块发送到上位机，上位机可通过图像合成模块(OSD)连接图像接收模块和无线接收模块。
[0031]如图4所示，多轴飞行器机架I包括螺旋桨1.1、无刷电机1.2、机臂1.3、飞行器支架1.4、上承载板1.5和下承载板1.6 ;多轴飞行器支架1.4的各个机臂1.3上均安装有无刷电机1.2，无刷电机1.2输出轴连接螺旋桨1.1，飞行器支架1.4中心装有分为上、下两层的上承载板1.5和下承载板1.6，上承载板1.5上为上层承载空间，下承载板1.6上为下层承载空间。
[0032]如图2和图3所示，飞行器飞行控制单元7、PMU电源管理单元8均安装于上承载板1.5上，所述的超声波探测器4、锂电池5、PCMS收发模组6与气压计9、陀螺仪10均安装在下承载板1.6上，所述的飞行器云台机构2与中继器11均固定悬挂在下承载板1.6底面。电调3可分别捆绑于飞行器的机臂1.3上。
[0033]如图所示，本实用新型的两个飞行器可以是四轴、六轴或者八轴的飞行器，及多轴飞行器机架I可以是四旋翼、六旋翼或者八旋翼的结构。飞行器多轴云台为可360°旋转的云台。
[0034]如图5所示，本实用新型的具体实施过程如下:
[0035]具体实施中，飞控可采用带有GPS模块的Naza V2飞控，PCMS收发模组采用WFR06s、遥控器采用WFT07，陀螺仪采用Enc03，中继器可采用主要由stm32单片机和24101组成的中继器。
[0036]I)对实施例所拍摄的烟囱进行实地考察，其烟囱内部钢套直径为7米；
[0037]2)在距离烟囱直线距离约50米位置处飞手操控带有中继器的中继飞行器起飞，经过4分45秒中继飞行器到达指定位置，高度250米(烟囱高度240米)，由于在240米的高空具有2m的振幅，通过摄像头锁定烟囱顶端，并根据图像处理获得偏差值，通过给单片机发送指令微调中继飞行器的位置，并确保飞行器位置固定，之后中继飞行器经过悬停、下落最终降落在烟囱顶端；
[0038]3)在距离烟囱直线距离约50米位置处飞手操控另一架装备有气压计、陀螺仪、360°控制云台、摄像头、照明灯的视频拍摄飞行器起飞，视频拍摄飞行器的正视图、俯视图以及其机架俯视图如图1、图2、图3所示；
[0039]4)经过4分35秒视频拍摄飞行器到达指定位置，高度为250米，位于烟囱内部钢套圆心位置处的上空，由于钢套对无线信号具有屏蔽作用，因此视频拍摄飞行器鱼上位机之间的通信由直接传输切换至由中继飞行器装备的中继器实现两者之间的通信，从而确保视频拍摄飞行器正常工作；
[0040]5)切换完成后，飞手操控视频拍摄飞行器缓慢降落进入烟囱钢套内部，将摄像头所配备的照明灯亮起，开始视频拍摄工作，利用无线传输经中继飞行器装备的中继器将数据传送至位于烟囱外部地面的上位机，其中传输的数据包括:视频拍摄飞行器拍摄的烟囱腐蚀内壁情况视频、四路超声波所测的视频拍摄飞行器距离烟囱内壁的距离、气压计所测视频拍摄飞行器距离地面高度、陀螺仪所测视频拍摄飞行器在空中的姿态角，同时，所拍摄视频保存至视频拍摄飞行器所携带的存储器内，视频拍摄飞行器各部件的连接方式示意图如图5所示；
[0041]6)当视频拍摄飞行器悬停在烟囱内进行拍摄工作时，360°控制云台带动摄像头转动从而实现360°拍摄，拍摄完成后，飞手控制视频拍摄飞行器下降80cm进行下一段视频拍摄，同时飞手要时刻注意视频拍摄飞行器上各个传感器传送到上位机的数据，通过观察上位机接收到的数据推测视频拍摄飞行器在钢套内部的位置情况来控制飞行器；
[0042]7)当视频拍摄飞行器靠近烟钢套壁I米以内时，单片机屏蔽遥控器信号，飞行器进入自动控制状态，单片机根据飞行器的位置情况控制飞行器回到钢套中间位置，稳定之后单片机重新接受遥控器信号；
[0043]8)待视频拍摄完成后，飞手通过遥控器控制视频拍摄飞行器飞出烟囱内部，飞手要时刻注意视频拍摄飞行器上各个传感器传送到上位机的数据，通过观察上位机接收到的数据推测视频拍摄飞行器在钢套内部的位置情况来控制飞行器，最终停落到烟囱外部地面；
[0044]9)待视频拍摄飞行器降落之后，飞手控制中继飞行器起飞，缓缓降落到烟囱外部地面，从而视频拍摄工作结束；
[0045]10)工作人员根据视频拍摄飞行器传输至上位机的视频以及存储器内存储的视频检测烟囱内壁腐蚀情况；
[0046]由此可见，本实用新型通过两架多轴飞行器与上位机之间的通信实现，中继飞行器停于烟囱顶端起桥梁作用，使得烟囱内部的视频拍摄飞行器与上位机之间能够利用中继飞行器所携带的中继器实现相互通信，将视频传输至上位机并保存，从而实现无线视频监控。
[0047]通过本实用新型对烟囱钢套内部的腐蚀情况进行拍摄能够不仅节约检测的成本，更重要的是能够规避由人工拍摄所带来的风险，给工业生产带来更高的安全性和可靠性，同时也将多轴飞行器的应用领域扩展至烟囱内壁检测领域。
【主权项】
