CN213535103U - 一种用于输电线路巡检的无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及输电线路巡检装置技术领域，其目的在于提供一种用于输电线路巡检的无人机。所采用的技术方案是：一种用于输电线路巡检的无人机，包括无人机控制模块、第一无线信号收发模块、飞行驱动装置、云台控制器、视觉处理模块、相机机芯和角度调节装置；所述无人机控制模块分别与第一无线信号收发模块、云台控制器和飞行驱动装置电连接；所述云台控制器通过视觉处理模块与相机机芯电连接。本实用新型可有效降低输电线路杆塔的巡检难度，减轻巡检工作量，同时工作效率高。

Description

一种用于输电线路巡检的无人机

技术领域

本实用新型涉及输电线路巡检装置技术领域，特别是涉及一种用于输电线路巡检的无人机。

背景技术

输电线路杆塔是电网的基本组成部分，为确保供电安全和质量，每年都要安排大量的巡检人员对电网的输电线路进行巡检。然而，采用人工对输电线路杆塔进行巡检，造成人力资源的浪费，工作效率低下；同时，大部分输电线路位于森林、山路等地理位置较为复杂的地方，同时在对杆塔进行拍照时，需要人工攀爬至杆塔上，造成巡检人员的生命安全难以得到保障。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种用于输电线路巡检的无人机。

本实用新型采用的技术方案是：

一种用于输电线路巡检的无人机，包括无人机控制模块、第一无线信号收发模块、飞行驱动装置、云台控制器、视觉处理模块、相机机芯和角度调节装置；所述无人机控制模块分别与第一无线信号收发模块、云台控制器和飞行驱动装置电连接；所述云台控制器通过视觉处理模块与相机机芯电连接。

优选地，所述角度调节装置设置有三个，三个角度调节装置分别用于调节相机机芯的俯仰角度、横滚角度和偏航角度，三个角度调节装置均与云台控制器电连接。

优选地，所述无人机控制模块包括主控制器和飞行控制模块，所述主控制器分别与云台控制器和飞行控制模块电连接，所述飞行控制模块分别与云台控制器和飞行驱动装置电连接。

优选地，所述无人机还包括GPS模块，所述主控制器与GPS模块电连接。

优选地，所述无人机还包括图传模块和第二无线信号收发模块，所述云台控制器通过图传模块与第二无线信号收发模块电连接。

进一步优选地，所述无人机包括机体和云台；所述云台控制器、视觉处理模块、相机机芯和角度调节装置均设置在云台上，所述主控制器、第一无线信号收发模块、飞行控制模块和飞行驱动装置均设置在机体上。

进一步优选地，所述机体包括机身、机臂、旋翼和脚架；所述机臂的一端与机身连接，所述机臂的另一端朝向远离机身的一侧延伸设置，所述飞行驱动装置设置在机臂远离机身的一端，所述飞行驱动装置的输出端与旋翼连接；所述脚架设置在机身的底部。

进一步优选地，所述脚架的底部设置缓冲件。

进一步优选地，所述无人机云台还包括支撑壳体、设置在支撑壳体顶部的连接件、设置在支撑壳体底部的支架、与支架远离支撑壳体的一端连接的主壳体和设置在主壳体内的相机壳体；所述云台控制器设置在支撑壳体内，所述相机机芯和视觉处理模块均设置在相机壳体内，所述相机壳体配合相机机芯开设有采集孔，所述支撑壳体与支架之间、所述支架与主壳体之间和主壳体与相机壳体之间均分别通过角度调节装置连接。

进一步优选地，所述连接件通过减震机构与支撑壳体连接；所述减震机构包括上减震板、下减震板、连接柱和减震件；所述减震件设置在支撑壳体内的底壁上，所述连接柱的底端由支撑壳体的顶壁穿设在支撑壳体内，所述连接柱的顶端与上减震板连接，所述连接柱的底端通过下减震板与减震件连接。

本实用新型的有益效果集中体现在，可有效降低输电线路杆塔的巡检难度，减轻巡检工作量，同时工作效率高。具体地，本实用新型在实施过程中，无人机可起飞至输电线路杆塔的预定位置；随后，相机机芯可采集输电线路杆塔的图像数据，并把图像数据发送至视觉处理模块；视觉处理模块可接收由相机机芯采集的图像数据，并对图像数据进行处理，然后将处理后的图像数据发送至云台控制器，云台控制器可调节三个角度调节装置的转向，角度调节装置可调节相机机芯的位置，从而实现对拍摄视角的调节；云台控制器可对图像数据进一步处理并发送至无人机控制模块，无人机控制模块可将图像数据通过第一无线信号收发模块发送至地面站系统，从而便于用户进行巡检的远程监控，无人机控制模块还可控制飞行驱动装置，以使飞行驱动装置调节无人机的飞行状态。本实用新型用于输电线路杆塔巡检工作，有效节约了巡检成本，避免了人工巡检的安全性问题，同时采用无人机巡检，使得巡检工作效率大大提升。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的模块框图；

