CN114170703A - 一种通廊巡检系统及激光扫描检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种通廊巡检系统及激光扫描检测方法，包括包括巡检装置、弧形轨道、轨道支架、无线充电发射端模块、缓冲装置、UWB发射器以及远程端。通过巡检装置沿弧形轨道往复运动，采集通廊点云数据、通廊图像、通廊环境温度、巡检装置的运行状态，并实时传输至远程端进行实时处理，判断是否发生事故，并实时显示报警画面，保存发生事故时前的点云图像、通廊图像、通廊环境温度、巡检装置的运行状态。一种通廊巡检系统，提高了巡检装置的抗干扰性、适用性，同时不受光线影响，减少了巡检盲区，降低了判断事故的错误率。
Description
技术领域
本发明涉及通廊巡检技术领域，特别涉及一种通廊巡检系统及激光扫描检测方法。
背景技术
在钢铁生产中通廊工况条件较为恶劣，其光线多变，粉尘大且通廊的人行过道狭窄，工作人员在进行巡检作业时，受光线、粉尘、道路狭窄、运输材料气体、温度等因素影响，容易发生安全事故。目前，通廊虽已安装视频监控设备，但因监控人员所出现漏看、漏监情况，无有效的对监控视频进行实时解析判别手段，因此，当前视频监控设备主要应用于人员安全事件发生后的视频回放，调查事故原因使用，无法全面巡检通廊状况。
同时，现有的巡检装置是在通廊内部安装巡检轨道，沿固定的巡检轨道往复巡检，且采用可见光摄像机采集图片，并对图片信息进行处理得出巡检结果，但这种巡检装置在光线多变，粉尘大且通廊的人行过道狭窄的环境下，采集的图片不清晰，存在巡检盲区，适用条件苛刻，容易发生误判断。
发明内容
针对现有技术存在的问题及技术要求，本发明的目的是提供了一种通廊巡检系统及激光扫描检测方法，通过巡检装置沿弧形轨道往复运动，采集通廊点云数据、通廊图像、通廊环境温度、巡检装置的运行状态，并实时传输至远程端进行实时处理，判断是否发生事故，并实时显示报警画面，保存发生事故时前一分钟内的点云图像、通廊图像、通廊环境温度、巡检装置的运行状态。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种通廊巡检系统，包括巡检装置、弧形轨道、轨道支架、无线充电发射端模块、缓冲装置、UWB发射器以及远程端；所述的巡检装置沿弧形轨道往复运动；所述的弧形轨道通过轨道支架固定在通廊顶梁；所述的无线充电发射端模块安装在弧形轨道的一端；所述的缓冲装置安装在弧形轨道的两端；所述的UWB发射器安装在沿弧形轨道的通廊梁上，每个UWB发射器间隔5～10米。
所述的巡检装置，包括电机驱动装置、电控箱、连接柱、红外摄像头以及激光雷达；电控箱焊接在连接柱底部，并通过连接柱安装在电机驱动装置下部；红外摄像头、激光雷达安装在电控箱底部。
所述的电机驱动装置，包括导向轮装置、无刷电机、从动轮、主动轮、惰性轮以及齿轮；导向轮装置安装在电机驱动装置的四角；无刷电机运行后带动齿轮中的中间齿轮转动，左右两个齿轮联动，左右两个齿轮通过惰性轮带动主动轮，主动轮带动从动轮。
所述的导向轮装置，包括导向轮、导向杆、导向架、导向轮弹簧以及导向轮轴；导向轮装置由导向架支撑，上下配合安装两个导向杆，导向杆上分别安装两个导向轮弹簧，导向轮轴固定在导向架上，导向轮通过导向轮轴与导向架相连。
所述的电控箱，包括CPU模块、无线通讯模块、位移接近传感器、无线充电接收端模块、温度传感器、UWB接收器以及电池；CPU模块与无线通讯模块、位移接近传感器、无线充电接收端模块、温度传感器、UWB接收器以及电池相连；无线通讯模块与远程端内的无线通讯模块通过无线通讯方式相连；位移接近传感器与缓冲装置中的无线发射模块通过电磁感应方式相连，并安装在巡检装置上，位移接近传感器的感应探头与缓冲轴的头部保持在同一水平线上；无线充电接收端模块与无线充电发射端模块通过电磁感应方式相连；UWB接收器与UWB发射器通过无线载波通信方式相连；电池为CPU模块、无线通讯模块、位移接近传感器、无线充电接收端模块、温度传感器、UWB接收器提供电源。
所述的缓冲装置，包括缓冲轴、缓冲弹簧、缓冲支座、缓冲轴头部以及无线发射模块；缓冲装置通过缓冲支座安装在弧形轨道的两端；无线发射模块安装在缓冲支座的空腔内。
所述的远程端，包括工控机、无线通讯模块及显示器，工控机与无线通讯模块、显示器相连。
一种通廊巡检系统的激光扫描检测方法，包括以下步骤：
