CN115273260A - 基于激光和超声波双定位的无人机摆轮模组巡检系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无人机巡检技术领域，公开了一种基于激光和超声波双定位的无人机摆轮模组巡检系统，它包括无人机、无人机控制模块、无人机定位装置、图像采集模块、无线通信模块和检测平台；无人机控制模块、无人机定位装置、图像采集模块均设置在无人机上；无人机控制模块与无人机定位装置双向通信连接，无人机定位装置与图像采集模块双向通信连接，图像采集模块的信号输出端通过无线通信模块与检测平台通信连接。本发明适用于对摆轮分拣机的摆轮模组进行自动巡检，其与传统人工巡检方式相比具有检测过程实现自动化，巡检效率高、检测结果可靠、降低人力成本和时间成本的优点。
Description
技术领域
本发明属于无人机巡检技术领域，具体涉及一种基于激光和超声波双定位的无人机摆轮模组巡检系统。
背景技术
目前，快递企业分拣中心大多使用摆轮分拣机，其关键部件摆轮分流器包括多个摆轮模组，且摆轮模组容易出现磨损和失效等故障，可能会造成邮件在摆轮模组上的滞留甚至邮件损坏。在对摆轮分拣机进行维护的过程中，由于不能及时掌握摆轮模组是否发生故障，通常由维修人员攀爬到十米左右的分拣线上对众多的摆轮模组进行逐一的巡检，并且在巡检过程中，维修人员主要是靠肉眼进行观察，摆轮模组安装位置高以及复杂的结构给摆轮模组维护工作带来极大的困难，不仅容易遗漏故障，也难以提高检测效率。因此，开发一种能取代人工巡检方式的自动巡检系统具有重要的研究意义和实用价值。
发明内容
本发明的目的，是要提供一种基于激光和超声波双定位的无人机摆轮模组巡检系统，其与传统人工巡检方式相比具有检测过程实现自动化，巡检效率高、检测结果可靠、降低人力成本和时间成本的优点。
本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：
一种基于激光和超声波双定位的无人机摆轮模组巡检系统，它包括无人机、无人机控制模块、无人机定位装置、图像采集模块、无线通信模块和检测平台；
所述无人机控制模块、无人机定位装置、图像采集模块均设置在无人机上；
所述无人机控制模块与无人机定位装置双向通信连接，无人机定位装置与图像采集模块双向通信连接，图像采集模块的信号输出端通过无线通信模块与检测平台通信连接。
作为限定，所述无人机定位装置包括超声波发生器、超声波接收器、设置在摆轮分拣机每个摆轮模组四周的反光装置、用于向反光装置发射激光的激光发生器、激光接收器、存储有无人机起飞高度以及与每个摆轮模组对应的激光返回时长阈值的定位模块；
所述超声波发生器、激光发生器的信号输入端与无人机控制模块的信号输出端连接，超声波接收器、激光接收器的信号输出端与定位模块的信号输入端连接，定位模块与图像采集模块、无人机控制模块双向通信连接；
所述超声波发生器、激光发生器设置在无人机下方。
作为进一步限定，所述图像采集装置为工业相机。
作为第三种限定，所述反光装置采用激光反光板。
本发明由于采用了上述的技术方案，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
（1）本发明与传统的人工巡检相比，无人机自动巡检具有省时、省力、效率高的优势；
（2）本发明中无人机定位装置通过激光和超声波相结合的自动定位办法可以定位多个摆轮模组，提高了工作效率和检测结果的准确度；
（3）本发明在整个检测过程中不再需要维护人员攀爬上分拣线进行高风险检测作业；而且识别成功率高，检测结果可靠，有效避免了人眼检测的误差问题，明显降低了人力成本和时间成本；
（4）本发明通过无人机定位装置控制工业相机进行图像采集，具有简化控制电路、硬件成本低、降低无人机的载荷及功耗和提高控制响应效率的优点；
本发明属于无人机巡检技术领域，适用于对摆轮分拣机的摆轮模组进行自动巡检。
附图说明
图1为本发明实施例的原理框图；
图2为本发明实施例的无人机及反光装置的结构示意图。
图中：1、无人机；2、激光反光板；3、摆轮模组；4、激光发生器；5、超声波发生器。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例 基于激光和超声波双定位的无人机摆轮模组巡检系统
如图1及图2所示，本实施例包括无人机1、无人机控制装置、无人机定位装置、图像采集模块、无线通信模块和检测平台；无人机控制模块、无人机定位装置和图像采集模块均设置在无人机1上，无人机控制模块与无人机定位装置双向通信连接，无人机定位装置与图像采集模块双向通信连接，图像采集模块的信号输出端通过无线通信模块与检测平台通信连接。其中检测平台采用地面计算机设备，图像采集装置采用工业相机。无人机控制模块用于对无人机的飞行状态进行控制，包括位置的控制、飞行角度的调整等。
