CN113734444A - 基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法，无人机包括机身、云台装置、喷枪、摄像机、测距仪，喷枪的前端设有枪头，摄像机设于枪头，测距仪设于摄像机，枪头设有喷出端，摄像机的镜头正对喷出端的前方；冲洗方法包括：无人机移动到绝缘子的外围，枪头朝向绝缘子；调整云台装置使摄像机的镜头中心对准绝缘子的底部，枪头向上倾斜；喷枪输送高压水到枪头，喷出端喷出水柱冲洗绝缘子，无人机相对于绝缘子从下往上移动。本发明的基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法，可根据摄像机所拍摄的画面及测距仪所测量的目标距离调整云台装置的角度，从而使得喷枪能够准确对准绝缘子，提高冲洗效果。本发明可应用于无人机领域中。

Description

基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别涉及基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法。

背景技术

输电线路长期暴露在户外露天环境中运行，线路上所使用的大量的绝缘子，绝缘子在运行中会积结了异物，这些异物吸附在绝缘子表面，需要定期对绝缘子表面的异物进行清理。目前，利用无人机搭载高压水枪，高压水枪喷出的水柱冲刷绝缘子表面的异物。然而，在冲洗过程中，由于无人机悬停时产生的晃动，造成高压水枪无法准确对准绝缘子。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法，所述无人机包括机身、云台装置、喷枪、摄像机、测距仪，所述云台装置设于所述机身的底部，所述喷枪连接于所述云台装置，所述喷枪的前端设有枪头，所述摄像机设于所述枪头，所述测距仪设于所述摄像机，所述枪头设有喷出端，所述喷出端的轴线与水平面之间的夹角为锐角，所述摄像机的镜头正对所述喷出端的前方，所述测距仪的镜头与所述摄像机的镜头平行；

所述冲洗方法包括：

a、所述无人机移动到绝缘子的外围，所述枪头朝向所述绝缘子，所述测距仪测量所述绝缘子到所述枪头之间的距离为目标距离，以所述喷出端喷出水柱的距离为冲洗距离，所述无人机靠近所述绝缘子直至所述目标距离小于所述冲洗距离；

b、调整所述云台装置使所述摄像机的镜头中心对准所述绝缘子的底部，所述枪头向上倾斜；

c、所述喷枪输送高压水到所述枪头，所述喷出端喷出水柱冲洗所述绝缘子，所述无人机相对于所述绝缘子从下往上移动。

本发明的有益效果是：摄像机安装于喷枪的枪头上，测距仪安装于摄像机上，无人机移动到绝缘子的外围，通过测距仪判断枪头到绝缘子之间的目标距离，移动无人机靠近绝缘子直至目标距离小于冲洗距离，通过云台调整摄像机的镜头中心对准绝缘子的底部，由于摄像机的镜头正对枪头喷出端的前方，则喷出端正对绝缘子的底部，喷枪从喷出端喷出高压水柱冲洗绝缘子的底部，随后无人机相对于绝缘子从下往上移动，令喷出端喷出的高压水柱冲洗绝缘子外部的异物，在无人机移动过程中，可根据摄像机所拍摄的画面及测距仪所测量的目标距离调整云台装置的角度，从而使得喷枪能够准确对准绝缘子，提高冲洗效果。

作为上述技术方案的进一步改进，所述喷枪还包括延长管，所述延长管向前延伸，所述枪头还包括调整架，所述调整架与所述延长管铰接，所述调整架的转动轴向呈左右方向，所述调整架设有第一锁紧机构，所述第一锁紧机构可拆卸地连接所述调整架与所述延长管，锁紧所述第一锁紧机构固定所述调整架与所述延长管的相对位置。

