一种红外成像固定翼巡检无人机的制作方法

本实用新型涉及巡检无人机技术领域，特别涉及一种红外成像固定翼巡检无人机。

背景技术：

随着电网建设的不断加快，2016年百色供电局所辖输电线路已达3894.88 公里，输电线路的运行管理工作量越来越大，加之输电线路野外巡线作业点多、面广和地理环境的复杂性，增加了作业的难度及危险性。

受杆塔高度、复杂地形、人员状况等因素影响，输电线路巡线工作传统上主要靠巡视人员目测观察，可是很多线路仅靠巡线员用望远镜巡查，无法找到确切的故障点，常规地面巡视，往往受天气、光线、观测角度等影响，即使借助望远镜在地面也无法看清杆塔顶端存在的细小重要部件缺陷。同时，线路范围大、里程长、通道走廊环境复杂、人工巡线劳动强度大、人工处理故障增多、应急抢修难度增加、成本高；而且近年来，接连发生的冰雪、水土流失、山体滑坡、洪涝、泥石流和地震等自然灾害，使部分地区电网系统及交通道路设施遭到严重破坏，电网应急系统受到了空前的考验，传统的应急抢修及巡检手段不能及时全面地获取电网受灾情况，为后方的决策者提供信息支持，巡视手段落后，对于保证电网的安全运行极为不利。

技术实现要素：

本实用新型提供一种红外成像固定翼巡检无人机，解决现有技术中输电线路巡检操作复杂，劳动强度大，故障巡检可靠性差的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种红外成像固定翼巡检无人机，包括：固定翼无人机以及设置在所述固定翼无人机上的高速航拍相机、摄像机以及红外成像仪；

所述高速航拍相机、所述摄像机以及所述红外成像仪与所述固定翼无人机的飞行控制器相连，通过所述飞行控制器与地面站通信；

所述摄像机通过遥控云台固定在所述固定翼无人机的机身上；所述遥控云台与所述飞行控制器相连；

所述高速航拍相机以及所述红外成像仪通过吊舱固定在所述固定翼无人机的机身下部；

所述固定翼无人机的机身上设置垂直起降结构；所述垂直起降结构包括：

第一悬臂以及设置在所述第一悬臂两端的第一旋翼；

第二悬臂以及设置在所述第二悬臂两端的第二旋翼；

所述第一悬臂以及所述第二悬臂分别固定在固定翼无人机的固定翼上；

其中，所述第一旋翼和所述第二旋翼运转产生升力或者阻力，拉动固定翼无人机机身上升、下降或者悬停。

进一步地，所述无人机还包括：无线验电器；

所述无线验电器固定在所述固定翼无人机上，与所述飞行控制器相连，并通过所述飞行控制器与所述地面站通信。

进一步地，所述无线验电器包括：验电器支架以及设置在其内部的电场传感器以及验电控制器；

所述电场传感器与所述验电控制器相连；

所述验电控制器与所述无人机的飞行控制器相连，与所述固定翼无人机的地面站通信。

进一步地，所述电场传感器上设置一感应探针；所述感应探针超出所述固定翼无人机的螺旋桨范围。

进一步地，所述感应探针包括：探针旋转基座以及针杆；

所述旋转基座固定在所述验电器支架上；

所述针杆固定在所述旋转基座上，并与所述电场传感器相连。

进一步地，所述针杆的杆身为可伸缩杆身。

进一步地，所述验电器支架包括：支架本体以及连接在其与无人机之间的快拆连接件；

所述支架本体通过所述快拆连接件与所述固定翼无人机的机身固定相连。

进一步地，所述吊舱包括：快拆连接件副，所述快拆连接件副的第一连接部用于固定在机身上，所述快拆连接件副的第二连接部锁紧在所述第一连接部上；

第一旋转体，所述第一旋转体转动地固定在所述第二连接部上，可在水平面内转动；

第二旋转体，所述第二旋转体转动地固定在所述第一旋转体上，与所述第一旋转体枢转连接，可在第一竖直面内转动；

第三旋转体，所述第三旋转体嵌于所述第二旋转体内，与所述第二旋转体枢转连接，可在第二竖直面内转动；

摄像装置，所述摄像装置固定在所述第三旋转体内，跟随所述第三旋转体移动，调整第二竖直面内拍摄角度；跟随所述第二旋转主体移动，调整第一竖直面内的拍摄角度；跟随所述第一旋转主体移动，调整水平面内的拍摄角度；