(S1)远程端通过显示器设置巡检装置的运行模式；
(S2)巡检装置巡检时，通过激光雷达采集通廊点云数据，通过红外摄像头采集通廊图像，通过温度传感器采集通廊环境温度，通过UWB接收器接收UWB发射器的信号采集巡检装置的运动位置；
(S3)将步骤(S2)中采集的点云数据、通廊图像、通廊环境温度以及巡检装置的运行状态传输至CPU模块进行处理，并将处理后的点云数据、通廊图像、通廊环境温度以及巡检装置的运行状态传输至远程端；
(S4)远程端对接收到的点云数据、通廊图像、通廊环境温度以及巡检装置的运行状态的数据进行处理，生成三维点云图像和通廊图像，并通过显示器显示点云图像、通廊图像、通廊环境温度、巡检装置的运行状态；
(S5)根据步骤(S4)中的点云图像、通廊图像、通廊环境温度、巡检装置的运行状态判断通廊是否发生事故，若发生事故，则跳转至步骤(S6)，若无事故发生，则跳转至步骤(S7)；
(S6)将发生事故时前的点云图像、通廊图像、通廊环境温度、巡检装置的运行状态保存至异常数据库，同时显示器显示报警画面，报警画面包括事故位置及数据信息，待事故排除后跳转至步骤(S2)重新巡检；
(S7)结束巡检装置的巡检，保存巡检记录和巡检时间，同时控制巡检装置运动至无线充电发射端模块进行充电。
所述的步骤(S2)中，巡检装置沿弧形轨道运动的视场范围为0°～180°，激光雷达采集点云数据的视场范围为0°～180°，在0°～180°的视场范围内根据现场采集需求，通过巡检装置的运行模块选择，手动调节视场范围，其中运行模式包括：手动巡检、自动巡检及定时巡检。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明一种通廊巡检装置及激光扫描检测方法，利用激光雷达采集点云数据，提高了巡检装置的抗干扰性、适用性，同时不受光线影响；
(2)本发明一种通廊巡检装置及激光扫描检测方法，通过巡检装置在弧形轨道上的往复运动，减少了巡检盲区；
(3)本发明一种通廊巡检装置及激光扫描检测方法，通过无线通讯方式，实时传输采集的点云数据、通廊图像、通廊环境温度、巡检装置的运动位置、电池电量、行走状态、巡检装置运行状态，进行综合判断，得出巡检结果，降低判断的错误率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本发明的具体实施方法。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述及其他目的、特征和优点，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的结构图；
图2为本发明的巡检装置结构图；
图3为本发明的电机驱动装置结构图；
图4为本发明的导向轮装置结构图；
图5为本发明的缓冲装置结构图；
图中：1、巡检装置；2、弧形轨道；3、轨道支架；4、无线充电发射端模块；5、缓冲装置；11、电机驱动装置；12、电控箱；13、连接柱；14、红外摄像头；15、激光雷达；111、导向轮装置；112、无刷电机；113、从动轮；114、主动轮；115、惰性轮；116、齿轮；1111、导向轮；1112、导向杆；1113、导向架；1114、导向轮弹簧；1115、导向轮轴；51、缓冲轴；52、缓冲弹簧；53缓冲支座；54、缓冲轴头部。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种通廊巡检系统及激光扫描检测方法的结构图，包括巡检装置1、弧形轨道2、轨道支架3、无线充电发射端模块4、缓冲装置5、UWB发射器以及远程端；所述的巡检装置1沿弧形轨道2往复运动；弧形轨道2通过轨道支架3固定在通廊顶梁，弧形轨道2中的弧形轨道段与直形轨道段之间设计接口相互拼接；轨道支架3成对使用，每对轨道支架3配以4个膨胀螺栓固定在一端弧形轨道2；无线充电发射端模块4安装在弧形轨道2的一端；缓冲装置5安装在弧形轨道2的两端；所述的UWB发射器安装在沿弧形轨道的通廊梁上，每个UWB发射器间隔5～10米。
如图2所示，一种通廊巡检系统及激光扫描检测方法的巡检装置结构图，包括电机驱动装置11、电控箱12、连接柱13、红外摄像头14以及激光雷达15；电控箱12焊接在连接柱13底部，并通过连接柱13安装在电机驱动装置11下部；红外摄像头14、激光雷达15安装在电控箱12底部。
