CN116008315A - 无人机吊舱与输电线路x射线带电探伤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输电线路诊断技术领域，具体为一种无人机吊舱与输电线路X射线带电探伤装置，其中，无人机吊舱的主挂架上设置有第一连接件和第二连接件，第一连接件用于与无人机连接，主挂架上还设置有电源模块；第一挂架连接于第二连接件，位于主挂架下方的一侧，第一挂架上设置有电控滑轨，电控滑轨用于搭载X射线机，以使X射线机发射口的位置和角度可调节；第二挂架连接于第二连接件，位于主挂架下方，与第一挂架相对设置，第二挂架上设置有成像背板，成像背板用于搭载数字成像探测器。由此，通过使用无人机吊舱搭载X射线机和数字成像探测器，实现了X射线带电探伤装置与输电线路耐张线夹之间的相对位置可调节，提高了检测结果的准确性。

Description

无人机吊舱与输电线路X射线带电探伤装置

技术领域

本发明涉及输电线路诊断技术领域，尤其是涉及到一种无人机吊舱与输电线路X射线带电探伤装置。

背景技术

在铺设输电线路时，通常使用耐张线夹固定传输线，耐张线夹固定在传输线上后不能拆卸，压接质量的好坏直接影响输电线路运行的安全性和可靠性，而长期使用也会导致耐张线夹出现质量问题。利用X射线探伤技术，能够实现耐张线夹的缺陷检测。X射线探伤技术利用X射线来判断材料内部的缺陷情况。由于X射线能够穿透金属材料、不同材料对X射线的吸收和散射作用不同，从而会在成像板或胶卷上形成不同的影像，通过影像的比对分析，便可判断耐张线夹是否出现裂纹、缩孔等缺陷。

然而，X射线探伤作业只能在输电线路停电时进行，导致每次X射线探伤作业均需停电，对用户影响很大，并且安装X射线数字成像仪器的难度较高，工作强度较大，检测时间较长；另外，由于X射线具有强烈的辐射性，检验人员必须穿着特殊的防辐射服进行登高作业，危险性较高。无人机检测方法检测效率高且受到地理环境影响较小，但是无人机检测方法只能观测到线路外观的完好程度，不能检测到电缆或金具内部，因此无法保证检验的准确性。

目前，将无人机作为飞行载具，搭配X射线数字成像仪器，进行输电线路耐张线夹故障检测是一种可行的方法，能够解决无人机无法检测耐张线夹内部与X射线数字成像仪器检测过程繁琐等一系列问题。但是，由于耐张线夹、无人机的自身抖动以及无人机和X射线数字成像仪器难以搭配使用，会对X射线数字成像仪器带来极大的噪声影响，也会影响检测系统的实际使用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种无人机吊舱与输电线路X射线带电探伤装置，能够通过使用无人机吊舱搭载X射线机和数字成像探测器，实现根据实际情况调节X射线带电探伤装置与输电线路耐张线夹之间的相对位置，提高X射线带电探伤检测结果的准确性。

本发明第一方面的实施例，提供了一种无人机吊舱，包括主挂架、第一挂架和第二副挂架，主挂架上设置有第一连接件和第二连接件，第一连接件用于与无人机连接，主挂架上还设置有电源模块；第一挂架连接于第二连接件，第一挂架位于主挂架下方的一侧，第一挂架上设置有电控滑轨，电控滑轨用于搭载X射线机，以使X射线机发射口的位置和角度可调节；第二挂架连接于第二连接件，第二挂架位于主挂架下方，与第一挂架相对设置，第二挂架上设置有成像背板，成像背板用于搭载数字成像探测器。

进一步地，第一挂架和/或第二挂架包括梯形支架、第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，梯形支架包括沿竖直方向平行设置的两个第一支撑杆，两个第一支撑杆的顶部连接有第二支撑杆，两个第一支撑杆的底部连接有第三支撑杆，第三支撑杆的长度大于第二支撑杆的长度；多个第一连接杆分别连接两个第一支撑杆；多个第二连接杆沿竖直方向和水平方向设置，沿竖直方向设置的第二连接杆连接梯形支架和第一连接杆，沿水平方向设置的第二连接杆连接沿竖直方向设置的第二连接杆和梯形支架；第三连接杆设置于梯形支架底部，第三连接杆连接第一支撑杆和第二支撑杆。

