CN110794261A - 一种基于rtk的无人机载x光带电探伤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置。在多旋翼无人机电池仓下方吊装安装架，X射线脉冲机安装在安装架底部，第二相机安装在X射线脉冲机上，第一舵机驱动X射线脉冲机旋转，第一相机与图传发射模块安装在安装架中部，数字平板探测器安装在安装架顶部，数字平板探测器位于X射线脉冲机的斜上方，第二舵机驱动数字平板探测器旋转；两个相机通过图传发射模块与地面的图传接收模块无线通讯，将两个相机拍摄的画面实时传至地面的显示器；RTK定位模块与RTK定位基站为无线方式通讯，实现精确定位。代替人工登塔检测作业，不受停电制约，保护作业人员安全、节省体力消耗、检测结果可视化、及时开展带电检测作业，提高检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路安全检查技术领域，尤其涉及一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置。
背景技术
输电线路耐张线夹承受导线水平应力，起到固定导线作用，一旦质量不佳，将会造成导线断线落地事故，严重者可能造成人员伤亡和高铁停运等恶性事故。输电线路耐张线夹质量问题属隐性缺陷，在压接完成后无法通过外观检查，目前，只能在设备停电的条件下，利用X光设备进行检测，作业方式为人工检测，需要作业人员登塔至导线位置，再将检测设备安装在耐张线夹位置，开展检测作业。
根据国网设备部要求，应及时开展“三跨”区段输电线路耐张线夹质量检测工作。传统检测方法只能在停电条件下进行，受检修计划制约，不能按需及时开展作业。检测作业不仅耗费作业人员体力，而且近距离接触X光设备会对作业人员造成电离辐射伤害，影响作业人员身心健康，并且检测结果需要后续分析，不能及时在现场鉴定质量好坏，也不能及时为消缺提供检修策略。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置。代替传统人工登塔检测作业，不受停电计划制约，保护作业人员安全、节省体力消耗、检测结果可视化、及时开展带电检测作业，提高检测效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置，包括多旋翼无人机，其特征在于，在多旋翼无人机电池仓下方吊装安装架，X射线脉冲机安装在安装架底部，第二相机安装在X射线脉冲机上，第一舵机驱动X射线脉冲机旋转，第一相机与图传发射模块安装在安装架中部，数字平板探测器安装在安装架顶部，数字平板探测器位于X射线脉冲机的斜上方，第二舵机驱动数字平板探测器旋转。
第一相机拍摄装置与输电线路的水平距离，第二相机拍摄装置与输电线路的垂直距离，两个相机通过图传发射模块与地面的图传接收模块无线通讯，将两个相机拍摄的画面实时传至地面的显示器。
RTK定位模块安装在多旋翼无人机机体上，RTK定位模块与地面RTK定位基站采用无线方式通讯，实现精确定位。
所述安装架通过第一快拆连接组件安装在多旋翼无人机电池仓下方，安装架包括水平上架、水平下架与立架，水平上架与水平下架上下水平布置，水平上架与水平下架固接在立架的两端，立架垂直布置；数字平板测试器通过第三快拆连接组件安装在水平上架上，X射线脉冲机通过第二快拆连接组件安装在水平下架上。
所述第一快拆连接组件包括固定轴座、吊杆、连接座、连接吊板与管夹座；固定轴座固定在多旋翼无人机电池仓下方，吊杆吊装在固定轴座上，吊杆通过连接座与连接吊板相连，水平上架通过管夹座固定在连接吊板下面。
所述第二快拆连接组件包括管夹座，管夹座安装在水平下架上，第一舵机安装在管夹座上，第一舵机与X射线脉冲器相连，第二相机通过管夹座安装在X射线脉冲器上。
所述第三快拆连接组件包括连接吊板、管夹座与吊杆，连接吊板固定在水平上架下面，吊杆通过管夹座安装在水平上架上，第二舵机安装在吊杆上，第二舵机与数字平板测试器相连。
还包括无线遥控器，无线遥控器通过设在多旋翼无人机上的接收机与X射线脉冲机和第一、第二舵机无线通讯，控制X射线脉冲机与第一舵机、第二舵机。