图2是本实用新型中无人机的结构示意图；

图3是图2所示结构的主视图；

图4是图3所示结构的A-A向示意图；

图5是本实用新型中无人机云台的结构示意图；

图6是图5所示结构的侧视图；

图7是图5所示结构的主视图；

图8是图7所示结构的B-B向示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“前”、“后”、“左”、“右”、“底”、“侧面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实施例的限制。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

实施例1：

本实施例提供一种用于输电线路巡检的无人机，如图1所示，包括无人机控制模块、第一无线信号收发模块19、飞行驱动装置20、云台控制器1、视觉处理模块2、相机机芯3和角度调节装置4；无人机控制模块分别与第一无线信号收发模块19、云台控制器1和飞行驱动装置20电连接；云台控制器1通过视觉处理模块2与相机机芯3电连接。

本实施例可有效降低输电线路杆塔的巡检难度，减轻巡检工作量，同时工作效率高。具体地，本实施例在实施过程中，无人机可起飞至输电线路杆塔的预定位置；随后，相机机芯3可采集输电线路杆塔的图像数据，并把图像数据发送至视觉处理模块2；视觉处理模块2可接收由相机机芯3采集的图像数据，并对图像数据进行处理，然后将处理后的图像数据发送至云台控制器1，云台控制器1可调节三个角度调节装置4的转向，角度调节装置4可调节相机机芯 3的位置，从而实现对拍摄视角的调节；云台控制器1可对图像数据进一步处理并发送至无人机控制模块，无人机控制模块可将图像数据通过第一无线信号收发模块19发送至地面站系统，从而便于用户进行巡检的远程监控，无人机控制模块还可控制飞行驱动装置20，以使飞行驱动装置20调节无人机的飞行状态。本实施例用于输电线路杆塔巡检工作，有效节约了巡检成本，避免了人工巡检的安全性问题，同时采用无人机巡检，使得巡检工作效率大大提升。

需要说明的是，俯仰角度为相机机芯3的中轴与水平面之间的夹角；横滚角度为相机机芯3绕其中轴转动的角度；偏航角度为相机机芯3水平投影与地轴的夹角。

本实施例中，无人机云台还包括HDMI接口17和航空插头18。其中，云台控制器1通过HDMI接口17与无人机机体内的图传模块电连接，用以将图像数据发送至图传模块，图传模块可将图像数据传输到远端HDTV、高清投影机及用户终端等终端设备上。航空插头18与云台控制器1、视觉处理模块2、相机机芯3和角度调节装置4电连接，航空插头18可用以与无人机机体上的电源模块及主控制器电连接，用以向云台控制器1、视觉处理模块2、相机机芯3和角度调节装置4提供电力支持，并使云台控制器1与主控制器之间进行通信。

本实施例中，视觉处理模块采用Jetson TX2核心板实现，云台控制器1和主控制器21可以但不仅限于采用型号为STM32F107的单片机实现，相机机芯 3可以但不仅限于采用型号为FLIR NeutrinoLC、Neutrino SX12的相机机芯实现。飞行驱动装置20为旋翼驱动电机，其型号可以但不仅限于为BGM4108，用于驱动旋翼28的旋转速度等，从而调节无人机的飞行状态。

本实施例中，角度调节装置4设置有三个，三个角度调节装置4分别用于调节相机机芯3的俯仰角度、横滚角度和偏航角度，三个角度调节装置4均与云台控制器1电连接。具体地，本实施例中，三个角度调节装置4包括用于调节相机机芯3偏航角度的第一角度调节装置41、用于调节相机机芯3横滚角度的第二角度调节装置42和用于调节相机机芯3俯仰角度的第三角度调节装置 43。

本实施例中，无人机控制模块包括主控制器21和飞行控制模块22，主控制器21分别与云台控制器1和飞行控制模块22电连接，飞行控制模块22分别与云台控制器1和飞行驱动装置20电连接。需要说明的是，主控制器21用于收发图像数据，飞行控制模块22用于控制飞行驱动装置20的运行，本实施例在实施过程中，用户可通过第一无线信号收发模块19与主控制器21通信，并向飞行驱动装置20发送驱动信号，以远程控制无人机的飞行状态。

本实施例中，无人机还包括GPS模块23，主控制器21与GPS模块23电连接。需要说明的是，本实施例在进行输电线路杆塔的巡检过程中，GPS模块23 可实时进行无人机的定位，然后将定位信息通过主控制器21发送至地面站系统，便于用户实时了解无人机的位置。

