CN211123766U - 基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置，该装置，包括：单线激光雷达多旋翼无人机；该单线激光雷达多旋翼无人机，包括摄像头、激光雷达设备、飞行姿态控制器；其中，摄像头和激光雷达设备设置于该无人机的正面；激光雷达设备与飞行姿态控制器电连接；激光雷达设备包括，激光发射器和激光接收器；该激光接收器接收面的面积大于激光发射器出射激光光束的光斑面积。本装置可以保障无人机与待测输电线之间保持预设距离和角度进行飞行，避免出现偏航现象，进一步地确保了无人机检测结果的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，特别涉及一种基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置。
背景技术
目前，高压输电线路已成为电网的主干网，增强了我国电力传输能力，改善电网建设落后问题。由于输电线路需要穿越各种复杂的地形及植被，给输电线路的检测带来了很多困难。根据高电压电网线的相关规定：在超高压电网线的直径一定距离的范围内，若有与地面直接接触的物体都有可能会出现漏电放电等安全事故。目前，高空中输电线路与周边物体的距离检测是超高压输电线路安全检测的一项重要指标。输电线路长期暴露在野外，树木生长可能会引起输电线放电，也必须及时处理。
早期需要人工对输电线路进行检测，有一定的危险性，而且在输电线路发生故障的时候，无法准确做出及时反馈，同样还是会造成安全事故的发生。因此，人们逐渐提出用无人机替代人工对输电线路进行检测，从而提高作业效率，保障人员安全。
现有的无人机输电线路巡检系统采用可见光图像和视频对输电线路走廊进行巡视。因此。无人机与输电线之间必须保持一定的水平距离以及垂直距离跟随输电线的走向进行巡检，如果无人机的飞行姿态不正确，则会出现偏航的情况，导致最终故障检测结果的准确性。
发明内容
本申请的目的在于公开了一种基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置。该基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置，可以保障无人机与待测输电线之间保持预设距离和角度进行跟随飞行，避免出现偏航现象，进一步地确保了无人机检测结果的准确性。
本申请实施例提供了一种基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置，包括：单线激光雷达多旋翼无人机；
所述单线激光雷达多旋翼无人机，包括摄像头、激光雷达设备、飞行姿态控制器；所述摄像头和所述激光雷达设备设置于所述无人机的正面；所述激光雷达设备与所述飞行姿态控制器电连接；
所述激光雷达设备包括，激光发射器和激光接收器；所述激光接收器接收面的面积大于所述激光发射器出射激光光束的光斑面积。
作为一种可选的实施方式，所述激光雷达设备为二维360°激光扫描仪；所述激光发射器以预设角度出射激光光束。
作为一种可选的实施方式，所述无人机的正面正对待测导线时，所述激光发射器出射的激光光束经待测导线反射于所述激光接收器的接收面的中心。
作为一种可选的实施方式，所述摄像头为针孔摄像头。
作为一种可选的实施方式，所述飞行姿态控制器包括飞行姿态判断单元、飞行姿态信息发送器、飞行姿态命令接收器；所述飞行姿态判断单元与所述激光接收器电连接。
作为一种可选的实施方式，所述飞行姿态判断单元具体包括：距离判断子单元和角度判断子单元。
作为一种可选的实施方式，所述飞行姿态信息发送单元与所述摄像头电连接。
作为一种可选的实施方式，所述单线激光雷达多旋翼无人机还包括：红外热传感器，所述红外热传感器设置于所述无人机的正面。
作为一种可选的实施方式，所述红外热传感器与所述飞行姿态控制器电连接。
作为一种可选的实施方式，所述红外热传感器与所述距离判断子单元电连接。
本申请所公开的一种基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置。该基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置，通过特别设计的激光雷达设备可以实时地判断出无人机与待测导线之间的距离和俯仰角度，从而保障无人机与待测输电线之间保持预设距离和角度进行飞行，避免出现偏航现象，进一步地确保了无人机检测结果的准确性。
附图说明
为更清楚地阐述本申请的构造特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
图1为本申请提供的一种基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置的正面示意图；
图2为图1所示的无人机的正面正对待测导线时，激光雷达设备的工作情况示意图；
图3为本申请提供的一种飞行姿态控制器的结构示意图；
图4为本申请提供的另一种基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置的正面示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，图1为本申请提供的一种基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置的正面示意图。图中所示为无人机面对待测导线一侧的平面示意图。一种基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置10，包括：单线激光雷达多旋翼无人机100。
单线激光雷达多旋翼无人机100，包括摄像头110、激光雷达设备120、飞行姿态控制器130(图中未画出)；其中，摄像头110和激光雷达设备120设置于无人机的正面。本申请中所提到的“正面”即为无人机面对待测导线的一面。
激光雷达设备120与飞行姿态控制器130电连接；激光雷达设备120包括，激光发射器1201和激光接收器1202；所述激光接收器接收面S的面积大于激光发射器1201出射激光光束的光斑面积。
在本申请实施例中，激光雷达设备1201可以是二维360°激光扫描仪，比如：Livox激光雷达Mid－40和Mid－100系列。摄像头110可以是针孔摄像头，比如：TCL的svc200摄像头。
