CN110253531A - 双分裂碳纤维导线的检测机器人、系统及运行方法 - Google Patents

双分裂碳纤维导线的检测机器人、系统及运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种双分裂碳纤维导线的检测机器人、系统及运行方法，包括框架，所述框架上设置有驱动轮装置、夹紧装置、装夹装置和探伤装置，所述夹紧装置与所述驱动轮装置对应设置，所述夹紧装置包括滑台，所述滑台上设置有可移动的滑块，所述滑块连接夹紧轮，所述装夹装置与所述滑台连接驱动滑台移动，所述探伤装置包括X‑射线机和成像板，所述X‑射线机设置在底部框架上，所述成像板设置在对应待测导线上方。本发明能使用x射线对架空碳纤维导线内部进行探伤，具有较好的探伤效果，具备越障功能；能同时对双分裂导线子导线进行探伤，具有较高的探伤效率。

Description

双分裂碳纤维导线的检测机器人、系统及运行方法
技术领域
本发明涉及高压输电线检测机器人，具体涉及一种双分裂碳纤维导线的检测机器人、系统及运行方法。
背景技术
碳纤维复合芯导线(ACCC)是近年来出现的一种新型架空输电线路用导线，重量轻、耐拉伸、单位面积通流能力强，相比钢芯铝绞线有更好的机械性能和电气性能。采用双分裂的方式进行架设，可以有效的提高线路的输电能力。高压输电线路长期暴露在野外，工作环境比较恶劣，会受到损伤，碳纤维导线如果出现内芯断裂，损伤部分长期受张力影响会出现断裂，从而影响供电系统的安全性。因此，定期对输电线路进行巡检就显得十分重要。
传统的高压输电线路巡检方法主要是以人工巡线为主，工作效率低，劳动强度大，由于线路常常位于野外，工人的工作环境比较恶劣，危险性高，对于跨越河流与高山的线路更是如此。采用无人机巡检有比较高的效率，但是其续航时间短，在大雾和大风等恶劣天气下难以工作。巡检机器人是一种线上带电作业机器人，能够准确地检测出输电线存在的问题，工作效率高。
现有的高压线巡检机器人主要用于单根导线的检测，如中国专利CN108801340A和CN105305296A，加拿大魁北克水利水电研究院研制的LineScout等，若用于双分裂导线，需要对每根分导线分别检测，所需时长是同等长度单根导线的两倍，效率低。这些巡检机器人根据摄像头采集的可见光图像判断导线的缺陷，只能对导线表面缺陷进行检测，不能检测导线内芯的问题。近年来出现了一些可以进行导线内芯检测的机器人，如加拿大魁北克水利水电研究院的LineCore，日本筑波科技的便携式X射线检查装置等。其中，LineCore利用电涡流原理进行检测导线内芯是否存在损伤，只适用于老式钢芯铝绞线，不能用于碳纤维导线的检测；筑波科技的X射线检查装置可以用于碳纤维导线的检测，但其不具备越障功能，限制了其实用性。
发明内容
发明目的：本发明的目的提供一种双分裂碳纤维导线的检测机器人、系统及运行方法，解决不便检测双分裂碳纤维导线内芯损伤，不具备越障功能，限制性多的问题。
技术方案：本发明所述的双分裂碳纤维导线的检测机器人，包括框架，所述框架上设置有驱动轮装置、夹紧装置、装夹装置和探伤装置，所述夹紧装置对应设置在所述驱动轮装置下方，所述夹紧装置包括滑台和夹紧轮，所述滑台上设置有驱动夹紧轮上下移动的夹紧轮驱动装置，所述装夹装置与所述滑台连接驱动所述滑台移动，所述探伤装置包括X-射线机和成像板，所述X-射线机用于向待测导线发射X射线，所述成像板用于接收待测导线的X射线图像
方便机器人沿双分裂碳纤维导线移动，所述驱动轮装置包括驱动轮和驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述驱动轮沿待测导线运动。
提供支撑力降低驱动轮负荷，所述框架上还设置有支撑轮，所述支撑轮与所述驱动轮在同一水平线上。
