一种可搭载于无人机的三目视觉电力线巡检装置的制作方法

本实用新型属于电力线巡检领域，尤其涉及一种可搭载于无人机的新型三目视觉电力线巡检装置。

背景技术：

无人机作为采集信息的工具，在军事，电力，工业等很多领域有着广泛的应用。特别是在电力线巡检中，无人机可以从俯视角度准确地完成信息采集工作。当前的巡检无人机大多安装一个或者两个摄像头，且基线距固定，无法准确定位故障区域的位置及面积。工作人员需手动调节相机的位置，才可获得完整的图像。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决现有技术中传统固定基线距的多视觉系统灵活性低的问题，提供一种携带方便，易于安装的三目视觉电力线巡检装置。

为了实现上述目的，本实用新型提出一种可搭载于无人机的三目视觉电力线巡检装置，包括三个可伸缩滑轨，其特征在于：所述三个可伸缩滑轨设置于同一平面，三个可伸缩滑轨的一端均固定连接于中心连接轴，另一连接杆同时与中心连接轴连接，连接杆与三个可伸缩滑轨所在平面相垂直布置。

前述的一种可搭载于无人机的三目视觉电力线巡检装置，其特征在于：三个可伸缩滑轨分别与中心连接轴通过螺丝连接。

前述的一种可搭载于无人机的三目视觉电力线巡检装置，其特征在于：所述三个可伸缩滑轨两两成120°夹角布置。

前述的一种可搭载于无人机的三目视觉电力线巡检装置，其特征在于：每个可伸缩滑轨包括三阶，第二阶滑轨安装于第一阶滑轨内侧,第三阶滑轨安装于第二阶滑轨内侧。

所述第二阶滑轨与第一阶滑轨之间钢珠式滑动连接，所述第三阶滑轨与第二阶滑轨之间钢珠式滑动连接。

第一阶滑轨、第二阶滑、第三阶滑轨的靠近中心连接轴一端均设置有限位装置，用于滑轨的滑动时限位。

前述的一种可搭载于无人机的三目视觉电力线巡检装置，其特征在于：可伸缩滑轨每一阶上设置有刻度。

前述的一种可搭载于无人机的三目视觉电力线巡检装置，其特征在于：每个可伸缩滑轨远离中心连接轴的另一端设置有橡胶防滑脚垫。

前述的一种可搭载于无人机的三目视觉电力线巡检装置，其特征在于：一个红外相机和两个双目可见光相机分别安装于三个可伸缩滑轨上。相机所处位置可直接通过滑轨表面刻度读出，便于进行设备位移精度的校正，其中两个可见光相机可替换不同焦距的镜头。

本实用新型提出的一种可搭载于无人机的三目视觉电力线巡检装置，有益效果在于，解决了传统固定基线距的多视觉系统灵活性低的问题，携带方便，易于安装。同时可根据检测区域的位置、面积大小自适应改变三个摄像机的位置，从而控制三个相机之间基线距的自动改变，这在一定程度上摆脱了物体状态的限制，通用性好。

附图说明

图1为本实用新型三目视觉装置的结构示意图；

图2为本实用新型可伸缩滑轨设计示意图；

图3为本实用新型可伸缩滑轨结构示意图；

图4为本实用新型三目视觉装置的工作原理图；

图5为本实用新型地面处理模块工作流程图；

图中，1可伸缩滑轨，2刻度，3中心连接轴，4可拆卸螺丝接口，5连接杆，6 可见光相机一，7可见光相机二，8红外相机，9橡胶防滑脚垫，10钢珠，11第一阶滑轨，12第二阶滑轨，13第三阶滑轨。

具体实施方式

下面将参考附图，并结合实施例，详细说明本实用新型。

如图1所示，包括三个可伸缩滑轨，其特征在于：所述三个可伸缩滑轨设置于同一平面，三个可伸缩滑轨的一端均固定连接于中心连接轴3，另一连接杆 5同时与中心连接轴3连接，连接杆5与三个可伸缩滑轨所在平面相垂直布置。三个可伸缩滑轨分别与中心连接轴通过螺丝连接。连接杆用于和无人机云台相连。

所述三个可伸缩滑轨两两成120°夹角布置。

每个可伸缩滑轨包括三阶，如图2所示，第一阶滑轨至第三阶滑轨宽度依次减小，第二阶滑轨12安装于第一阶滑轨11内侧,第三阶滑轨13安装于第二阶滑轨内侧。所述第二阶滑轨与第一阶滑轨之间钢珠式滑动连接，所述第三阶滑轨与第二阶滑轨之间钢珠式滑动连接。第一阶滑轨、第二阶滑轨、第三阶滑轨的靠近中心连接轴一端均设置有限位装置，用于滑轨的滑动时限位。限位装置在滑轨的端部，分别在图2的(1)(2)(3)处，使得第一二阶滑轨、第二三阶滑轨相连接，用于滑轨滑动时的限位。每个可伸缩滑轨远离中心连接轴的另一端设置有橡胶防滑脚垫9。