枪头通过调整架铰接于延长管，松开第一锁紧机构后，转动调整架使枪头与延长管之间的角度改变，以调整枪头的喷出端水平面之间的角度，使枪头喷出端的冲洗角度发生改变。

作为上述技术方案的进一步改进，所述冲洗方法还包括：

d、当所述无人机移动到所述绝缘子的顶端，控制所述无人机降落；

e、松开所述第一锁紧机构，转动所述调整架使所述枪头向下倾斜，锁紧所述第一锁紧机构，控制所述无人机移动到所述绝缘子的顶端，调整所述云台装置使所述摄像机的镜头中心对准所述绝缘子的顶部；

f、所述喷枪输送高压水到所述枪头，所述喷出端喷出水柱冲洗所述绝缘子，所述无人机相对于所述绝缘子从上往下移动。

当无人机从下往上冲洗绝缘子的底部后，松开第一锁紧机构调整枪头，使枪头向下倾斜，随后控制无人机移动到绝缘子的顶端，调整云台装置使摄像机的镜头中心对准绝缘子的顶部，随后喷枪的喷出端喷出水柱冲洗绝缘子的顶部，无人机相对于绝缘子从上往下移动，进而冲洗绝缘子的顶部。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤a中，所述冲洗距离不大于5m。

喷出端喷出水柱的冲洗距离小于5m，确保喷出端喷出的水柱具有足够冲击力的前提下，减少喷出水柱对无人机飞行姿态的影响。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤a中，所述目标距离大于1m。

目标距离大于1m，避免冲洗绝缘子的水飞溅到摄像机或测距仪上，防止水滴干扰摄像机及测距仪的工作。

作为上述技术方案的进一步改进，所述云台装置包括安装架、第一转动驱动装置、第二转动驱动装置，所述安装架连接所述机身，所述第一转动驱动装置连接所述安装架与所述第二转动驱动装置，所述第一转动驱动装置带动所述第二转动驱动装置相对于所述安装架绕竖向轴线转动，所述喷枪连接于所述第二转动驱动装置，所述第二转动驱动装置带动所述喷枪沿横向轴线转动。

安装架连接于机身，第一转动驱动装置带动第二转动驱动装置绕竖向轴线转动，令喷枪的枪头绕竖向轴线摆动，而第二驱动装置带动喷枪绕横向轴线转动，则喷枪的枪头绕横向轴向摆动，从而使得喷枪的枪头能够通过云台装置调整角度。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤c中，在所述无人机向上移动的过程中控制所述云台装置调整所述喷枪的角度。

在无人机向上移动的过程中，控制云台装置调整喷枪的角度，从而确保枪头的喷出端对准绝缘子。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤c中，所述喷出端的轴线与所述绝缘子的竖向轴线错开。

由于绝缘子底部的形状呈敞口朝下的碗状结构，喷出端的轴线与绝缘子的竖向轴线错开，喷出端喷出的水柱沿着碗状结构的内侧壁冲洗形成涡流状，有助于减少粘附于碗状结构内侧壁的异物。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1是本发明所提供的基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法，其一实施例的流程示意图；

图2是本发明所提供的无人机，其一实施例的结构示意图；

图3是图2中A的放大示意图。

100、机身，400、喷枪，410、延长管，420、枪头，4212、喷出端，422、调整架，600、摄像机，700、测距仪，800、绝缘子。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图3，本发明的基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法作出如下实施例：

无人机包括机身、云台装置、喷枪400、摄像机600、测距仪700。多个机臂可拆卸地连接于机身100，所有机臂沿机身100的周围间隔分布，水箱与水泵连接于机身100的底部，云台装置连接于机身100的底部，喷枪400连接于云台装置，通过云台装置驱动喷枪400调整喷水角度，水箱、水泵、喷枪400依次连通形成水流通路，利用水泵将水箱内部的水输送到喷枪400中，高压水流从喷枪400喷出。

云台装置包括安装架、第一转动驱动装置、第二转动驱动装置。云台装置通过云台遥控器控制，无人机的飞行姿态通过无人机遥控器控制。

安装架的顶部连接于机身100的底部，安装架的底部连接于第一转动驱动装置的顶部，第一转动驱动装置的底部连接于第二转动驱动装置的顶部，第一转动驱动装置带动第二转动驱动装置绕竖向轴线转动，第一转动驱动装置的转动轴向呈上下方向，第二转动驱动装置的底部与喷枪400连接，第二转动驱动装置带动喷枪400绕横向轴线转动，第二转动驱动装置的转动轴向呈左右方向。

