CN114162320A - 长航时激光清除树障式无人机及其使用方法 - Google Patents

长航时激光清除树障式无人机及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种长航时激光清除树障式无人机及其使用方法,属于无人机清扫装置技术领域。本发明所述的一种长航时激光清除树障式无人机,包括无人机、安装在无人机上的清除装置以及控制无人机的地面遥控器,其特征在于,无人机内部设有控制器,无人机底部固定连接有搭载支架,清除装置可拆卸安装于搭载支架上,搭载支架上还安装有机载转换电源,用于给无人机不间断供电和清除装置提供大功率电能;控制器与地面遥控器通信连接,控制器内设置有图像识别算法,图像识别算法基于输电线路杆塔三维激光点云模型自动计算树木和导线的距离。本发明能够快速准确的清除树障,避免人工攀爬所造成的安全、清障不彻底等问题。

Description

长航时激光清除树障式无人机及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种长航时激光清除树障式无人机及其使用方法,属于无人机清扫装置技术领域。
背景技术
由于架空输电线路通常布置在户外空旷地带,因此容易受到外部环境的影响,外力破坏是造成输电线路运行故障的主要因素,而树障是外力破坏当中的重要组成部分,树障的存在容易导致输电线路对树木进行放电,从而造成输电线路烧断,进而影响输电线路的正常运行。
目前采用人工作业或者使用激光进行异物清除等方式进行清除,但人工作业效率低,且存在安全隐患,易受周围环境如地理位置影响、清障角度、位置不佳等因素影响,难以有效发挥激光装置的作用,导致清障不及时不准确,浪费大量人力物力;激光武器重量大,且发射激光需要耗费大量的电能,不能长时间工作,因此需要设计一种能够准确快速并且长航时清除树障的无人机。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷,本发明提出了一种长航时激光清除树障式无人机及其使用方法。
本发明所述的一种长航时激光清除树障式无人机,包括无人机、安装在无人机上的清除装置以及控制无人机的地面遥控器,其特征在于,无人机内部设有控制器,无人机底部固定连接有搭载支架,清除装置可拆卸安装于搭载支架上,搭载支架上还安装有机载转换电源,用于给无人机不间断供电和清除装置提供大功率电能;控制器与地面遥控器通信连接,控制器内设置有图像识别算法,图像识别算法基于输电线路杆塔三维激光点云模型自动计算树木和导线的距离。
优选地,所述搭载支架包括上支架和下支架,下支架固定连接在无人机底部,上支架卡扣连接在下支架上。
优选地,所述机载转换电源4内置滤波器和电压微调结构,可以自动补偿输出引线上的电压跌落,也可以自动调整输电电压,输入直流电压变化时,输电电压通过内嵌控制模块自动调压,保证输出给无人机1以及激光炮的电压持续稳定不变。
优选地,所述清除装置采用激光炮,激光炮发射激光的镜头挂设在云台上。
优选地,所述激光炮发射激光的镜头一侧还设有双光镜头,双光镜头包括红外热像和可见光两种模式。
本发明所述的一种长航时激光清除树障式无人机的使用方法,包括以下步骤:
步骤S1:组装:将机载转换电源以及清除装置分别安装于无人机底部的搭载支架上,清除装置的激光炮朝向无人机机头下方;
步骤S2:地面测试:首先将地面遥控器功能键置于关闭状态,并将地面遥控器开机,然后检查无人机和清除装置分别与地面遥控器的无线连接功能是否正常,最后检查清除装置的激光炮发射激光功能是否正常;
步骤S3:清除作业:具体包括以下步骤:
步骤S31:待达到起飞条件后地面遥控器控制无人机飞往作业点;
步骤S32:双光镜头识别激光清除范围内是否有热源,若有热源则发出警告提示待热源离开激光清楚范围后进行后续步骤,若没有热源直接进行后续步骤;
步骤S33:控制器判断树障和输电线路之间的最短距离,如果清除树障和输电线路之间的最短距离小于等于预设的清除距离阈值,则清除装置发射激光对树障进行清除;如果清除树障和输电线路之间的最短距离大于预设的清除距离阈值,则需要人工进行选择是否强制进行清除;
步骤S4:返回地面:待树障清除完后返回降落点。