本实施例中，无人机还包括图传模块24和第二无线信号收发模块25，云台控制器1通过图传模块24与第二无线信号收发模块25电连接。需要说明的是，图传模块24可直接接收云台控制器1发送的图像数据，然后将图像数据通过第二无线信号收发模块25发送至用户终端，便于近程操控无人机飞行的用户实时获取相机机芯3拍摄的图像数据。

本实施例中，第一无线信号收发模块19和第二无线信号收发模块25均可以但不限于为WiFi收发模块、蓝牙收发模块及GPRS收发模块的任意一种或它们的任意组合，其中WiFi收发模块还可用于WiFi定位，便于用户了解无人机的位置。

本实施例中，如图2至4所示，无人机包括机体和云台，机体和云台之间可拆卸连接；云台控制器1、视觉处理模块2、相机机芯3和角度调节装置4均设置在云台上，主控制器21、第一无线信号收发模块19、飞行控制模块22、图传模块24、第二无线信号收发模块25和飞行驱动装置20均设置在机体上。需要说明的是，无人机采用机体和云台组装而成，便于用户装配及拆卸，利于存放。

本实施例中，机体包括机身26、机臂27、旋翼28和脚架29；机臂27的一端与机身26连接，机臂27的另一端朝向远离机身26的一侧延伸设置，飞行驱动装置20设置在机臂27远离机身26的一端，飞行驱动装置20的输出端与旋翼28连接；脚架29设置在机身26的底部。本实施例中，无人机采用四旋翼无人机实现，其中旋翼28设置有四个，机臂27配合旋翼28也设置有四个，四旋翼无人机具有重量轻、速度快、抓力强等特点，便于进行输电线路杆塔的巡检工作。

本实施例中，脚架29的底部设置缓冲件30。需要说明的是，本实施例中，缓冲件30采用套设在脚架29底部的橡胶垫实现，用于在无人机降落时，起到对无人机机体的缓冲作用，避免无人机机体受碰撞受损的问题。

进一步地，如图5至7所示，无人机云台还包括支撑壳体5、设置在支撑壳体5顶部的连接件6、设置在支撑壳体5底部的支架7、与支架7远离支撑壳体5的一端连接的主壳体8和设置在主壳体8内的相机壳体9；云台控制器1 设置在支撑壳体5内，相机机芯3和视觉处理模块2均设置在相机壳体9内，相机壳体9配合相机机芯3开设有采集孔，支撑壳体5与支架7之间、支架7 与主壳体8之间和主壳体8与相机壳体9之间均分别通过角度调节装置4连接。需要说明的是，在实施过程中，连接件6可将本实施例与无人机机体固定连接，避免本实施例脱落的问题，连接件6可以但不仅限于采用螺栓连接件、卡扣等连接机构实现；支撑壳体5、支架7主壳体8和相机壳体9可起到对云台控制器1、视觉处理模块2、相机机芯3和角度调节装置4等电子器件的保护作用，避免电子器件受损的问题。

需要说明的是，无人机云台可与无人机机体配合设置，用于实现对相机机芯3的固定及定位等作用。

本实施例中，HDMI接口17和航空插头18均设置在支撑壳体5上。

本实施例中，角度调节装置4采用电磁编码器实现。需要说明的是，电磁编码器是一种新型的角度或者位移测量装置，其原理是采用磁阻或者霍尔元件对变化的磁性材料的角度或者位移进行测量，磁性材料角度或者位移的变化会引起一定电阻或者电压的变化，通过放大电路对变化量进行放大，通过单片机处理后输出脉冲信号或者模拟量信号，达到测量的目的。电磁编码器同传统的光学编码器相比，具有抗振动、抗腐蚀、抗污染、抗干扰、宽温度、体积小和成本小的特性。角度调节装置4可以但不仅限于采用型号为EC09E、AksIM-2 等磁编码器实现。

本实施例中，连接件6通过减震机构与支撑壳体5连接。需要说明的是，减震机构的设置，可减小支撑壳体5与无人机机体的震动，从而可保证相机机芯3的拍摄效果。

本实施例中，如图8所示，减震机构包括上减震板10、下减震板11、连接柱12和减震件13；减震件13设置在支撑壳体5内的底壁上，连接柱12的底端由支撑壳体5的顶壁穿设在支撑壳体5内，连接柱12的顶端与上减震板10 连接，连接柱12的底端通过下减震板11与减震件13连接。减震机构的设置简单，同时减震效果佳。