进一步地，电控滑轨包括滑轨装置和X射线机固定件，滑轨装置包括轨道和X射线机固定板，轨道沿竖直方向连接于第一挂架，X射线机固定板能够沿轨道滑动；X射线机固定件设置于X射线机固定板上，X射线机固定件与水平面的夹角可调节。

进一步地，X射线机固定件包括转盘和云台装置，转盘连接于X射线机固定板上，转盘的旋转角度范围为0°至360°；云台装置连接于转盘上，云台装置用于连接X射线机，云台装置与水平面的夹角范围为-45°至45°。

进一步地，无人机吊舱还包括蓝牙模块，蓝牙模块设置于电控滑轨的一侧，电控滑轨电连接于蓝牙模块和电源模块。

进一步地，无人机吊舱还包括固定夹，固定夹用于连接成像背板和第二挂架。

进一步地，第一连接件包括多个沿水平方向设置的连接管。

进一步地，主挂架、第一挂架和第二挂架的材质为碳纤维；和/或主挂架、第一挂架和第二挂架的材质为玻璃纤维。

本发明第二方面的实施例，提供了一种输电线路X射线带电探伤装置，包括无人机、X射线机、数字成像探测器以及如本发明第一方面的实施例提供的无人机吊舱，无人机连接于第一连接件，X射线机搭载于电控滑轨，数字成像探测器搭载于成像背板。

进一步地，X射线机、数字成像探测器和电源模块外侧设置有绝缘层。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：一种无人机吊舱与输电线路X射线带电探伤装置，其中，无人机吊舱包括主挂架、第一挂架和第二挂架，主挂架上设置有第一连接件和第二连接件，第一连接件用于与无人机连接，主挂架上还设置有电源模块；第一挂架连接于第二连接件，第一挂架位于主挂架下方的一侧，第一挂架上设置有电控滑轨，电控滑轨用于搭载X射线机，以使X射线机发射口的位置和角度可调节；第二挂架连接于第二连接件，第二挂架位于主挂架下方，与第一挂架相对设置，第二挂架上设置有成像背板，成像背板用于搭载数字成像探测器。由此，通过使用无人机吊舱搭载X射线机和数字成像探测器，实现了根据实际情况调节X射线带电探伤装置与输电线路耐张线夹之间的相对位置，提高了X射线带电探伤检测结果的准确性。

其中，无人机吊舱为分体式结构，第一挂架和第二挂架与主挂架之间可拆卸，数字成像探测器和成像背板与第二挂架之间可拆卸，便于收纳和运输；通过设置X射线机固定板和X射线机固定件，实现了X射线机发射口位置的平移和旋转，并且可拆卸，有效避免检测时无法找到合适位置和设置方向的问题，满足X射线带电探伤检测的拍摄需求，具有较高的实用性和适应性。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中：

图1示出了本发明第一方面的实施例提供的无人机吊舱结构示意图；

图2示出了图1所示实施例的无人机吊舱的主挂架结构示意图；

图3示出了图1所示实施例的无人机吊舱的主挂架另一个视角的结构示意图；

图4示出了图1所示实施例的无人机吊舱的第一副挂架和/或第二副挂架结构示意图；

图5示出了图1所示实施例的无人机吊舱的滑轨结构示意图；

图6示出了本发明第二方面的实施例提供的输电线路X射线带电探伤装置结构示意图。

其中，图1至图6中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

10主挂架，11第一连接件，12第二连接件，13电源模块，14连接管，20第一挂架，21电控滑轨，22滑轨装置，23轨道，24 X射线机固定板，25 X射线机固定件，26转盘，27云台装置，28蓝牙模块，30第二挂架，31成像背板，32固定夹，40梯形支架，41第一支撑杆，42第二支撑杆，43第三支撑杆，44第一连接杆，45第二连接杆，46第三连接杆，50无人机，51 X射线机，52数字成像探测器，53绝缘层。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图6描述根据本发明一些实施例提供的无人机吊舱与输电线路X射线带电探伤装置。