在本申请实施例中，激光发射器1201以预设角度出射激光光束。如图2所示，无人机100的正面正对待测导线X时，激光发射器1201出射的激光光束经待测导线X反射于激光接收器1202的接收面的中心。
在本申请实施例中，飞行姿态控制器130可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
在本申请实施例中，上述待测导线即为超高压电网线中的高压输电线。
可以理解，当无人机100没有以预设的距离和俯仰角度对待测导线进行跟随飞行时，激光接收器1202的接收面所接收到的激光光束则会偏离中心点，激光雷达设备120与飞行姿态控制器130电连接，飞行姿态控制器130可以根据激光接收器1202的接收面所接收到的激光光束偏离中心点位置的偏离情况来判断无人机距离待测导线的距离和俯仰角度。从而实时对无人机的飞行姿态进行反馈。
如图3所示，上述飞行姿态控制器130包括飞行姿态判断单元1301、飞行姿态信息发送器1302、飞行姿态命令接收器1303；其中，飞行姿态判断单元1301与上述激光接收器1202电连接。
在本申请的实施例中，上述飞行姿态判断单元1301可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。上述飞行姿态判断单元1301与上述激光接收器1202电连接，用于根据激光接收器1202的接收面所接收到的激光光束偏离中心点位置的偏离情况来判断无人机距离待测导线的距离和俯仰角度。
上述飞行姿态信息发送器1302可以是一个信号发送器，用于将飞行姿态判断单元1301的判断结果反馈给地面控制中心，或者其他设备。
上述飞行姿态命令接收器1303可以是一个信号接收器，用于接收地面控制中心或其他设备发出的飞行姿势调整命令，从而对无人机100当前的飞行姿势进行调整，避免出现偏航现象，进一步地确保了无人机检测结果的准确性。
作为一种可选的实施方式，上述飞行姿态判断单元1301具体包括：距离判断子单元13011和角度判断子单元13012。其中，距离判断子单元13011用于判断当前无人机与待测导线之间的距离；角度判断子单元13012用于判断当前无人机面对待测导线的俯仰角度。
作为一种可选的实施方式，上述飞行姿态信息发送单元1302与上述摄像头110电连接。
可以理解，飞行姿态信息发送单元1302将飞行姿态判断单元1301的判断结果反馈给摄像头，在当前无人机以正确的飞行姿态飞行的情况下再开启摄像头对当前待测导线进行检测，在无人机飞行姿势不正确的情况下，暂不开启摄像头。这样可以，降低无人机中摄像头的功耗，延长无人机的工作续航时间。
作为一种可选的实施方式，如图4所示，上述单线激光雷达多旋翼无人机100还包括：红外热传感器140。该红外热传感器140与飞行姿态控制器130电连接。具体的，红外热传感器140与距离判断子单元13011电连接。红外热传感器140可以是SMTIR99XX系列的传感器。
可以理解，单单依靠激光雷达设备同时进行距离和角度的飞行姿势反馈可能会出现误差，因此本申请提出在无人机100的正面加设红外热传感器140.由于待测导线是超高压电网线中的高压输电线，在传输电流的过程中势必会产生热能，因此采用红外热传感器140可以直接有效的探测到无人机与待测导线之间的距离，减小上述激光雷达的工作任务，使整体飞行姿势的反馈结果更精确。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本申请权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置，其特征在于，包括，单线激光雷达多旋翼无人机；
所述单线激光雷达多旋翼无人机，包括摄像头、激光雷达设备、飞行姿态控制器；所述摄像头和所述激光雷达设备设置于所述无人机的正面；所述激光雷达设备与所述飞行姿态控制器电连接；
所述激光雷达设备包括，激光发射器和激光接收器；所述激光接收器接收面的面积大于所述激光发射器出射激光光束的光斑面积。
2.如权利要求1所述的基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置，其特征在于，所述激光雷达设备为二维360°激光扫描仪；
所述激光发射器以预设角度出射激光光束。
3.如权利要求2所述的基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置，其特征在于，所述无人机的正面正对待测导线时，所述激光发射器出射的激光光束经待测导线反射于所述激光接收器的接收面的中心。
4.如权利要求3所述的基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置，其特征在于，所述摄像头为针孔摄像头。
5.如权利要求1至4任一项所述的基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置，其特征在于，所述飞行姿态控制器包括飞行姿态判断单元、飞行姿态信息发送器、飞行姿态命令接收器；所述飞行姿态判断单元与所述激光接收器电连接。
6.如权利要求5所述的基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置，其特征在于，所述飞行姿态判断单元具体包括：距离判断子单元和角度判断子单元。
7.如权利要求6所述的基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置，其特征在于，所述飞行姿态信息发送单元与所述摄像头电连接。
8.如权利要求7所述的基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置，其特征在于，所述单线激光雷达多旋翼无人机还包括：红外热传感器，所述红外热传感器设置于所述无人机的正面。
9.如权利要求8所述的基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置，其特征在于，所述红外热传感器与所述飞行姿态控制器电连接。
10.如权利要求9所述的基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检装置，其特征在于，所述红外热传感器与所述距离判断子单元电连接。
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