优选地,所述步骤S3之前还要进行作业飞前检查:检测无人机、搭载支架、机载转换电源是否安装稳固,确保线缆连接正确、地面电源充足安全后再准备起飞。
本发明所述的长航时激光清除树障式无人机及其使用方法,具有以下有益效果:
(1)可以避免人工攀爬造成的安全隐患、清障不彻底等问题,大大提高了工作效率;
(2)增长了无人机续航时间,可清除更大范围内的树障;
(3)配合图像识别模块,增强了树障清除的准确性,并且能够防止误伤其他小动物或人。
附图说明
图1是长航时激光清楚树障式无人机的结构示意图。
图2是下支架的俯视图。
图3是下支架的侧视图。
图4是上支架的俯视图。
图5是上支架的侧视图。
图6是长航时激光清楚树障式无人机的使用方法流程框图。
图中:1、无人机;2、清除装置;3、搭载支架;31、矩形板;32、凸字型孔;33、翘起按钮;34、凸字型细缝;4、机载转换电源;5、双光镜头;6、线缆;7、地面收放电池箱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
如图1至图2所示,本发明所述的长航时激光清除树障式无人机,包括无人机1、安装在无人机1上的清除装置2以及控制无人机1的地面遥控器,无人机1采用六旋翼无人机,六旋翼无人机具备垂直升降、悬停等灵活飞行性能优势的小型无人机,对环境具有更好的适应性;无人机1内部设有控制器,无人机1底部固定连接有搭载支架3,清除装置2可拆卸安装于搭载支架3上,搭载支架3上还安装有机载转换电源4,用于给无人机1不间断供电和清除装置2提供大功率电能,机载转换电源4的输入电压为直流600-800V,输电电压为24V或48V,尺寸小,重量不超过0.6kg,内部装设有发射模块,具有CAN通讯功能;控制器与地面遥控器通信连接,控制器内设置有图像识别算法,图像识别算法基于输电线路杆塔三维激光点云模型自动计算树木和导线的距离。
搭载支架3包括上支架和下支架,下支架采用碳纤维材料,碳纤维材料重量轻、耐高温、耐疲劳性好,减小无人机1负载重量的同时使用周期长;下支架为矩形板31,采用四个不锈钢塞打螺丝固定在无人机1的底盘上,四个角部分别设有凸字型孔32,用于固定上支架的螺丝,下支架的中部有翘起按钮33,用于锁住固定螺丝;上支架为与下支架适配的矩形板31,四角分别安装塞打螺丝,无螺纹面直径可以卡在下支架凸字型细缝34上,并且通过下支架上的翘起按钮33锁住,实现上支架与下支架的卡扣连接;上支架的另一面固定机载转换电源4,机载转换电源4内置滤波器和电压微调结构,具有输出电压远端补偿功能,可以自动补偿输出引线上的电压跌落,也可以自动调整输电电压,输入直流电压变化时,输电电压通过内嵌控制模块自动调压,保证输出给无人机1以及激光炮的电压持续稳定不变。
机载转换的电源侧面设有散热片,在电源功能时进行强制风冷散热,提高无人机1运行的安全性。
清除装置2采用激光炮,激光炮发射激光的镜头挂设在可移动云台上,云台移动分为粗调节和细调节,云台有限位功能,通过云台调节可以实现激光炮俯仰角-45°~+45°范围的扫射障;激光炮发射激光的镜头可以变焦,变焦范围为0~400倍光学变焦,发射功率可以选择百分比为0%~100%,扫射过程可以通过云台细调节缓慢扫射目标区域,最终实现树障清除;激光炮发射激光的镜头一侧还设有双光镜头5,双光镜头5包括红外热像和可见光两种模式,红外热像用于发现激光清楚范围内是否有热源(包括人和动物等生物),可见光可以通过操作人员观察采集的图像中是否有任何动物,双效镜头能够避免树障清除过程中伤及人和动物等热源性物体。
无人机1底部还挂接有系留供电线缆6,系留供电线缆6由两根电线组成,直径小,质量轻,外层采用凯夫拉纤维布缠绕而成,抗拉强度大于100kg,防止线缆6拖拽断、防摩擦。
无人机1还配备有地面收放电池箱7,地面收放电池箱7通过线缆6与无人机1连接,地面收放电池箱7存储线缆、直流电机、整流器;输入交流电压为85V-300V或输入直流电压为200V-400V,支持被动放线、智能收线和自动排缆,电机转速为2-3m/s,用于收放线缆,整流器用于将输入交流电压转换为稳定直流,支持过压、过流、过温保护、支持防雷和漏点保护。