如图3所示，一种通廊巡检系统及激光扫描检测方法的电机驱动装置结构图，包括导向轮装置111、无刷电机112、从动轮113、主动轮114、惰性轮115以及齿轮116；导向轮装置111安装在电机驱动装置11的四角；无刷电机112运行后带动齿轮116中的中间齿轮转动，左右两个齿轮联动，左右两个齿轮通过惰性轮115带动主动轮114，主动轮114带动从动轮113。
如图4所示，一种通廊巡检系统及激光扫描检测方法的导向轮装置结构图，包括导向轮1111、导向杆1112、导向架1113、导向轮弹簧1114以及导向轮轴1115；导向轮装置111由导向架1113支撑，上下配合安装两个导向杆1112，导向杆1112上分别安装两个导向轮弹簧1114，导向轮轴1115固定在导向架1113上，导向轮1111通过导向轮轴1115与导向架1113相连。
电控箱12，包括CPU模块、无线通讯模块、位移接近传感器、无线充电接收端模块、温度传感器、UWB接收器以及电池；CPU模块与无线通讯模块、位移接近传感器、无线充电接收端模块、温度传感器、UWB接收器以及电池相连；无线通讯模块与远程端内的无线通讯模块通过无线通讯方式相连；位移接近传感器与缓冲装置中的无线发射模块通过电磁感应方式相连，并安装在巡检装置1上，位移接近传感器的感应探头与缓冲轴头部54保持在同一水平线上；无线充电接收端模块与无线充电发射端模块通过电磁感应方式相连；UWB接收器与UWB发射器通过无线载波通信方式相连；电池为CPU模块、无线通讯模块、位移接近传感器、无线充电接收端模块、温度传感器、UWB接收器提供电源。
在巡检过程中，CPU模块接收电池电量的信号时，控制巡检装置1减速运动至无线充电发射端模块4，对电池进行充电。
如图5所示，一种通廊巡检系统及激光扫描检测方法的缓冲装置结构图，包括缓冲轴51、缓冲弹簧52、缓冲支座53、缓冲轴头部54以及无线发射模块；缓冲装置5通过缓冲支座53安装在弧形轨道2的两端；无线发射模块安装在缓冲支座53的空腔内。
在巡检过程中，当巡检装置1运动至弧形轨道2的两端时，缓冲装置5起到缓冲巡检装置1停止运动的作用，当巡检装置靠近接近开关54时，接近开关54输出接近信号至电控箱12中的CPU处理器，控制巡检装置1停止运动。
远程端，包括工控机、无线通讯模块及显示器，工控机与无线通讯模块、显示器相连。
激光扫描检测方法，包括以下步骤：
(S1)远程端通过显示器设置巡检装置的运行模式；
(S2)巡检装置巡检时，通过激光雷达采集通廊点云数据，通过红外摄像头采集通廊图像，通过温度传感器采集通廊环境温度，通过UWB接收器接收UWB发射器的信号采集巡检装置的运动位置；
(S3)将步骤(S2)中采集的点云数据、通廊图像、通廊环境温度以及巡检装置的运行状态传输至CPU模块进行处理，并将处理后的点云数据、通廊图像、通廊环境温度以及巡检装置的运行状态传输至远程端；
(S4)远程端对接收到的点云数据、通廊图像、通廊环境温度以及巡检装置的运行状态的数据进行处理，生成三维点云图像和通廊图像，并通过显示器显示点云图像、通廊图像、通廊环境温度、巡检装置的运行状态；
(S5)根据步骤(S4)中的点云图像、通廊图像、通廊环境温度、巡检装置的运行状态判断通廊是否发生事故，若发生事故，则跳转至步骤(S6)，若无事故发生，则跳转至步骤(S7)；
(S6)将发生事故时前的点云图像、通廊图像、通廊环境温度、巡检装置的运行状态保存至异常数据库，同时显示器显示报警画面，报警画面包括事故位置及数据信息，待事故排除后跳转至步骤(S2)重新巡检；
(S7)结束巡检装置的巡检，保存巡检记录和巡检时间，同时控制巡检装置运动至无线充电发射端模块进行充电。
其中，步骤(S2)中，巡检装置1沿弧形轨道运动的视场范围为0°～180°，激光雷达采集点云数据的视场范围为0°～180°，在0°～180°的视场范围内根据现场采集需求，通过巡检装置1的运行模块选择，手动调节视场范围，其中运行模式包括：手动巡检、自动巡检及定时巡检。
以上所述实例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和非实质性的改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种通廊巡检系统，其特征在于，包括巡检装置、弧形轨道、轨道支架、无线充电发射端模块、缓冲装置、UWB发射器以及远程端；所述的巡检装置沿弧形轨道往复运动；所述的弧形轨道通过轨道支架固定在通廊顶梁；所述的无线充电发射端模块安装在弧形轨道的一端；所述的缓冲装置安装在弧形轨道的两端；所述的UWB发射器安装在沿弧形轨道的通廊梁上，每个UWB发射器间隔5～10米。