如图1至图3所示，根据本发明第一方面的实施例提供的无人机吊舱，包括主挂架10、第一挂架20和第二挂架30，主挂架10上设置有第一连接件11和第二连接件12，第一连接件11用于与无人机连接，主挂架10上还设置有电源模块13，用于对无人机吊舱搭载的设备进行供电；第一挂架20连接于第二连接件12，第一挂架20位于主挂架10下方的一侧，第一挂架20上设置有电控滑轨21，电控滑轨21用于搭载X射线机51，以使X射线机51发射口的位置和角度可调节；第二挂架30连接于第二连接件12，第二挂架30位于主挂架10下方，与第一挂架20相对设置，第二挂架30上设置有成像背板31，成像背板31用于搭载数字成像探测器52。由此，通过使用无人机吊舱搭载X射线机51和数字成像探测器52，实现了根据实际情况调节X射线带电探伤装置与输电线路耐张线夹之间的相对位置，提高了X射线带电探伤检测结果的准确性。

具体地，在利用X射线对输电导线进行探伤时，需要使输电导线位于X射线机51与数字成像探测器52之间，也就是说，需要X射线机51发出的X射线在穿过输电导线后，能够被数字成像探测器52接收到。通过设置电控滑轨21搭载X射线机51、设置成像背板31搭载数字成像探测器52，使得无人机带动主挂架10吊挂在输电导线上方时，X射线机51发射口的位置能够在竖直方向平移或者沿轴线方向旋转，进而能够适应检测输电导线上不同位置的耐张线夹，有效避免无法找到合适位置和设置方向的问题，具有较高的实用性和适应性。

其中，无人机吊舱为分体式结构，第一挂架20和第二挂架30与主挂架10之间可拆卸，便于收纳和运输。

其中，第一连接件11用于与无人机底部的支撑架连接，使得无人机吊舱能够吊挂在无人机下方。可以理解的是，这里不限制第一连接件11的具体种类和数量，只需要实现将主挂架10连接至无人机。具体地，第一连接件11可以为一个或多个连接杆、连接管14或连接支架等结构。

其中，第二连接件12位于主挂架10底部，用于将第一挂架20和第二挂架30连接至主挂架10，可以理解的是，这里也不限定第二连接件12的具体种类和数量，只需要实现第一挂架20和第二挂架30与主挂架10的连接。优选地，如图2和图3所示，第二连接件12为设置于主挂架10底部的两个横杆，用于悬挂第一挂架20和第二挂架30。

如图4所示，第一挂架20和/或第二挂架30包括梯形支架40、第一连接杆44、第二连接杆45和第三连接杆46，梯形支架40包括沿竖直方向平行设置的两个第一支撑杆41，两个第一支撑杆41的顶部连接有第二支撑杆42，两个第一支撑杆41的底部连接有第三支撑杆43，第三支撑杆43的长度大于第二支撑杆42的长度。也就是说，梯形支架40用于构成第一挂架20和/或第二挂架30的主体，其中，第一支撑杆41用于连接主挂架10底部的第二连接件12，将第一挂架20和/或第二挂架30连接至主挂架10。多个第一连接杆44分别连接两个第一支撑杆41，用于搭载设置于第一挂架20和/或第二挂架30的设备。多个第二连接杆45沿竖直方向和水平方向设置，沿竖直方向设置的第二连接杆45连接梯形支架40和第一连接杆44，沿水平方向设置的第二连接杆45连接沿竖直方向设置的第二连接杆45和梯形支架40；第三连接杆46设置于梯形支架40底部，第三连接杆46连接第一支撑杆41和第二支撑杆42。其中，第二连接杆45和第三连接杆46用于加固，防止梯形支架40变形。

可以理解的是，这里不限制第一连接杆44和第二连接杆45的数量。优选地，梯形支架40上设置有两个第一连接杆44，在第二支撑杆42和位于上方的第一连接杆44之间垂直设置有一个第二连接杆45，在垂直设置的第二连接杆45和一侧的第一支撑杆41之间，平行设置有一个第二连接杆45，从而保证梯形支架40的稳定性，并且便于安装其它设备。

可以理解的是，这里也不限制第一连接杆44的方向，第一连接杆44可以是垂直于第一支撑杆41、或者与第一支撑杆41成倾斜角度。优选地，所有的第一连接杆44全部垂直于第一支撑杆41，用于保证梯形支架40的稳定性，防止梯形支架40变形。

如图5所示，电控滑轨21包括滑轨装置22和X射线机固定件25，滑轨装置22包括轨道23和X射线机固定板24，轨道23沿竖直方向连接于第一挂架20，X射线机固定板24能够沿轨道23滑动，用于带动X射线机51发射口在垂直方向上移动；X射线机固定件25设置于X射线机固定板24上，X射线机固定件25与水平面的夹角可调节，使得X射线机51发射口与水平面的夹角可调节，使得X射线机51能够检测输电导线上不同位置的耐张线夹，提高检测的准确性。