所述数字平板探测器为非晶硅数字平板探测器，与设置在地面上的笔记本电脑以无线方式通讯，笔记本电脑实现实时成像并分析生成的X光图片。
所述图传发射模块、第一相机、第二相机、第一舵机、第二舵机、X射线脉冲机与数字平板探测器分别通过设在多旋翼无人机上的降压模块与多旋翼无人机的供电电池相连接。
所述第一相机、第二相机通过画面分割器与图传发射模块电气相连。
还包括三角架与显示器，显示器安装在三角架上，图传接收模块与显示器通过数据线相连，RTK定位基站安装在三脚架的上端。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明包括多旋翼无人机，在多旋翼无人机电池仓下方吊装安装架，X射线脉冲机安装在安装架底部；采用无人机搭载X光设备开展检测作业，避免人工登塔、减少体力消耗，避免作业人员遭受X光设备电离辐射伤害。
2、本发明首创无人机等电位作业，采用无人机携带设备直接进入电场方式，开展无人机“等电位”带电作业，避免停电检测，检测作业可按需及时开展，及时发现缺陷，避免停运事故。
3、第一舵机驱动X射线脉冲机旋转，第二舵机驱动数字平板探测器旋转，可调整拍摄角度，通用性强。
4、由于在多旋翼无人机的机体上面设有RTK定位模块，RTK定位模块与多旋翼无人机的飞控系统连接并与设置在地面上的RTK定位基站无线连接，因此能够实现该装置的精确定位；使待检测的输电线路准备定位在数字平板探测器与X射线脉冲机之间的成像区域内，安全、高效、可操作性强。
5、在安装架上设有二个相机和一个图传发射模块，二个相机通过图传发射模块与设置在地面上的图传接收模块无线连接，通过二个相机将拍摄到的画面实时传给地面的显示器；能够显示出该装置与与输电线路的水平距离和垂直距离，从而辅助操控人员实现快速定位。
6、由于在安装架内下端通过第二快拆连接件安装有可旋转的X射线脉冲机，在第二快拆连接件上设有用于驱动X射线脉冲机旋转的第一舵机；在安装架上端通过第三快拆连接件安装有可旋转的数字平板探测器，数字平板探测器位于X射线脉冲机的斜上方，在第三快拆连接件上设有用于驱动数字平板探测器旋转的第二舵机；通过无线遥控器控制X射线脉冲机的角度并发射X射线对输电线路进行探伤，通过数字平板探测器实时成像并将成像数据传给地面的笔记本电脑，便可通过实时分析X光图片实现对输电线路电缆及连接部位的准确检验。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图；
图2为本发明安装架及安装在安装架上的部件立体结构示意图上部放大图；
图3为本发明安装架及安装在安装架上的部件立体结构示意图下部放大图；
图4为本发明安装架及安装在安装架上的部件立体结构示意图；
图5为本发明安装架及安装在安装架上的部件另一角度立体结构示意图；
图6为本发明多旋翼无人机端电气原理框图；
图7为本发明地面端电气原理框图。
图中：1-多旋翼无人机 2-安装架 3-第一快拆连接组件 4-第二快拆连接组件 5-第三快拆连接组件 6-X射线脉冲机 7-第一舵机 8-第二舵机 9-第一相机 10-第二相机11-RTK定位模块 12-RTK定位基站 13-数字平板探测器 14-图传发射模块 15-图传接收模块 16-无线遥控器 17-三角架 18-显示器 19-起落架 20-多旋翼无人机电池仓 21-水平上架 22-水平下架 23-立架 31-固定轴座 32-吊杆 33-连接座 34-连接吊板 35-管夹座
具体实施方式
下面结合附图1-7对本发明的具体实施方式进一步说明：
如图1-7所示，一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置，包括多旋翼无人机1、安装架2、第一快拆连接组件3、第二快拆连接组件4、第三快拆连接组件5、X射线脉冲机6、第一舵机7、第二舵机8、第一相机9、第二相机10、RTK定位模块11、RTK定位基站12、数字平板探测器13、图传发射模块14、图传接收模块15、无线遥控器16、三角架17、显示器18。多旋翼无人机1、X射线脉冲机6、第一舵机7、第二舵机8、第一相机9、第二相机10、RTK定位模块11、RTK定位基站12、数字平板探测器13、图传发射模块14、图传接收模块15、无线遥控器16、三角架17与显示器18均为现有产品。