喷枪400包括延长管410、管道、枪头420。

延长管410为前后延伸的伸缩管，延长管410的后端连接于第二转动驱动装置，使得云台装置可带动延长管410绕竖向轴线转动或绕横向轴线转动。延长管410由多个依次套设的管件组成，延长管410的内部设有前后贯通的内孔。管道为前后延伸的软管结构，管道设置于延长管410的内孔中，管道的内部设有沿前后方向贯通的第一通道，水箱与水泵的进水端连通，水泵的出水端与第一通道的后端连通，水泵从第一通道的后端向第一通道提供高压水流。枪头420设置于延长管410的前端，枪头420的顶部设有调整架422，调整架422的后侧设有沿左右方向贯通的铰接孔，延长管410的前端设有铰接座，铰接座设有沿左右方向贯通的通孔，调整架422的铰接孔与铰接座的通孔正对。第一锁紧机构为螺栓，螺杆穿设于铰接孔与通孔中，螺母与螺杆配合，拧紧螺栓使得调整架422的后侧与铰接座紧密贴合，从而阻止调整架422相对于延长管410转动。

摄像机600设置于枪头420上，测距仪700设置于摄像机600上。摄像机600所拍摄的画面传递到云台遥控器的显示屏上，测距仪700所测量的距离传递到云台遥控器的显示屏上。

枪头420的内部设有贯通的第二通道，第二通道沿前后方向延伸，第二通道具有进入端与喷出端4212，喷出端4212与进入端分别设置于第二通道的前后两端。第一通道的前端连通进入端，使第一通道与第二通道连通形成水流通路，喷出端4212与外界连通。

第二通道的轴线方向与延长管410的轴线方向倾斜，喷出端4212与水平面之间的夹角为锐角，喷出端4212朝向上方或朝向下方，由于第二通道为前后贯通的通孔，则喷出端4212的轴线方向与延长管410的轴线方向倾斜。松开第一锁紧机构，转动调整架422可改变喷出端4212的轴线方向与延长管410的轴线方向之间的角度，即可调整喷出端4212的轴线方向与水平面的夹角。

冲洗方法包括：

a、通过无人机遥控器操控无人机移动到绝缘子800的外围，通过云台遥控器控制云台装置，云台装置调整喷枪400的角度令枪头420朝向绝缘子800，且在云台遥控器的显示屏上显示摄像机600所拍摄的画面，通过摄像机600拍摄的画面调整枪头420的角度，测距仪700测量绝缘子800到枪头之间的距离为目标距离，以喷出端4212喷出水柱的距离为冲洗距离，冲洗距离可通过喷出端4212冲洗前测试出来，在云台遥控器的显示屏上显示测距仪700所测量的目标距离，无人机靠近绝缘子800直至目标距离小于冲洗距离，冲洗距离不大于5m，目标距离大于1m；

b、在云台遥控器的显示屏中显示摄像机600的拍摄画面，通过摄像机600拍摄的画面调整云台装置使摄像机600的镜头中心对准绝缘子800的底部，枪头420向上倾斜；

c、喷枪400输送高压水到枪头420，喷出端4212喷出水柱冲洗绝缘子800，通过无人机遥控器控制无人机相对于绝缘子800从下往上移动，喷出端4212的轴线与绝缘子800的竖向轴线错开，在无人机向上移动的过程中通过云台遥控器控制云台装置调整喷枪400的角度，以确保枪头420的喷出端4212对准绝缘子800；

d、当无人机移动到绝缘子800的顶端，通过无人机遥控器控制无人机降落；

e、松开第一锁紧机构，转动调整架422使枪头420向下倾斜，锁紧第一锁紧机构，通过无人机遥控器控制控制无人机移动到绝缘子800的顶端，通过云台遥控器调整云台装置使摄像机600的镜头中心对准绝缘子800的顶部；