无人机1的电量一方面通过地面收放电池箱7进行充电,另一方面通过机载转换电源4降压不间断供电,可以保证6小时以上的不间断作业。
实施例2:
如图3所示,本发明所述的一种长航时激光清除树障式无人机的使用方法,包括以下步骤:
步骤S1:组装:将机载转换电源4以及清除装置2分别安装于无人机1底部的搭载支架3上,清除装置2的激光炮朝向无人机1机头下方;
步骤S2:地面测试:首先将地面遥控器功能键置于关闭状态,并将地面遥控器开机,然后检查无人机1和清除装置2分别与地面遥控器的无线连接功能是否正常,最后检查清除装置2的激光炮发射激光功能是否正常;
步骤S3:清除作业:具体包括以下步骤:
步骤S31:待达到起飞条件后地面遥控器控制无人机1飞往作业点;
步骤S32:双光镜头5识别激光清除范围内是否有热源,若有热源则发出警告提示待热源离开激光清楚范围后进行后续步骤,若没有热源直接进行后续步骤;
步骤S33:控制器判断树障和输电线路之间的最短距离,如果清除树障和输电线路之间的最短距离小于等于预设的清除距离阈值,则清除装置2发射激光对树障进行清除;如果清除树障和输电线路之间的最短距离大于预设的清除距离阈值,则需要人工进行选择是否强制进行清除;
步骤S4:返回地面:待树障清除完后返回降落点。
步骤S3之前还要进行作业飞前检查:检测无人机1、搭载支架3、机载转换电源4、挂接于无人机1底部的系留供电线缆6和地面收放电池箱7是否安装稳固,确保安全后将地面收放电池箱7通电,准备起飞。
本发明可广泛运用于无人机清扫装置场合。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种长航时激光清除树障式无人机,包括无人机(1)、安装在无人机(1)上的清除装置(2)以及控制无人机(1)的地面遥控器,其特征在于,无人机(1)内部设有控制器,无人机(1)底部固定连接有搭载支架(3),清除装置(2)可拆卸安装于搭载支架(3)上,搭载支架(3)上还安装有机载转换电源(4),给无人机(1)不间断供电和清除装置(2)提供大功率电能;控制器与地面遥控器通信连接,控制器内设置有图像识别算法,图像识别算法基于输电线路杆塔三维激光点云模型自动计算树木和导线的距离。
2.根据权利要求1所述的长航时激光清除树障式无人机,其特征在于,所述搭载支架(3)包括上支架和下支架,下支架固定连接在无人机(1)底部,上支架卡扣连接在下支架上。
3.根据权利要求1所述的长航时激光清除树障式无人机,其特征在于,所述机载转换电源(4)内置滤波器和电压微调结构,可以自动补偿输出引线上的电压跌落,也可以自动调整输电电压,输入直流电压变化时,输电电压通过内嵌控制模块自动调压,保证输出给无人机1以及激光炮的电压持续稳定不变。
4.根据权利要求1所述的长航时激光清除树障式无人机,其特征在于,所述清除装置(2)采用激光炮,激光炮电源由自身备用电源和地面不间断电源通过线缆供电,激光炮发射激光的镜头挂设在云台上。
5.根据权利要求4所述的长航时激光清除树障式无人机,其特征在于,所述激光炮发射激光的镜头一侧还设有双光镜头(5),双光镜头(5)包括红外热像和可见光两种模式。
6.基于权利要求1~5任意一项所述的长航时激光清除树障式无人机的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:组装:将地面收放电池箱电源(7)通过线缆连接到机载电源(4)机载转换电源(4)以及清除装置(2)分别安装于无人机(1)底部的搭载支架(3)上,清除装置(2)的激光炮朝向无人机(1)机头下方;
步骤S2:地面测试:首先将地面遥控器功能键置于关闭状态,并将地面遥控器开机,然后检查无人机(1)和清除装置(2)分别与地面遥控器的无线连接功能是否正常,最后检查清除装置(2)的激光炮发射激光功能是否正常;
步骤S3:清除作业:具体包括以下步骤:
步骤S31:待达到起飞条件后地面遥控器控制无人机(1)飞往作业点;
步骤S32:双光镜头(5)识别激光清除范围内是否有热源,若有热源则发出警告提示待热源离开激光清除范围后进行后续步骤,若没有热源直接进行后续步骤;