本发明设有起落架19，该起落架19是由多根绝缘杆连接而成的圆柱形框架结构，多旋翼无人机1降落后通过多个旋翼支臂落在起落架19上，安装架插入到起落架19内。
安装架2安装在多旋翼无人机1电池仓下方，安装架2包括水平上架21、水平下架22与立架23，水平上架21与水平下架22上下水平布置，水平上架21与水平下架22固接在立架23的两端，立架23垂直布置。
第一快拆连接组件3包括固定轴座31、吊杆32、连接座33、连接吊板34与管夹座35；固定轴座31固定在多旋翼无人机电池仓20下方，吊杆32吊装在固定轴座31上，吊杆32通过连接座33与连接吊板34相连，水平上架21通过管夹座35固定在连接吊板34下面。
第二快拆连接组件4包括管夹座35，管夹座35安装在水平下架22上，第一舵机7安装在管夹座35上，第一舵机7与X射线脉冲器6相连，X射线脉冲器6型号为XRS-3，第一舵机7驱动X射线脉冲机6旋转，第二相机8通过管夹座35安装在X射线脉冲器6上。
第三快拆连接组件5包括连接吊板34、管夹座35与吊杆32，连接吊板34固定在水平上架21下面，吊杆32通过管夹座35安装在水平上架21上，第二舵机8安装在吊杆32上。第二舵机8与数字平板探测器13相连，第二舵机8驱动数字平板探测器13旋转。
第一相机9与图传发射模块14安装在立架23中部，数字平板探测器13安装在水平上架21上，数字平板探测器13安装在水平下架22上，数字平板探测器13位于X射线脉冲机4的斜上方。
本发明地面端部分包括无线遥控器16、三角架17、显示器18与图传接收模块15，RTK定位基站12、显示器18安装在三角架17上，图传接收模块15与显示器18通过数据线相连，RTK定位基站12安装在三脚架的上端。
数字平板探测器13为非晶硅数字平板探测器，并与设置在地面上的笔记本电脑通过WIFI无线通讯，用于实现实时成像并通过笔记本电脑分析生成的X光图片。
图传发射模块14与图传接收模块15采用DVL1 1080P超清数字图像传输系统，第一相机9、第二相机10通过画面分割器与图传发射模块14电气相连。第一相机9拍摄装置与输电线路的水平距离，第二相机10拍摄装置与输电线路的垂直距离，两个相机通过图传发射模块14与地面的图传接收模块15无线通讯，将两个相机拍摄的画面实时传至地面的显示器18。
多旋翼无人机1的机体上面通过一个支架固定有RTK定位模块11，RTK定位模块11与多旋翼无人机的飞控系统有线连接并与设置在地面上的RTK定位基站12无线通讯，用于实现精确定位。
无线遥控器16通过设在多旋翼无人机1上的机体内的接收机与X射线脉冲机6和第一舵机7、第二舵机8无线通讯，接送机选用FS-IA6B接收机，用于无线控制X射线脉冲机6和第一舵机7、第二舵机8的启动。
图传发射模块14、第一相机9、第二相机10、第一舵机7、第二舵机8、X射线脉冲机6与数字平板探测器13分别通过设在多旋翼无人机1上的降压模块与多旋翼无人机的供电电池相连接。
本发明的工作过程为：
工作时，通过无人机遥控器启动所述多旋翼无人机，携带该探伤装置飞至输电线路的预定区域，根据显示器18显示的第一相机9和第二相机10拍摄的实时画面，调整多旋翼无人机的飞行位置，使输电线路的待检测位置位于数字平板探测器13与X射线脉冲机6之间的成像区域内；通过RTK定位模块11可将该装置平稳定位在输电线路的待检测位置。
通过无线遥控器16控制X射线脉冲机6启动并发射X射线，X射线穿过输电线路的待检测位置后照射到数字平板探测器13上，通过数字平板探测器13成像并通过WIFI将无线信号传给在地面上的笔记本电脑，通过笔记本电脑分析生成的X光图片。
在此过程中，通过无线遥控器16控制第一舵机7和第二舵机8启动，第一舵机7和第二舵机8分别带动X射线脉冲机6和数字平板探测器13旋转一个角度，进而拍照选取最多特征的X光图像。拍摄完成后，无人机再飞至下一区域进行检测，待图像信息采集结束后，便可使用笔记本电脑通过软件实现对图像的智能分析、缺陷识别，并产生检测报告，建立设备健康档案，对设备状态及其变化趋势进行持续的跟踪和分析，从而更加及时的发现设备缺陷及隐患。