1.一种基于飞行器的烟囱内壁腐蚀情况无线视频监控设备，其特征在于:包括中继飞行器、视频拍摄飞行器和PC上位机； 中继飞行器和视频拍摄飞行器均包括:多轴飞行器机架(I)、飞行器云台机构(2)、电调(3)、超声波探测器(4)、锂电池(5)、飞行器飞行控制单元(7)、PMU电源管理单元(8)、气压计(9)、陀螺仪(10)以及PCMS收发模组(6)及其配套遥控器，飞行器云台机构(2)、电调(3)、超声波探测器(4)、锂电池(5)、飞行器飞行控制单元(7)、PMU电源管理单元(8)、气压计(9)、陀螺仪(10)和PCMS收发模组(6)均安装在多轴飞行器机架(I)上；多轴飞行器机架(I)旋翼的各个电机经电调(3)连接飞行器飞行控制单元(7)，四个用于探测飞行器与烟囱内壁之间距离的超声波探测器(4)分别安装在多轴飞行器机架(I)的四边侧面，超声波探测器(4)用于探测飞行器与烟囱内壁之间距离，气压计(9)用于检测飞行器距离地面高度，陀螺仪(10)用于检测飞行器空中姿态角；飞行器飞行控制单元(7)分别与气压计(9)、陀螺仪(10)、PCMS收发模组(6)、飞行器云台机构(2)和四个超声波探测器(4)连接，锂电池(5)经PMU电源管理单元(8)与飞行器飞行控制单元(7)连接供电； 中继飞行器的多轴飞行器机架(I)上还装有用于飞行控制视频拍摄飞行器的中继器(II)，中继飞行器直接与地面的上位机和遥控器连接，视频拍摄飞行器经中继飞行器上的中继器(11)连接地面的上位机和遥控器。
2.根据权利要求1所述的一种基于飞行器的烟囱内壁腐蚀情况无线视频监控设备，其特征在于:所述的中继飞行器和视频拍摄飞行器的飞行器云台机构(2)均包括飞行器多轴云台、摄像机、图像发送模块和位于地面的图像接收模块，摄像机安装在飞行器多轴云台上，飞行器多轴云台固定在多轴飞行器机架(I)上，飞行器多轴云台连接到飞行器飞行控制单元(7)0
3.根据权利要求2所述的一种基于飞行器的烟囱内壁腐蚀情况无线视频监控设备，其特征在于:所述的中继飞行器中，遥控器向中继飞行器发出的飞行控制信号经PCMS收发模组(6)发送到飞行器飞行控制单元(7)，中继飞行器的飞行数据信号由飞行器飞行控制单元(7)发出经PCMS收发模组(6)和地面的无线接收模块发送上位机，摄像机的图像信号依次经图像发送模块和地面的图像接收模块发送到上位机。
4.根据权利要求2所述的一种基于飞行器的烟囱内壁腐蚀情况无线视频监控设备，其特征在于:所述的视频拍摄飞行器中，遥控器向视频拍摄飞行器发出的飞行控制信号依次经中继飞行器上的中继器(11)、PCMS收发模组(6)发送到飞行器飞行控制单元(7)，视频拍摄飞行器的飞行数据信号由飞行器飞行控制单元(7)发出依次经PCMS收发模组(6)、中继器(11)、地面的无线接收模块发送到上位机，摄像机的图像信号依次经图像发送模块、中继器(11)和地面的图像接收模块发送到上位机。
5.根据权利要求1?4任一所述的一种基于飞行器的烟囱内壁腐蚀情况无线视频监控设备，其特征在于:所述的多轴飞行器机架(I)包括螺旋桨(1.1)、无刷电机(1.2)、机臂(1.3)、飞行器支架(1.4)、上承载板(1.5)和下承载板(1.6);多轴飞行器支架(1.4)的各个机臂(1.3)上均安装有无刷电机(1.2)，无刷电机(1.2)输出轴连接螺旋桨(1.1)，飞行器支架(1.4)中心装有分为上、下两层的上承载板(1.5)和下承载板(1.6)。
6.根据权利要求5所述的一种基于飞行器的烟囱内壁腐蚀情况无线视频监控设备，其特征在于:所述的飞行器飞行控制单元(7)、PMU电源管理单元(8)均安装于上承载板(1.5)上，所述的超声波探测器(4)、锂电池(5)、PCMS收发模组(6)、气压计(9)和陀螺仪(10)均安装在下承载板(1.6)上，所述的飞行器云台机构(2)与中继器(11)均固定悬挂在下承载板(1.6)底面。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于飞行器的烟囱内壁腐蚀情况无线视频监控设备。包括中继飞行器、视频拍摄飞行器和PC上位机；中继飞行器停于烟囱顶端起桥梁作用，使得烟囱内部的视频拍摄飞行器与上位机之间能够利用中继飞行器所携带的中继器实现相互通信，将视频传输至上位机并保存，从而实现无线视频监控。本实用新型不仅能够节约烟囱钢套内部的腐蚀检测的成本，而且能够规避由人工拍摄所带来的风险，给工业生产带来更高的安全性和可靠性，同时也将飞行器的应用领域扩展至烟囱内壁检测领域。
【IPC分类】B64D47-08, H04N7-18
【公开号】CN204465733
【申请号】CN201520048134
【发明人】冯逸骅, 郑恩辉, 谢敏, 富雅琼, 孙坚
【申请人】中国计量学院
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年1月23日