提供夹紧装置夹紧力，所述夹紧轮驱动装置包括丝杆驱动电机、丝杆和滑块，所述丝杆驱动电机设置在滑台底部，所述丝杆驱动电机通过丝杆与滑块连接，所述滑块与夹紧轮连接，所述丝杆驱动电机通过丝杆驱动滑块上下运动，滑块进而带动夹紧轮上下运动。
提供弹性夹紧力，并保证夹紧装置的适应性，所述滑块与夹紧轮之间设置有弹簧。
便于上线安装且适应不同直径的导线，所述装夹装置包括设置在同一滑台上的上下两个基座，两个基座之间通过联动连杆连接，上方基座连接夹紧手柄，所述夹紧手柄转动带动基座上下移动。
便于锁定滑台，所述装夹装置还包括锁止手柄，所述锁止手柄与夹紧手柄的转轴连接，以对夹紧手柄进行锁定。
本发明所述的一种双分裂碳纤维导线的检测系统，包括双分裂碳纤维导线的检测机器人、以及控制终端，所述控制终端与所述驱动轮装置、夹紧轮驱动装置和探伤装置均信号连接。
本发明所述的一种双分裂碳纤维导线的检测系统，包括双分裂碳纤维导线的检测机器人、起吊装置、以及控制终端，所述控制终端与所述驱动轮装置、夹紧轮驱动装置和探伤装置均信号连接；所述起吊装置分别与所述控制终端、所述双分裂碳纤维导线的检测机器人连接。
本发明所述的包括双分裂碳纤维导线的检测机器人的系统的运行方法，包括以下步骤：
将双分裂碳纤维导线检测机器人起吊至待测导线，驱动轮装置安装至对应导线，夹紧轮夹紧待测导线，完成双分裂碳纤维导线检测机器人安装；
控制终端控制所述驱动轮装置沿待测导线移动，遇到障碍物时，控制终端控制夹紧轮降至低点，双分裂碳纤维导线检测机器人向前运动直至所述驱动轮装置越过所述障碍物，越过障碍物后控制夹紧轮夹紧待测导线，完成越障；
双分裂碳纤维导线检测机器人到达待测位置后，控制终端发出指令控制X-射线机工作，X-射线机以预设管电压和管电流曝光，成像板接收探伤图像，将拍摄获得的探伤图像传送到控制终端，完成曝光探伤。
有益效果：本发明能使用X射线对架空碳纤维导线内部进行探伤，具有较好的探伤效果，具备越障功能；能同时对双分裂导线子导线进行探伤，具有较高的探伤效率；使用变参数曝光的探伤方法，使用单个射线源对双分裂导线进行探伤，减少射线源数量；本发明使用包裹式结构，配合夹紧轮模块，具有较高的安全性能；使用侧开口的安装结构与快速装夹模块，安装使用便利。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的夹紧装置的结构示意图；
图3为本发明的装夹装置的结构示意图；
图4为本发明的探伤装置的结构示意图；
图5为本发明的越障方法的示意图；
101、框架；102、支撑轮；103、驱动轮装置；104、装夹装置；105、夹紧装置；106、探伤装置；
201、驱动电机；202、夹紧轮；203、滑块；204、弹簧；205、丝杆；206、滑台；207、丝杆驱动电机；
301、锁止手柄；302、夹紧手柄；303、联动连杆；304、基座；305、同步连杆；
401、第一成像板；402、第二成像板；403、X-射线机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
如图1-2所示，机器包括机体框架101，支撑轮102，驱动轮装置103，装夹装置104，夹紧装置105以及探伤装置106。机体框架101为铝合金框架，采用包裹式结构，铝合金框架包括上层框架和下层框架，上层框架和下层框架均设置有驱动轮装置103与支撑轮102，驱动轮装置103包括驱动轮和驱动电机，驱动轮由驱动电机201驱动，提供机器人行走的动力，每一层框架上的驱动轮装置103和支撑轮102根据待测导线走向分布，每一层框架上设置有前后两个驱动轮，两个驱动轮之间设置有支撑轮102，支撑轮102无驱动力，提供支撑力降低驱动轮负荷。夹紧装置105用于机器运行过程中对待测导线的夹紧，提高机器运行的安全性和稳定性，减小横风与导线舞动对机器运行的不良影响。装夹装置104用于安装过程中对夹紧装置105的快速夹紧与卸载，提高安装效率。探伤装置106用于对待测导线的探伤。