f、喷枪400输送高压水到枪头420，喷出端4212喷出水柱冲洗绝缘子800，通过无人机遥控器控制无人机相对于绝缘子800从上往下移动，在无人机向下移动的过程中通过云台遥控器控制云台装置调整喷枪400的角度，以确保枪头420的喷出端4212对准绝缘子800。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法，其特征在于：所述无人机包括机身(100)、云台装置、喷枪(400)、摄像机(600)、测距仪(700)，所述云台装置设于所述机身(100)的底部，所述喷枪(400)连接于所述云台装置，所述喷枪(400)的前端设有枪头(420)，所述摄像机(600)设于所述枪头(420)，所述测距仪(700)设于所述摄像机(600)，所述枪头(420)设有喷出端(4212)，所述喷出端(4212)的轴线与水平面之间的夹角为锐角，所述摄像机(600)的镜头正对所述喷出端(4212)的前方，所述测距仪(700)的镜头与所述摄像机(600)的镜头平行；

所述冲洗方法包括：

a、所述无人机移动到绝缘子(800)的外围，所述枪头(420)朝向所述绝缘子(800)，所述测距仪(700)测量所述绝缘子(800)到所述枪头(420)之间的距离为目标距离，以所述喷出端(4212)喷出水柱的距离为冲洗距离，所述无人机靠近所述绝缘子(800)直至所述目标距离小于所述冲洗距离；

b、调整所述云台装置使所述摄像机(600)的镜头中心对准所述绝缘子(800)的底部，所述枪头(420)向上倾斜；

c、所述喷枪(400)输送高压水到所述枪头(420)，所述喷出端(4212)喷出水柱冲洗所述绝缘子(800)，所述无人机相对于所述绝缘子(800)从下往上移动。

2.根据权利要求1所述的基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法，其特征在于：所述喷枪(400)还包括延长管(410)，所述延长管(410)向前延伸，所述枪头(420)还包括调整架(422)，所述调整架(422)与所述延长管(410)铰接，所述调整架(422)的转动轴向呈左右方向，所述调整架(422)设有第一锁紧机构，所述第一锁紧机构可拆卸地连接所述调整架(422)与所述延长管(410)，锁紧所述第一锁紧机构固定所述调整架(422)与所述延长管(410)的相对位置。

3.根据权利要求2所述的基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法，其特征在于：所述冲洗方法还包括：

d、当所述无人机移动到所述绝缘子(800)的顶端，控制所述无人机降落；

e、松开所述第一锁紧机构，转动所述调整架(422)使所述枪头(420)向下倾斜，锁紧所述第一锁紧机构，控制所述无人机移动到所述绝缘子(800)的顶端，调整所述云台装置使所述摄像机(600)的镜头中心对准所述绝缘子(800)的顶部；

f、所述喷枪(400)输送高压水到所述枪头(420)，所述喷出端(4212)喷出水柱冲洗所述绝缘子(800)，所述无人机相对于所述绝缘子(800)从上往下移动。

4.根据权利要求1所述的基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法，其特征在于：所述步骤a中，所述冲洗距离不大于5m。

5.根据权利要求4所述的基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法，其特征在于：所述步骤a中，所述目标距离大于1m。

6.根据权利要求1所述的基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法，其特征在于：所述云台装置包括安装架、第一转动驱动装置、第二转动驱动装置，所述安装架连接所述机身(100)，所述第一转动驱动装置连接所述安装架与所述第二转动驱动装置，所述第一转动驱动装置带动所述第二转动驱动装置相对于所述安装架绕竖向轴线转动，所述喷枪(400)连接于所述第二转动驱动装置，所述第二转动驱动装置带动所述喷枪(400)沿横向轴线转动。

7.根据权利要求6所述的基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法，其特征在于：所述步骤c中，在所述无人机向上移动的过程中控制所述云台装置调整所述喷枪(400)的角度。

8.根据权利要求1所述的基于第一视觉的无人机高压水冲洗方法，其特征在于：所述步骤c中，所述喷出端(4212)的轴线与所述绝缘子(800)的竖向轴线错开。

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