如图5所示，X射线机固定件25包括转盘26和云台装置27，转盘26连接于X射线机固定板24上，转盘26的旋转角度范围为0°至360°；云台装置27连接于转盘26上，用于连接X射线机51，云台装置27与水平面的夹角范围为-45°至45°，也就是说，X射线机51发射口的方向能够在一定范围内自由调节，使得X射线带电探伤装置的检测范围覆盖几乎所有位置的输电线路和耐张线夹，实现了数字成像探测器52对输电线路和耐张线夹的无损检测并实现三维重建。

如图5所示，无人机吊舱还包括蓝牙模块28，蓝牙模块28设置于电控滑轨21的一侧，电控滑轨21电连接于蓝牙模块28和电源模块13，使得X射线机51发射口的位置和角度能够通过蓝牙模块28远程控制。

如图1所示，无人机吊舱还包括固定夹32，固定夹32用于连接成像背板31和第二挂架30。具体地，将成像背板31沿竖直方向设置，使用固定夹32将成像背板31连接至第一连接杆44，其中，相比于沿水平方向，沿竖直方向设置的成像背板31能够减小X射线带电探伤装置的横向宽度，使得X射线带电探伤装置更为小型化，便于携带和使用。

如图2和图3所示，在一些可能的实施例中，第一连接件11包括多个沿水平方向设置的连接管14。可以理解的是，这里不限制连接管14的具体数量和方向，优选地，设置有四个相互平行的连接管14，分别位于主挂架10相对的两侧，每侧设置两个连接管14；使用状态下，无人机的支撑杆能够分别水平插设于每个连接管14，并使用固定件加固连接，以实现主挂架10和无人机之间的刚性连接。

如图1至图4所示，主挂架10、第一挂架20和第二挂架30的材质为碳纤维；和/或主挂架10、第一挂架20和第二挂架30的材质为玻璃纤维。也就是说，主挂架10、第一挂架20和第二挂架30的材质分别为碳纤维或者玻璃纤维中的一种，能够使得主挂架10、第一挂架20和第二挂架30具有足够的强度搭载各种设备，并且具有较轻的质量，同时满足绝缘的需求。

如图6所示，根据本发明第二方面的实施例提供的输电线路X射线带电探伤装置，包括无人机50、X射线机51、数字成像探测器52以及如本发明第一方面的实施例提供的无人机吊舱，无人机50连接于第一连接件11，X射线机51搭载于电控滑轨21，数字成像探测器52搭载于成像背板31。由此，实现了在无需工作人员靠近的情况下对输电导线进行X射线带电探伤检测，降低了对用户的影响，并且X射线机51能够根据需要进行平移和选择，提高了X射线带电探伤检测的准确性。

具体地，在进行X射线带电探伤检测时，首先将X射线机51以发射口成水平姿态连接在X射线机固定件25上，将数字成像探测器52连接在成像背板31上，通过第一连接件11将无人机吊舱吊挂在无人机50下方；连接完成后，操控无人机50起飞，将无人机吊舱载至目标输电线路，通过蓝牙模块28控制X射线机51启动；然后X射线机51水平发射X射线，对目标输电线路进行检测，数字成像探测器52接收X射线信号并进行处理；最后通过蓝牙模块28调整X射线发射口的位置和角度，重复上述步骤，以提高X射线带电探伤检测的准确性。

其中，无人机50应当具备一定的载荷能力，可以选择多旋翼无人机，用于保证能够带动无人机吊舱以及搭载的设备；无人机50可以通过无人机控制器进行操控，X射线机51可以通过控制终端、使用无线网络进行控制，实现无线遥控拍摄。

其中，数字成像探测器52能够根据接收到的X射线信号，采集耐张线夹内部的图像信息，依据特定的图像处理方法获取耐张线夹的缺陷类别以及具体信息，并输出检测结果。

如图6所示，X射线机51、数字成像探测器52和电源模块13外侧设置有绝缘层53，能够避免由于输电线路的影响导致设备损坏。具体地，可以根据输电线路的电压预先进行电场计算，得出所需的绝缘强度，再选择合适的绝缘材料。