本实施例中，无人机定位装置包括超声波发生器5、超声波接收器、设置在摆轮分拣机每个摆轮模组3四周的反光装置、用于向反光装置发射激光的激光发生器4、激光接收器、存储有无人机1起飞高度以及与每个摆轮模组3对应的激光返回时长阈值的定位模块。
其中，超声波发生器5、激光发生器4设置在无人机1下方，超声波发生器5、激光发生器4的信号输入端与无人机控制模块的信号输出端连接，超声波接收器、激光接收器的信号输出端与定位模块的信号输入端连接，定位模块与图像采集模块、无人机控制模块双向通信连接。本实施例中，反光装置采用激光反光板2。
本实施例的工作过程为：首先在摆轮分拣机每个摆轮模组3四周的墙壁或立柱等固定位置上设置距离不等的多个激光反光板2，在检测之前，摆轮分拣机上的所有摆轮模组进入检修状态，即不供件，而且摆轮模组所有模块以一定的时间间隔向前、左和右等多个方向进行转动。
无人机1起飞后，通过无人机控制装置控制超声波发生器5开始发出超声波信号，并通过超声波接收器将接收的超声波返回时长发送给定位模块，通过定位模块判断无人机1起飞的高度，当超声波返回时长乘以超声波速度的乘积接近无人机1飞行高度与分拣线高度之差，且在阈值范围内，则说明无人机1已经在摆轮模组3所在的分拣线上方。
当无人机1达到设定高度之后，无人机1保持高度进行水平移动，通过无人机控制模块控制激光发生器4向激光反光板2发射激光，根据存储在定位模块中的每个摆轮模组3与最近激光反光板2之间对应的激光返回时长，设定无人机1的巡检顺序。
激光接收器将接收的激光反光板2反射激光的时间发送给定位模块，定位模块根据与每个摆轮模组对应的激光返回时长阈值确定无人机1是否在需要巡检的摆轮模组3正上方，如果没有达到激光返回时长的阈值，则无人机控制模块控制无人机1水平飞行不断调整，直到能满足阈值要求，无人机1自动定位在需要巡检的摆轮模组3正上方。
无人机1的位置确定后，无人机控制模块控制激光发生器4、超声波发生器5停止工作，并通过定位模块向工业相机发出定位确定信号，开始驱动工业相机采集摆轮模组的状态图像，并自动编号；工业相机在设定时间内开始采集摆轮模组3的工作状态后，将编号信息和图像通过无线通信模块上传至检测平台，检测平台对传输的图像进行识别，分析识别不同工作状态下，该摆轮模组3的工作状况，将损坏或异常的模组模块的位置和数量存入后台数据库。
在当前的摆轮模组3的工作状态采集完毕之后，无人机控制模块重新驱动超声波发生器5和激光发生器4开始工作，通过判断激光和超声波返回时长以及每一组激光返回时长的唯一性，无人机重新定位下一个巡检的摆轮模组。
巡检完毕后，检测平台自动分析和处理所有巡检过的摆轮模组3数据，针对存在问题达到5个及以上的摆轮模组3，检测平台将提示摆轮模组3编号和位置，向维护人员报警，及时安排抢修；针对存在问题达到4个及以下的摆轮模组3，检测平台统计摆轮模组3编号和位置信息，为维护人员制定维修计划提供依据。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于激光和超声波双定位的无人机摆轮模组巡检系统，其特征在于，它包括无人机、无人机控制模块、无人机定位装置、图像采集模块、无线通信模块和检测平台；
所述无人机控制模块、无人机定位装置、图像采集模块均设置在无人机上；
所述无人机控制模块与无人机定位装置双向通信连接，无人机定位装置与图像采集模块双向通信连接，图像采集模块的信号输出端通过无线通信模块与检测平台通信连接。
2.根据权利要求1所述的基于激光和超声波双定位的无人机摆轮模组巡检系统，其特征在于，所述无人机定位装置包括超声波发生器、超声波接收器、设置在摆轮分拣机每个摆轮模组四周的反光装置、用于向反光装置发射激光的激光发生器、激光接收器、存储有无人机起飞高度以及与每个摆轮模组对应的激光返回时长阈值的定位模块；
所述超声波发生器、激光发生器的信号输入端与无人机控制模块的信号输出端连接，超声波接收器、激光接收器的信号输出端与定位模块的信号输入端连接，定位模块与图像采集模块、无人机控制模块双向通信连接；
所述超声波发生器、激光发生器设置在无人机下方。
3.根据权利要求1所述的基于激光和超声波双定位的无人机摆轮模组巡检系统，其特征在于，所述图像采集装置为工业相机。
4.根据权利要求2所述的基于激光和超声波双定位的无人机摆轮模组巡检系统，其特征在于，所述反光装置采用激光反光板。
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