本发明采用无人机搭载X光设备开展检测作业，避免人工登塔、减少体力消耗，避免作业人员遭受X光设备电离辐射伤害。首创无人机等电位作业，采用无人机携带设备直接进入电场方式，开展无人机“等电位”带电作业，避免停电检测，检测作业可按需及时开展，及时发现缺陷，避免停运事故。
本发明RTK定位模块11与多旋翼无人机的飞控系统连接并与设置在地面上的RTK定位基站12无线通讯，因此能够实现该装置的精确定位；使待检测的输电线路准备定位在数字平板探测器13与X射线脉冲机6之间的成像区域内，安全、高效、可操作性强。
本发明通过二个相机将拍摄到的画面实时传给地面的显示器18；能够显示出该装置与与输电线路的水平距离和垂直距离，从而辅助操控人员实现快速定位。通过无线遥控器16控制X射线脉冲机6的角度并发射X射线对输电线路进行探伤，通过数字平板探测器13实时成像并将成像数据传给地面的笔记本电脑，便可通过实时分析X光图片实现对输电线路电缆及连接部位的准确检验。
本发明已应用于实际生产，在220kV鞍付一二线、220kV山城一二线开展带电探伤作业，代替传统人工登塔检测作业，不受停电计划制约，保护作业人员安全、节省体力消耗、检测结果可视化、及时开展带电检测作业，提高检测效率。
本发明操作简单、使用方便、安全性强，利用其开展带电作业，可以提高作业人员工作效率，降低劳动强度。解决目前耐张线夹必须停电检测的难题，消除安全隐患，减轻劳动强度，提高检修作业工作效率，减少作业时间和人工成本支出，可及时发现隐性缺陷，具有推广应用价值。适用于220kV输电线路带电检测作业，能在全国范围内推广应用，影响重大，具有占领市场能力。若能广泛推广，将有效推进电力生产建设，预计产生间接经济效益超过100万元，为社会带来了较大直接和间接的经济效益，具备广泛的推广应用前景。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置，包括多旋翼无人机，其特征在于，在多旋翼无人机电池仓下方吊装安装架，X射线脉冲机安装在安装架底部，第二相机安装在X射线脉冲机上，第一舵机驱动X射线脉冲机旋转，第一相机与图传发射模块安装在安装架中部，数字平板探测器安装在安装架顶部，数字平板探测器位于X射线脉冲机的斜上方，第二舵机驱动数字平板探测器旋转；
第一相机拍摄装置与输电线路的水平距离，第二相机拍摄装置与输电线路的垂直距离，两个相机通过图传发射模块与地面的图传接收模块无线通讯，将两个相机拍摄的画面实时传至地面的显示器；
RTK定位模块安装在多旋翼无人机机体上，RTK定位模块与地面RTK定位基站采用无线方式通讯，实现精确定位。
2.根据权利要求1所述的一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置，其特征在于，所述安装架通过第一快拆连接组件安装在多旋翼无人机电池仓下方，安装架包括水平上架、水平下架与立架，水平上架与水平下架上下水平布置，水平上架与水平下架固接在立架的两端，立架垂直布置；数字平板测试器通过第三快拆连接组件安装在水平上架上，X射线脉冲机通过第二快拆连接组件安装在水平下架上。
3.根据权利要求2所述的一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置，其特征在于，所述第一快拆连接组件包括固定轴座、吊杆、连接座、连接吊板与管夹座；固定轴座固定在多旋翼无人机电池仓下方，吊杆吊装在固定轴座上，吊杆通过连接座与连接吊板相连，水平上架通过管夹座固定在连接吊板下面。
4.根据权利要求2所述的一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置，其特征在于，所述第二快拆连接组件包括管夹座，管夹座安装在水平下架上，第一舵机安装在管夹座上，第一舵机与X射线脉冲器相连，第二相机通过管夹座安装在X射线脉冲器上。