其中，夹紧装置105与装夹装置104相连，夹紧装置105对应设置在每个驱动轮装置103下方，夹紧装置105包括滑台206，滑台206上设置有可移动的滑块203，滑块203连接夹紧轮202，滑台206上安装有丝杆205，丝杆205连接滑块203，滑台206底部安装有丝杆驱动电机207，丝杆驱动电机207通过丝杆205驱动滑块203运动进而带动夹紧轮202上下运动，以提供夹紧装置105夹紧力。夹紧轮202和滑块203之间安装有弹簧204，提供弹性夹紧力，并保证夹紧装置的适应性。
如图3所示，装夹装置104安装于机体框架101，包括锁止手柄301，夹紧手柄302，联动连杆303，基座304以及同步连杆305。同一滑台上设置有上下两个基座304，两个基座304之间通过联动连杆303连接，上方基座连接夹紧手柄302，夹紧手柄302转动带动基座304上下移动，夹紧手柄302转轴上连接锁止手柄301，锁止手柄301起锁定作用，打开时滑台206可以上下移动，关闭时滑道位置固定，夹紧手柄302转动改变垂直滑道基座304的位置，使基座上下移动，便于上线安装且适应不同直径的导线。联动连杆303连接了同一滑台206的上下两个基座304，构成平行四边形机构，使滑台206作平行运动，同步连杆305连接同一高度的基座304，使得两个滑台206运动同步。
如图4所示，探伤装置由X-射线机403和对应两条导线的第一成像板401及第二成像板402组成。第一成像板401水平的安装在驱动轮装置下方对应的上层框架上，接收上方对应待测导线透视影像，第二成像板402与射线垂直，安装于下层框架上，接收下方对应待测导线透视影像。
其中，为方便控制机器人运行及图像传送，驱动轮装置、丝杆驱动电机和探伤装置信号连接地面控制终端。
使用本发明进行变参数曝光探伤时，具体包括以下步骤:
(1)地面控制终端控制导线检测机器人行走到达待测位置；
(2)控制终端发出指令控制射线机403工作，调节射线机以合适的管电压和管电流曝光，保证第一成像板401接收清晰探伤图像；
(3)控制终端发出指令控制射线机403工作，调小射线机管电压和管电流进行曝光，保证第二成像板402接收清晰探伤图像；
(4)将拍摄获得的照片通过无线传输传送到地面控制终端，即完成一次便参数曝光探伤。
如图5所示，使用本发明越障时，以跨越防震锤为例，主要包括以下步骤：
(1)地面控制终端控制机器人到达防震锤处，如图5a所示；
(2)地面控制终端控制机器人前端丝杆驱动电机207转动，将前端夹紧轮202降至低点，如图5b；
(3)地面控制终端控制机器人向前运动直至前端驱动轮越过障碍物，如图5c所示；
(4)地面控制终端控制机器人的丝杆驱动电机207运动，至夹紧轮202夹紧待测导线，如图5d所示；
(5)地面控制终端控制后端的丝杆驱动电机转动，将后端的夹紧轮降至低点，如图5e所示；
(6)地面控制终端控制机器人继续向前运动直至整体越过障碍物，如图5f所示；
(7)控制丝杆驱动电机207转动，至夹紧轮202夹紧待测导线，如图5g所示，即完成越障。
本发明上线安装时，主要包括以下步骤：
(1)将上述双分裂碳纤维导线检测机器人起吊至待测导线；
(2)线上操作人员打开锁止手柄301，逆时针摇动夹紧手柄302，使夹紧轮202处于低点；
(3)安装导线检测机器人，使各驱动轮与支撑轮102安装至对应导线；
(4)线上操作人员顺时针转动夹紧手柄302，使夹紧轮202夹紧待测导线，闭合锁止手柄301；