本实施例中，减震件13为硅胶减震垫。应当理解的是，减震件13也可采用弹簧实现，采用硅胶减震垫，可减小减震件13的安装难度，同时保证减震效果。

本实施例中，连接件6的两侧壁开设有滑槽14。具体地，滑槽14的纵截面设置为V型，使得连接件6的上部可适配底端开设有燕尾槽的无人机机体。

本实施例中，支架7设置为弧形。需要说明的是，支架7设置为弧形，可使得支架7的支撑强度得到提升，从而增强本实施例的整体强度。

本实施例中，相机壳体9的内壁设置有多个加强筋15。需要说明的是，加强筋15的设置，可增加相机壳体9的整体强度，避免相机壳体9在受到碰撞后受损等问题。

本实施例中，相机壳体9内设置有碳板16，碳板16设置在相机机芯3和相机壳体9的内壁之间。需要说明的是，碳板16是由环氧树脂和碳纤维丝粘合后形成的一种碳纤复合材料，其具有强度大、重量轻等特性。碳板16可起到承托相机机芯3、防止相机机芯3扭转等作用，从而提高相机机芯3在相机壳体9 内安装的稳定性。

以上所描述的多个实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前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。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

最后应说明的是，本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种用于输电线路巡检的无人机，其特征在于：包括无人机控制模块、第一无线信号收发模块(19)、飞行驱动装置(20)、云台控制器(1)、视觉处理模块(2)、相机机芯(3)和角度调节装置(4)；所述无人机控制模块分别与第一无线信号收发模块(19)、云台控制器(1)和飞行驱动装置(20)电连接；所述云台控制器(1)通过视觉处理模块(2)与相机机芯(3)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于输电线路巡检的无人机，其特征在于：所述角度调节装置(4)设置有三个，三个角度调节装置(4)分别用于调节相机机芯(3)的俯仰角度、横滚角度和偏航角度，三个角度调节装置(4)均与云台控制器(1)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于输电线路巡检的无人机，其特征在于：所述无人机控制模块包括主控制器(21)和飞行控制模块(22)，所述主控制器(21)分别与云台控制器(1)和飞行控制模块(22)电连接，所述飞行控制模块(22)分别与云台控制器(1)和飞行驱动装置(20)电连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于输电线路巡检的无人机，其特征在于：所述无人机还包括GPS模块(23)，所述主控制器(21)与GPS模块(23)电连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于输电线路巡检的无人机，其特征在于：所述无人机还包括图传模块(24)和第二无线信号收发模块(25)，所述云台控制器(1)通过图传模块(24)与第二无线信号收发模块(25)电连接。

6.根据权利要求3所述的一种用于输电线路巡检的无人机，其特征在于：所述无人机包括机体和云台；所述云台控制器(1)、视觉处理模块(2)、相机机芯(3)和角度调节装置(4)均设置在云台上，所述主控制器(21)、第一无线信号收发模块(19)、飞行控制模块(22)和飞行驱动装置(20)均设置在机体上。

7.根据权利要求6所述的一种用于输电线路巡检的无人机，其特征在于：所述机体包括机身(26)、机臂(27)、旋翼(28)和脚架(29)；所述机臂(27)的一端与机身(26)连接，所述机臂(27)的另一端朝向远离机身(26)的一侧延伸设置，所述飞行驱动装置(20)设置在机臂(27)远离机身(26)的一端，所述飞行驱动装置(20)的输出端与旋翼(28)连接；所述脚架(29)设置在机身(26)的底部。

8.根据权利要求7所述的一种用于输电线路巡检的无人机，其特征在于：所述脚架(29)的底部设置缓冲件(30)。

9.根据权利要求6所述的一种用于输电线路巡检的无人机，其特征在于：所述无人机云台还包括支撑壳体(5)、设置在支撑壳体(5)顶部的连接件(6)、设置在支撑壳体(5)底部的支架(7)、与支架(7)远离支撑壳体(5)的一端连接的主壳体(8)和设置在主壳体(8)内的相机壳体(9)；所述云台控制器(1)设置在支撑壳体(5)内，所述相机机芯(3)和视觉处理模块(2)均设置在相机壳体(9)内，所述相机壳体(9)配合相机机芯(3)开设有采集孔，所述支撑壳体(5)与支架(7)之间、所述支架(7)与主壳体(8)之间和主壳体(8)与相机壳体(9)之间均分别通过角度调节装置(4)连接。

10.根据权利要求9所述的一种用于输电线路巡检的无人机，其特征在于：所述连接件(6)通过减震机构与支撑壳体(5)连接；所述减震机构包括上减震板(10)、下减震板(11)、连接柱(12)和减震件(13)；所述减震件(13)设置在支撑壳体(5)内的底壁上，所述连接柱(12)的底端由支撑壳体(5)的顶壁穿设在支撑壳体(5)内，所述连接柱(12)的顶端与上减震板(10)连接，所述连接柱(12)的底端通过下减震板(11)与减震件(13)连接。

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