面终端遥控同时开启可变焦拍摄模块，通过调节第三机械手带动可变焦拍摄模块移动查找激光探头单元瞄准至伞裙上的红色光斑，地面终端屏幕发现激光探头单元发射至目标伞裙上的红色光斑后，可变焦拍摄模块自动对焦，该红色光斑为喷淋点；

5)地面人员根据地面终端显视频幕同步查看可变焦拍摄模块的图像，确认瞄准位置距离是否满足标准要求、判断喷淋点是否恰当，以红色光斑距离伞裙边缘2-3cm为宜，若不恰当，地面人员通过地面终端遥控第二机械手、第三机械手重复步骤4)，直至测试点合适为止，此时地面人员通过地面终端遥控关闭可变焦拍摄模块和其镜头遮光罩，避免下一步喷淋时液滴溅落在镜头上，同时关闭激光探头单元；

6)地面人员通过地面终端遥控开启喷淋模块的增压泵单元，增压泵单元抽取储水单元中的蒸馏水或去离子水，水的电导率小于8μS/cm，通过水管导流至喷头单元对目标点喷水，喷头单元水花大小、增压泵单元流量控制事先在地面已经调整好，待增压泵单元喷淋流量达到预设值后，增压泵单元自动停止；

7)喷淋结束2S后，可变焦拍摄模块的镜头遮光罩自动打开，可变焦拍摄模块同步打开并自动对焦，自动对焦结束后可变焦拍摄模块自动拍照并经载体无人机通信系统发送至地面终端；

8)地面人员确认照片清晰度，满足识别要求时一键启动地面终端预装的图像处理与识别软件对待测复合绝缘子照片自动裁剪和信息提取，并关闭可变焦拍摄模块的镜头，根据提取到的伞裙表面水滴状态，与HC分级法不同等级水滴状态进行对比，得到待测复合绝缘子伞裙的憎水性等级并自动保存和按预设命名；若照片不满足识别要求，则重新拍摄直至满足识别要求为止，但此过程的时间不得超过25S，若超过25S，则结束拍摄，本次测试无效；

9)结束上一流程后，地面人员通过地面终端的遥控可开合固定夹具张开，而后操控机械臂回撤至步骤3)推送前位置；

10)地面人员通过地面终端的遥控载体无人机飞行至下一待检测位置附近，重复步骤1)-8)；

11)测量结束后，地面人员通过地面终端的遥控载体无人机返回地面，在测量过程中，如遥控载体无人机电量不足，其会向地面终端报警，并自动结束任务返航；如水量不足，增压泵单元通过载体无人机通信系统向地面终端报警，并自动结束任务返航。