2.根据权利要求1所述的一种通廊巡检系统，其特征在于，所述的巡检装置，包括电机驱动装置、电控箱、连接柱、红外摄像头以及激光雷达；电控箱焊接在连接柱底部，并通过连接柱安装在电机驱动装置下部；红外摄像头、激光雷达安装在电控箱底部。
3.根据权利要求2所述的一种通廊巡检系统，其特征在于，所述的电机驱动装置，包括导向轮装置、无刷电机、从动轮、主动轮、惰性轮以及齿轮；导向轮装置安装在电机驱动装置的四角；无刷电机运行后带动齿轮中的中间齿轮转动，左右两个齿轮联动，左右两个齿轮通过惰性轮带动主动轮，主动轮带动从动轮。
4.根据权利要求3所述的一种通廊巡检系统，其特征在于，所述的导向轮装置，包括导向轮、导向杆、导向架、导向轮弹簧以及导向轮轴；导向轮装置由导向架支撑，上下配合安装两个导向杆，导向杆上分别安装两个导向轮弹簧，导向轮轴固定在导向架上，导向轮通过导向轮轴与导向架相连。
5.根据权利要求2所述的一种通廊巡检系统，其特征在于，所述的电控箱，包括CPU模块、无线通讯模块、位移接近传感器、无线充电接收端模块、温度传感器、UWB接收器以及电池；CPU模块与无线通讯模块、位移接近传感器、无线充电接收端模块、温度传感器、UWB接收器以及电池相连；无线通讯模块与远程端内的无线通讯模块通过无线通讯方式相连；位移接近传感器与缓冲装置中的无线发射模块通过电磁感应方式相连，并安装在巡检装置上，位移接近传感器的感应探头与缓冲轴的头部保持在同一水平线上；无线充电接收端模块与无线充电发射端模块通过电磁感应方式相连；UWB接收器与UWB发射器通过无线载波通信方式相连；电池为CPU模块、无线通讯模块、位移接近传感器、无线充电接收端模块、温度传感器、UWB接收器提供电源。
6.根据权利要求1所述的一种通廊巡检系统，其特征在于，所述的缓冲装置，包括缓冲轴、缓冲弹簧、缓冲支座、缓冲轴头部以及无线发射模块；缓冲装置通过缓冲支座安装在弧形轨道的两端；无线发射模块安装在缓冲支座的空腔内。
7.根据权利要求1所述的一种通廊巡检系统，其特征在于，所述的远程端，包括工控机、无线通讯模块及显示器，工控机与无线通讯模块、显示器相连。
8.一种通廊巡检系统的激光扫描检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(S1)远程端通过显示器设置巡检装置的运行模式；
(S2)巡检装置巡检时，通过激光雷达采集通廊点云数据，通过红外摄像头采集通廊图像，通过温度传感器采集通廊环境温度，通过UWB接收器接收UWB发射器的信号采集巡检装置的运动位置；
(S3)将步骤(S2)中采集的点云数据、通廊图像、通廊环境温度以及巡检装置的运行状态传输至CPU模块进行处理，并将处理后的点云数据、通廊图像、通廊环境温度以及巡检装置的运行状态传输至远程端；
(S4)远程端对接收到的点云数据、通廊图像、通廊环境温度以及巡检装置的运行状态的数据进行处理，生成三维点云图像和通廊图像，并通过显示器显示点云图像、通廊图像、通廊环境温度、巡检装置的运行状态；
(S5)根据步骤(S4)中的点云图像、通廊图像、通廊环境温度、巡检装置的运行状态判断通廊是否发生事故，若发生事故，则跳转至步骤(S6)，若无事故发生，则跳转至步骤(S7)；
(S6)将发生事故时前的点云图像、通廊图像、通廊环境温度、巡检装置的运行状态保存至异常数据库，同时显示器显示报警画面，报警画面包括事故位置及数据信息，待事故排除后跳转至步骤(S2)重新巡检；
(S7)结束巡检装置的巡检，保存巡检记录和巡检时间，同时控制巡检装置运动至无线充电发射端模块进行充电。
9.根据权利要求8所述的一种通廊巡检系统的激光扫描检测方法，其特征在于，所述的步骤(S2)中，巡检装置沿弧形轨道运动的视场范围为0°～180°，激光雷达采集点云数据的视场范围为0°～180°，在0°～180°的视场范围内根据现场采集需求，通过巡检装置的运行模块选择，手动调节视场范围，其中运行模式包括：手动巡检、自动巡检及定时巡检。
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