一種具有3d掃描功能的巡檢裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種具有3D掃描功能的巡檢裝置，該裝置用于檢測輸電線路中的設備，包括：激光發(fā)射器、濾光鏡和CCD相機；其改進之處在于，呈夾角設置的CCD相機分別設有濾光鏡，激光發(fā)射器和CCD相機分別與PC存儲處理器連接；將該裝置搭載在無人機上，從不同角度檢測架空線和桿塔。和現(xiàn)有技術比，本實用新型提供的具有3D掃描功能的巡檢裝置可從不同角度獲取被檢測設備的三維立體圖像及其尺寸數(shù)據(jù)，有利于判斷被檢測設備的運行狀態(tài)；可以全方位、清晰、準確、快捷的檢測故障，保證了輸電線路的正常運行。
【專利說明】—種具有3D掃描功能的巡檢裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種巡檢裝置，具體涉及一種具有3D掃描功能的巡檢裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，伴隨著中國電力發(fā)展步伐不斷加快，中國電網也得到迅速發(fā)展，電網系統(tǒng)運行電壓等級不斷提高，網絡規(guī)模也不斷擴大，全國已經形成了東北電網、華北電網、華中電網、華東電網、西北電網和南方電網6個跨省的大型區(qū)域電網，并基本形成了完整的長距離輸電電網網架。
[0003]“十一五”時期，是我國電網建設繼往開來的重要5年，一大批重大輸電工程開工建設。其中，海南聯(lián)網、呼遼直流、新疆與西北聯(lián)網以及特高壓交、直流等一批高等級、長距離、大容量的輸電工程已建成投產，開啟了我國大電網時代，促進了跨區(qū)電力交換能力的增強。2009年底全國跨區(qū)電力交換能力超過2500萬千瓦，全年跨區(qū)交易電量達到1213億千瓦時，比2005年增長51.1%。目前，我國電網規(guī)模已超過美國，躍居世界首位。
[0004]到2010年底，全國220千伏及以上輸電線路總長度達到43萬公里，變電容量19.6億千伏安，分別是“十五”末的1.7倍和2.4倍，電網規(guī)模躍居世界第一。2011年前三季度，全國電網工程完成投資2201億元，電網建設新增220千伏及以上變電容量12817萬千伏安、線路長度22507千米。2011年1-9月，全國跨區(qū)送電量完成1286億千瓦時，同比增長22.6% ;全國跨省輸出電量4791億千瓦時，同比增長8.3%。
[0005]目前電網建設已成為我國電力建設的主要方向，電網建設前景誘人?！笆濉逼陂g，我國電網投資規(guī)模持續(xù)擴張，到2020年將全面建成統(tǒng)一的堅強智能電網，初步實現(xiàn)建設世界一流電網的目標。
[0006]輸電線路作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，擔負著輸送電能的重任，同時它又是電力系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的環(huán)節(jié)。實現(xiàn)輸電線路的精益化管理和智能化管控，是運行維護部門長期追求的目標。
[0007]輸電線路傳統(tǒng)的運行維護方式需要花費大量人力、物力去掌握線路走廊情況，由于設備自身精度和人為誤差等因素，獲取的線下植被凈空距離、導線弧垂等數(shù)據(jù)往往精度不高，增加了輸電設備檢修和輸電通道事故防范的難度。并對事故應急搶險帶來了嚴重影響。且輸電線路傳統(tǒng)的運行維護方式受地形環(huán)境、天氣狀況等影響較大，在危險的地段以及冰災、水災、地震、滑坡等重大事故巡檢中，還可能危及到作業(yè)人員的生命安全。采用無人機裝置進行巡視及測量工作能有效降低作業(yè)事故率、增加作業(yè)安全系數(shù)，提高作業(yè)質量、降低作業(yè)的成本、增加巡檢密度。無人機裝置能在高危的輸電線路上及惡劣的地理環(huán)境下進行巡檢，為應對突發(fā)事件采取有效的措施，保障輸電線路的安全運行起到良好的作用。
[0008]以往用于架空線路和桿塔巡檢的無人機裝置所攜帶的檢測設備一般為攝像機、可見光數(shù)碼相機等，獲得的圖像一般僅能發(fā)現(xiàn)線路斷股、絕緣子傘群發(fā)生破損或龜裂、塔身金具異常等現(xiàn)象的有無，并不能用于判斷異常發(fā)生的具體情況，如斷股的股數(shù)、絕緣子傘群破損程度等，需要工作人員憑經驗來提出解決方案，受人為因素影響較大，科學性不高；有時因為拍攝角度問題，發(fā)現(xiàn)不了電力設備安全隱患的現(xiàn)象也時有發(fā)生。
實用新型內容
[0009]本實用新型的目的是提供一種具有3D掃描功能的巡檢裝置，可形成被檢測設備不同角度的三維立體圖像及其尺寸數(shù)據(jù)，有利于判斷被檢測設備的運行狀態(tài)；可以全方位、清晰、準確、快捷的檢測故障，保證輸電線路的正常運營。