(5)地面操作人员使用控制终端发出指令，检查各装置工作状态，即完成上线安装。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双分裂碳纤维导线的检测机器人，其特征在于，包括框架(101)，所述框架(101)上设置有驱动轮装置(103)、夹紧装置(105)、装夹装置(104)和探伤装置(106)，所述夹紧装置(105)对应设置在所述驱动轮装置(103)下方，所述夹紧装置(105)包括滑台(206)和夹紧轮(202)，所述滑台(206)上设置有驱动夹紧轮(202)上下移动的夹紧轮驱动装置，所述装夹装置(104)与所述滑台(206)连接驱动所述滑台(206)移动，所述探伤装置(106)包括X-射线机(403)和成像板，所述X-射线机(403)用于向待测导线发射X射线，所述成像板用于接收待测导线的X射线图像。
2.根据权利要求1所述的双分裂碳纤维导线的检测机器人，其特征在于，所述驱动轮装置(103)包括驱动轮和驱动电机(201)，所述驱动电机(201)用于驱动所述驱动轮沿待测导线运动。
3.根据权利要求2所述的双分裂碳纤维导线的检测机器人，其特征在于，所述框架(101)上还设置有支撑轮(102)，所述支撑轮(102)与所述驱动轮在同一水平线上。
4.根据权利要求1所述的双分裂碳纤维导线的检测机器人，其特征在于，所述夹紧轮驱动装置包括丝杆驱动电机(207)、丝杆(205)和滑块(203)，所述丝杆驱动电机(207)设置在滑台(206)底部，所述丝杆驱动电机(207)通过丝杆(205)与滑块(203)连接，所述滑块(203)与夹紧轮(202)连接，所述丝杆驱动电机(207)通过丝杆(205)驱动滑块(203)上下运动，滑块(203)进而带动夹紧轮(202)上下运动。
5.根据权利要求1所述的双分裂碳纤维导线的检测机器人，其特征在于，所述滑块(203)与夹紧轮(202)之间设置有弹簧(204)。
6.根据权利要求1所述的双分裂碳纤维导线的检测机器人，其特征在于，所述装夹装置(104)包括设置在同一滑台上的上下两个基座(304)，两个基座(304)之间通过联动连杆(303)连接，上方基座连接夹紧手柄(302)，所述夹紧手柄(302)转动带动基座(304)上下移动。
7.根据权利要求6所述的双分裂碳纤维导线的检测机器人，其特征在于，所述装夹装置还包括：锁止手柄(301)，所述锁止手柄(301)与夹紧手柄(302)的转轴连接以对夹紧手柄(302)进行锁定。
8.一种双分裂碳纤维导线的检测系统，其特征在于，包括如权利要求1至7任一所述的双分裂碳纤维导线的检测机器人、以及控制终端，所述控制终端与所述驱动轮装置(103)、夹紧轮驱动装置和探伤装置(106)均信号连接。
9.一种双分裂碳纤维导线的检测系统，其特征在于，包括如权利要求1至7任一所述的双分裂碳纤维导线的检测机器人、起吊装置、以及控制终端，所述控制终端与所述驱动轮装置(103)、夹紧轮驱动装置和探伤装置(106)均信号连接；所述起吊装置分别与所述控制终端、所述双分裂碳纤维导线的检测机器人连接。
10.如权利要求8或9所述的双分裂碳纤维导线的检测系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
将双分裂碳纤维导线检测机器人起吊至待测导线，驱动轮装置(103)安装至对应导线，夹紧轮(202)夹紧待测导线，完成双分裂碳纤维导线检测机器人安装；
控制终端控制所述驱动轮装置(103)沿待测导线移动，遇到障碍物时，控制终端控制夹紧轮(202)降至低点，双分裂碳纤维导线检测机器人向前运动直至所述驱动轮装置(103)越过所述障碍物，越过障碍物后控制夹紧轮(202)夹紧待测导线，完成越障；
双分裂碳纤维导线检测机器人到达待测位置后，控制终端发出指令控制X-射线机(403)工作，X-射线机(403)以预设管电压和管电流曝光，成像板接收探伤图像，将拍摄获得的探伤图像传送到控制终端，完成曝光探伤。
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