三个相机分别为一个红外相机8、可见光相机一6、可见光相机二7，分别安装于每个可伸缩滑轨上。相机焦距固定，可搭载不同类型的相机，满足不同应用场景下的功能需求。

三个可伸缩滑轨由轻质铝合金材料制成。其长度根据无人机大小、相机之间的位置关系自由伸缩，如图3所示，第二阶滑轨与第一阶滑轨之间安装有高精度钢珠10，第三阶滑轨与第二阶滑轨之间安装有高精度钢珠10，采用圆钢轴镶嵌技术，使相机滑动时更加顺畅。

每个可伸缩滑轨表面均标有刻度，用于检验滑轨位移的准确性，精确记录相机位置。

本实用新型的三目视觉电力线巡检装置共设置有3个伺服电机，安装于图1 中心连接轴3处，体积小，由无人机负载电源为伺服电机供电，每个伺服电机与对应可伸缩滑轨上的相机通过螺杆连接，当电机收到指令时，则牵引相机滑动至相应位置。

如图2所示，所述可伸缩滑轨一共有三阶，最外层一阶长25cm,其余两阶长度分别为15cm、10cm，故可测相机离中心点距离范围为0-45cm，两相机之间的基线距范围为0-78cm。所述可伸缩滑轨表面刻度用来检验滑轨位移的准确度，从而实现装置使用前的检验校正，在无人机巡检之前，通过地面处理模块输入的参数值与伺服电机控制的滑轨移动距离作比较，判断其是否一致，旨在为后续提供精确的相机位置信息。

如图4所示，本实用新型三目视觉装置的工作流程为：首先由地面处理模块发送指令，控制装置相机开始拍摄。相机将拍摄图像信息传送入无线传输模块，由无线传输模块将拍摄信息发送至地面处理模块进行视场范围判断，自动计算三目相机基线距需调整的参数，工作人员可通过地面显示模块实时查看相机当前的位置信息。通过地面处理模块对图像的分析，向控制模块发送指令，产生的控制信号作用到伺服电机上，由伺服电机牵引滑轨，从而实现三相机位置的实时可调控制，获取完整目标图像。

所述电源模块，设置不同电源分别给控制模块、无线传输模块、红外相机及双目可见光相机供电，保证电源供应的独立性。

所述无线传输模块为无人机高清数字图传，其清晰度高，功耗低，易实现图像压缩及远距离传输，传输距离高达几千公里。在设备端的USB端口插入一个4G dongle，实现两个4G卡和一个有线网络的三网聚合传输。采集过程中图像分辨率达1080p，每小时消耗约900M流量，采用H.265图像压缩技术，提高效率，节省存储空间。它将采集到的红外及可见光图像传输至地面处理模块，确定各相机的位置，再将调节后的参数信息传送至控制模块。

所述地面处理模块通过无线传输模块接收电力线场景图像序列，制作正负样本数据集，其中正样本图像中包含间隔棒，负样本图像中不包含间隔棒，对正负样本提取HOG特征，训练SVM分类器。检测开始前，调节红外相机与双目可见光相机的相对位置，当双目可见光相机的位置发生变化时，红外相机的位置随之变化，保证红外相机可获得与可见光相机基本一致的视场范围。在检测过程中，如图5所示，地面处理模块接收实时拍摄的左右目拼接图像I后，利用滑窗在图像I上滑动，对滑窗内图像块提取HOG特征并利用训练好的分类器确定间隔棒在图像中的位置，进一步可以确定图像中所包含的间隔棒数量n。当n＜2 时，表明双目可见光相机的视场过小，此时通过分别增大双目相机离中心点的距离慢慢调大基线距，调节过程中步幅设置为1cm；当n＝2时，表明双目可见光相机的视场合适，应停止调节基线距；当n＞2时，表明双目可见光相机的视场过大，此时通过分别减小双目相机离中心点的距离慢慢减小基线距，调节过程中步幅设置为1cm。

所述地面显示模块可供地面工作人员实时查看相机当前的位置信息，通过指示灯闪烁的不同颜色来判断间隔棒个数，当红色指示灯闪烁时，表明n＞2，当黄色指示灯闪烁时，表明n＜2，绿色指示灯闪烁时，表明n＝2，进一步得知当前视场是否满足需求。界面主要显示参数为各相机与中心点之间的距离、相机之间的基线距，单位为厘米。

所述控制模块为PLC控制模块，包括CPU、存储器、I/O口。将无线传输模块发送的各个参数信息经过CPU内部的逻辑处理后，PLC采用C语言将控制内容写入存储器，并产生一个控制信号作用到伺服电机上，由伺服电机牵引滑轨，自动改变相机的基线距，实现三相机位置的实时可调控制，进而获取完整目标图像。

以上的实施例仅是用来说明本实用新型，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型的基本原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进都应当视为本实用新型的保护范围。