[0010]本實用新型的目的是采用下述技術方案實現(xiàn)的:
[0011]本實用新型提供的一種具有3D掃描功能的巡檢裝置，所述裝置用于檢測輸電線路中的設備，包括:激光發(fā)射器、濾光鏡和(XD相機；其改進之處在于，呈夾角設置的所述CCD相機分別設有所述濾光鏡，所述激光發(fā)射器和CCD相機分別與PC存儲處理器連接。
[0012]其中，所述C⑶相機的色彩深度大于等于24位，像素大于等于640X480，焦距為38?24mm,視角為60?84度。
[0013]其中，其特征在于，所述(XD相機為兩臺，其夾角為90度。
[0014]其中，所述PC存儲處理器包括:掃描控制單元、數(shù)據(jù)存儲單元、距離測量單元、數(shù)據(jù)拼接與合并單元、空間數(shù)據(jù)三維建模單元和運行狀態(tài)判斷單元；所述掃描控制單元分別與所述激光發(fā)射器和CCD相機連接，并發(fā)出開始或停止掃描的指令；所述數(shù)據(jù)存儲單元與所述CCD相機連接，存儲被檢測設備的點云數(shù)據(jù)；所述距離量測單元檢測被檢測設備的三維坐標；所述數(shù)據(jù)拼接與合并單元連接被檢測設備表面的點云數(shù)據(jù)，構成不規(guī)則三角網立體模型或規(guī)則格網立體模型；所述空間數(shù)據(jù)三維建模單元從模型中提取三維特征因子，構建出被檢測設備的三維模型；所述運行狀態(tài)判斷單元比對被檢測設備的數(shù)據(jù)及狀態(tài)。
[0015]其中，所述濾光鏡為紅色濾光鏡，通過的光的波長為600?700納米。
[0016]其中，所述被檢測設備包括架空線和桿塔。
[0017]其中，所述巡檢裝置設置在無人機上。
[0018]其中，所述無人機為四旋翼無人機，包括:機體、動力系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)。
[0019]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型達到的有益效果是:
[0020]1、本實用新型提供的具有3D掃描功能的巡檢裝置，可形成被檢測設備不同角度的三維立體圖像及其尺寸數(shù)據(jù)，有利于判斷電力設備的運行狀態(tài)。
[0021]2、本實用新型提供的具有3D掃描功能的巡檢裝置，可以全方位、清晰、準確、快捷的檢測故障，保證輸電線路的正常運營。
[0022]3、本實用新型提供的具有3D掃描功能的巡檢裝置，結構簡單、操作方便、極大提高了工作效率。
[0023]4、本實用新型提供的具有3D掃描功能的巡檢裝置，極大節(jié)約了人力成本，并可對故障點準確定位。
[0024]5、本實用新型提供的具有3D掃描功能的巡檢裝置，采用兩臺為90度夾角設置的CCD相機，對被檢測設備的數(shù)據(jù)采集更加全面準確。
[0025]6、本實用新型提供的具有3D掃描功能的巡檢裝置，采用紅色濾光鏡，可以去除環(huán)境雜質，使被檢測設備的成像效果更佳。
【專利附圖】

【附圖說明】[0026]圖1是:本實用新型提供的具有3D掃描功能的巡檢裝置結構原理圖；
[0027]圖2是:本實用新型提供的具有3D掃描功能的巡檢裝置結構框圖；
[0028]圖3是:本實用新型提供的搭載具有3D掃描功能的巡檢裝置的無人機示意圖；
[0029]圖4是:本實用新型提供的架空線的斷股導線正視圖；
[0030]圖5是:本實用新型提供的架空線的正常導線剖視圖；
[0031]圖6是:本實用新型提供的架空線的斷股導線剖視圖；
[0032]其中:1、激光發(fā)射器；2、被檢測設備；3、濾光鏡；4、C⑶相機；5、PC存儲處理器；6、無人機；7、具有3D掃描功能的巡檢裝置；8、內層柱形鋼芯；9、導線油膏填充物；10、次外層階梯形鋁線；11、外層柱形鋁線。
【具體實施方式】
[0033]為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。
[0034]本實施例以具有3D掃描功能的巡檢裝置為例，如圖1所示，本實用新型實施例提供的具有3D掃描功能的巡檢裝置包括:激光發(fā)射器1、濾光鏡3、(XD相機4和PC存儲處理器5 ;濾光鏡3為紅色濾光鏡，通過的光的波長為600?700納米，(XD相機4的色彩深度大于等于24位，像素大于等于640X480，焦距為38?24mm，視角為60?84度，濾光鏡3設置在(XD相機4的鏡頭處，激光發(fā)射器1和(XD相機4分別與PC存儲處理器5連接；激光發(fā)射器1通過PC存儲處理器5發(fā)出的指令發(fā)射激光束，投影到被檢測設備2上，濾光鏡3用于去除環(huán)境雜質，CCD相機4為兩臺且為90度夾角設置，用于獲取被檢測設備2表面點云數(shù)據(jù)。