步骤S33:控制器判断树障和输电线路之间的最短距离,如果清除树障和输电线路之间的最短距离小于等于预设的清除距离阈值,则清除装置(2)发射激光对树障进行清除;如果清除树障和输电线路之间的最短距离大于预设的清除距离阈值,则需要人工进行选择是否强制进行清除;
步骤S4:返回地面:待树障清除完后返回降落点。
7.根据权利要求6所述的长航时激光清除树障式无人机的使用方法,其特征在于,所述步骤S3之前还要进行作业飞前检查:检测无人机(1)、搭载支架(3)、机载转换电源(4)是否安装稳固,确保线缆(6)连接正确、地面电源充足安全后再准备起飞。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160083115A1 (en) * 2014-09-18 2016-03-24 Kevin Hess Apparatus and methods for tethered aerial platform and system
CN207328835U (zh) * 2017-10-24 2018-05-08 天津曙光天成科技有限公司 一种系留式无人机系统
CN207426550U (zh) * 2017-10-31 2018-05-29 沈阳金丰春航空科技有限公司 线路清障无人机及线路清障设备
CN109390873A (zh) * 2018-11-30 2019-02-26 贵州电网有限责任公司 一种利用输电线路通道内点云数据来预测树障威胁的方法
CN109885083A (zh) * 2019-03-06 2019-06-14 国网陕西省电力公司检修公司 基于激光雷达的输电线路精细化巡检飞行平台及巡检方法
CN110294139A (zh) * 2019-07-01 2019-10-01 深圳市科卫泰实业发展有限公司 一种无机载大功率电源的系留无人机系统
CN113110566A (zh) * 2021-03-02 2021-07-13 广州科腾信息技术有限公司 一种用于输电线路的无人机智能巡检系统
CN113148156A (zh) * 2021-04-14 2021-07-23 广州科腾信息技术有限公司 一种具有激光智能避障功能的多旋翼无人机
CN113212757A (zh) * 2021-06-08 2021-08-06 国网河北省电力有限公司保定供电分公司 一种无人机清障系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160083115A1 (en) * 2014-09-18 2016-03-24 Kevin Hess Apparatus and methods for tethered aerial platform and system
CN207328835U (zh) * 2017-10-24 2018-05-08 天津曙光天成科技有限公司 一种系留式无人机系统
CN207426550U (zh) * 2017-10-31 2018-05-29 沈阳金丰春航空科技有限公司 线路清障无人机及线路清障设备
CN109390873A (zh) * 2018-11-30 2019-02-26 贵州电网有限责任公司 一种利用输电线路通道内点云数据来预测树障威胁的方法
CN109885083A (zh) * 2019-03-06 2019-06-14 国网陕西省电力公司检修公司 基于激光雷达的输电线路精细化巡检飞行平台及巡检方法
CN110294139A (zh) * 2019-07-01 2019-10-01 深圳市科卫泰实业发展有限公司 一种无机载大功率电源的系留无人机系统
CN113110566A (zh) * 2021-03-02 2021-07-13 广州科腾信息技术有限公司 一种用于输电线路的无人机智能巡检系统
CN113148156A (zh) * 2021-04-14 2021-07-23 广州科腾信息技术有限公司 一种具有激光智能避障功能的多旋翼无人机
CN113212757A (zh) * 2021-06-08 2021-08-06 国网河北省电力有限公司保定供电分公司 一种无人机清障系统

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