本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，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；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种无人机(50)吊舱，其特征在于，包括：

主挂架(10)，所述主挂架(10)上设置有第一连接件(11)和第二连接件(12)，所述第一连接件(11)用于与无人机(50)连接，所述主挂架(10)上还设置有电源模块(13)；

第一挂架(20)，连接于所述第二连接件(12)，所述第一挂架(20)位于所述主挂架(10)下方的一侧，所述第一挂架(20)上设置有电控滑轨(21)，所述电控滑轨(21)用于搭载X射线机(51)，以使所述X射线机(51)发射口的位置和角度可调节；

第二挂架(30)，连接于所述第二连接件(12)，所述第二挂架(30)位于所述主挂架(10)下方，与所述第一挂架(20)相对设置，所述第二挂架(30)上设置有成像背板(31)，所述成像背板(31)用于搭载数字成像探测器(52)。

2.根据权利要求1所述的无人机(50)吊舱，其特征在于，所述第一挂架(20)和/或所述第二挂架(30)包括：

梯形支架(40)，包括沿竖直方向平行设置的两个第一支撑杆(41)，两个所述第一支撑杆(41)的顶部连接有第二支撑杆(42)，两个所述第一支撑杆(41)的底部连接有第三支撑杆(43)，所述第三支撑杆(43)的长度大于所述第二支撑杆(42)的长度；

第一连接杆(44)，多个所述第一连接杆(44)分别连接两个所述第一支撑杆(41)；

第二连接杆(45)，多个所述第二连接杆(45)沿竖直方向和水平方向设置，沿竖直方向设置的所述第二连接杆(45)连接所述梯形支架(40)和所述第一连接杆(44)，沿水平方向设置的所述第二连接杆(45)连接沿竖直方向设置的所述第二连接杆(45)和所述梯形支架(40)；

第三连接杆(46)，设置于所述梯形支架(40)底部，所述第三连接杆(46)连接所述第一支撑杆(41)和所述第二支撑杆(42)。

3.根据权利要求1所述的无人机(50)吊舱，其特征在于，所述电控滑轨(21)包括：

滑轨装置(22)，包括轨道(23)和X射线机固定板(24)，所述轨道(23)沿竖直方向连接于所述第一挂架(20)，所述X射线机固定板(24)能够沿所述轨道(23)滑动；

X射线机固定件(25)，设置于所述X射线机固定板(24)上，所述X射线机固定件(25)与水平面的夹角可调节。

4.根据权利要求3所述的无人机(50)吊舱，其特征在于，所述X射线机固定件(25)包括：

转盘(26)，连接于所述X射线机固定板(24)上，所述转盘(26)的旋转角度范围为0°至360°；

云台装置(27)，连接于所述转盘(26)上，所述云台装置(27)用于连接所述X射线机(51)，所述云台装置(27)与水平面的夹角范围为-45°至45°。

5.根据权利要求1所述的无人机(50)吊舱，其特征在于，还包括：

蓝牙模块(28)，设置于所述电控滑轨(21)的一侧，所述电控滑轨(21)电连接于所述蓝牙模块(28)和所述电源模块(13)。

6.根据权利要求1所述的无人机(50)吊舱，其特征在于，还包括：

固定夹(32)，用于连接所述成像背板(31)和所述第二挂架(30)。

7.根据权利要求1所述的无人机(50)吊舱，其特征在于：

所述第一连接件(11)包括多个沿水平方向设置的连接管(14)。

8.根据权利要求1所述的无人机(50)吊舱，其特征在于：

所述主挂架(10)、所述第一挂架(20)和所述第二挂架(30)的材质为碳纤维；和/或

所述主挂架(10)、所述第一挂架(20)和所述第二挂架(30)的材质为玻璃纤维。

9.一种输电线路X射线带电探伤装置，其特征在于，包括：

无人机(50)；

X射线机(51)；

数字成像探测器(52)；以及

如权利要求1至8任一项所述的无人机吊舱，所述无人机(50)连接于所述第一连接件(11)，所述X射线机(51)搭载于所述电控滑轨(21)，所述数字成像探测器(52)搭载于所述成像背板(31)。

10.根据权利要求9所述的输电线路X射线带电探伤装置，其特征在于：

所述X射线机(51)、所述数字成像探测器(52)和所述电源模块(13)外侧设置有绝缘层(53)。

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