[0035]其中，PC存儲處理器5，如圖2所示，包括:掃描控制單元、數(shù)據(jù)存儲單元、距離測量單元、數(shù)據(jù)拼接與合并單元、空間數(shù)據(jù)三維建模單元和運行狀態(tài)判斷單元；掃描控制單元對激光發(fā)射器1和CCD相機4發(fā)出開始或停止掃描的指令；數(shù)據(jù)存儲單元用于存儲CCD相機4獲得的點云數(shù)據(jù)；距離量測單元采用三角形測量原理得到被檢測設備2的景深，并根據(jù)得到的景深，解算出被檢測設備2的三維坐標；數(shù)據(jù)拼接與合并單元用于連接被檢測設備2表面點云數(shù)據(jù)，構成不規(guī)則三角網立體模型或規(guī)則格網立體模型；空間數(shù)據(jù)三維建模單元用于從點云模型中提取三維特征因子后，構建出被檢測設備2的三維模型；運行狀態(tài)判斷單元用于比對被檢測設備2的數(shù)據(jù)及狀態(tài)，判斷被檢測設備2是否存在安全隱患，并根據(jù)專家數(shù)據(jù)庫推薦解決方法。
[0036]其中，具有3D掃描功能的巡檢裝置7搭載在無人機6上，如圖3所示，無人機6為四旋翼無人機。
[0037]其中，被檢測設備2包括架空線和桿塔，如圖4至圖6所示，通過圖5所示的正常導線切面的標準數(shù)據(jù)與圖6所示的斷股導線切面的數(shù)據(jù)比較，即可得知斷股導線的具體故障。
[0038]本實用新型提供的具有3D掃描功能的巡檢裝置包括下述檢測步驟:
[0039]1、在無人機6上搭載巡檢裝置，設定無人機6的飛行速度為10km/h,無人機6與架空線保持的水平、垂直距離為10-15m，無人機6由起降點起飛，沿架空線路左側上方勻速飛行，巡檢裝置獲得架空線路的左側和上方數(shù)據(jù)；[0040]2、當無人機6靠近桿塔時，無人機6懸停，巡檢裝置保持角度不變對桿塔由上至下進行檢測，檢測完畢后，調整角度使無人機6方向左轉90度，巡檢裝置由下至上進行檢測，獲得桿塔數(shù)據(jù)，無人機6繼續(xù)向前飛行，重復步驟1和2 ;
[0041]3、按照上述步驟對目標線路和桿塔從頭至尾巡檢一次之后，無人機6掉轉方向，返航過程中巡檢裝置繼續(xù)對目標線路和桿塔巡檢，無人機6在返航巡檢架空線線路時沿架空線路右側下方勻速飛行，獲得架空線路的右側和下方數(shù)據(jù)；
[0042]4、返航無人機6靠近桿塔時無人機6懸停，保持角度不變，巡檢裝置對桿塔由上至下進行檢測，檢測完畢后，調整角度使無人機6方向左轉90度，巡檢裝置由下至上進行檢測，獲得桿塔數(shù)據(jù)，無人機6繼續(xù)向前飛行，重復步驟3和4 ;
[0043]5、無人機6返回起點，即為完成了一次巡檢任務，根據(jù)被檢測設備2投運初期的圖像數(shù)據(jù)庫，將其作為比對標準，對每次巡檢所獲得的被檢測設備2的圖像及數(shù)據(jù)與標準值進行比對，從而發(fā)現(xiàn)被檢測設備2的安全缺陷。
[0044]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種具有3D掃描功能的巡檢裝置，所述裝置用于檢測輸電線路缺陷的設備，包括:激光發(fā)射器、濾光鏡和CCD相機；其特征在于，呈夾角設置的所述CCD相機分別設有所述濾光鏡，所述激光發(fā)射器和CCD相機分別與PC存儲處理器連接。
2.如權利要求1所述的具有3D掃描功能的巡檢裝置，其特征在于，所述CCD相機的色彩深度大于等于24位，像素大于等于640X480，焦距為38?24mm，視角為60?84度。
3.如權利要求1所述的具有3D掃描功能的巡檢裝置，其特征在于，所述CCD相機為兩臺，其夾角為90度。
4.如權利要求1所述的具有3D掃描功能的巡檢裝置，其特征在于，被檢測設備包括架空線和桿塔。
5.如權利要求1所述的具有3D掃描功能的巡檢裝置，其特征在于，所述濾光鏡為紅色濾光鏡，通過的光的波長為600?700納米。
6.如權利要求1所述的具有3D掃描功能的巡檢裝置，其特征在于，所述巡檢裝置設置在無人機上。
7.如權利要求6所述的具有3D掃描功能的巡檢裝置，其特征在于，所述無人機為四旋翼無人機，包括:機體、動力系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)。
【文檔編號】G01N21/88GK203479958SQ201320486961
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權日:2013年8月9日
【發(fā)明者】丁玉劍, 周軍, 李慶峰, 廖蔚明, 彭英杰, 姜德喜, 劉玉勝, 謝慶 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院