5.根据权利要求2所述的一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置，其特征在于，所述第三快拆连接组件包括连接吊板、管夹座与吊杆，连接吊板固定在水平上架下面，吊杆通过管夹座安装在水平上架上，第二舵机安装在吊杆上，第二舵机与数字平板测试器相连。
6.根据权利要求1所述的一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置，其特征在于，还包括无线遥控器，无线遥控器通过设在多旋翼无人机上的接收机与X射线脉冲机和第一、第二舵机无线通讯，控制X射线脉冲机与第一舵机、第二舵机。
7.根据权利要求1所述的一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置，其特征在于，所述数字平板探测器为非晶硅数字平板探测器，与设置在地面上的笔记本电脑以无线方式通讯，笔记本电脑实现实时成像并分析生成的X光图片。
8.根据权利要求1所述的一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置，其特征在于，所述图传发射模块、第一相机、第二相机、第一舵机、第二舵机、X射线脉冲机与数字平板探测器分别通过设在多旋翼无人机上的降压模块与多旋翼无人机的供电电池相连接。
9.根据权利要求1所述的一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置，其特征在于，所述第一相机、第二相机通过画面分割器与图传发射模块电气相连。
10.根据权利要求1所述的一种基于RTK的无人机载X光带电探伤装置，其特征在于，还包括三角架与显示器，显示器安装在三角架上，图传接收模块与显示器通过数据线相连，RTK定位基站安装在三脚架的上端。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112924476A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-08 | 上海科技大学 | 一种架空线缆的x射线成像及其在线取电系统 |
| CN113218971A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-08-06 | 国网浙江海盐县供电有限公司 | 一种可带电操作的便捷式线缆及连接件无损探伤装置 |
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| CN116008315A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-04-25 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | 无人机吊舱与输电线路x射线带电探伤装置 |
| CN116148284A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-05-23 | 国网甘肃省电力公司庆阳供电公司 | 基于无人机x射线无损输电线路检测方法 |
-
2019
- 2019-11-18 CN CN201911126196.8A patent/CN110794261A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113218971B (zh) * | 2021-04-09 | 2024-04-19 | 国网浙江海盐县供电有限公司 | 一种可带电操作的便捷式线缆及连接件无损探伤装置 |
| CN113916909A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-01-11 | 贵州贵飞飞机设计研究院有限公司 | 一种运动型空中高压电缆无损检测系统及其检测方法 |
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