吊舱控制电路，分别与所述第一旋转体、第二旋转体、第三旋转体以及所述摄像装置相连；固定在所述第二连接部上；

其中，所述第一竖直面与所述第二竖直面相互垂直。

进一步地，所述第一旋转体包括：

支撑壳体，所述支撑壳体转动地固定在所述第二连接部上；所述第二旋转体转动地固定在所述支撑壳体上；

第一驱动件，所述第一驱动件连接在所述第二连接部与所述支撑壳体间，用于驱动所述支撑壳体转动，并与所述吊舱控制电路相连；

所述支撑壳体包括：

第一转动端，所述第一转动端转动地连接在所述第二连接部上，所述第一驱动件的固定端和转动端分别与所述第一转动端和所述第二连接部相连；

第二转动端，所述第二转动端与所述第二旋转体活动连接；所述第二旋转体可相对于所述支撑壳体，在所述第一竖直面内转动；

过渡连接部，所述过渡连接部连接在所述第一转动端和所述第二转动端之间；

所述第二旋转体包括：

外壳体，所述外壳体转动地固定在所述第二转动端；所述第三旋转体固定在所述外壳体上；

第二驱动件，所述第二驱动件连接在所述第二转动端与所述外壳体间，用于驱动所述外壳体转动，并与所述吊舱控制电路相连；

所述外壳体呈空心球状结构；包括：

位于所述球状结构顶部的第二驱动件连接部，转动的连接在所述第二转动端上，所述第二驱动件的转动端和固定端分别与用所述第二转动端以及所述第二驱动连接部相连；

位于所述球状结构的侧面相对设置的旋转支撑臂，用于连接支撑所述第三旋转体；

其中，所述第三旋转体与所述旋转支撑臂枢转连接，用于相对于所述外壳体转动，以调整第二竖直平面内的拍摄角度；

所述第三旋转体包括：

内壳体，所述内壳体转动地固定在所述旋转支撑臂上，可相对所述外壳体，在所述第二竖直面内转动；

第三驱动件，所述第三驱动件连接在所述旋转支撑臂与所述内壳体间，用于驱动所述内壳体转动，并与所述吊舱控制电路相连；

所述内壳体呈空心球状结构；

所述摄像装置固定在所述内壳体内；

所述内壳体一侧，与所述旋转支撑悬臂连接处设置第三驱动件连接部，用于固定连接所述第三驱动件；

所述内壳体另一侧，与所述旋转支撑悬臂连接处设置与所述旋转支撑臂活动连接的转轴，嵌于所述旋转支撑悬臂内；

所述内壳体包括：前盖以及与之匹配的后盖；

所述前盖上开设设备窗口。

进一步地，所述吊舱控制电路包括：控制电路以及固定结构；

所述控制电路固定在所述固定结构里，分别与所述飞行控制器、所述第一旋转体、所述第二旋转体以及第三旋转体相连；

所述固定结构设置在所述第二连接部件以及所述支撑壳体之间，所述支撑壳体转动地与所述固定结构相连。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的红外成像固定翼巡检无人机，通过设置固定翼无人机以及设置在所述固定翼无人机上的高速航拍相机、摄像机以及红外成像仪；实现无人机执行输电线路巡检，大幅提升巡检效率；同时通过高速航拍相机和摄像机，实现线路故障拍摄，并实时通过飞行控制器反馈巡检信息；通过红外成像仪，利用红外可见光技术发现存在于高压输电线路上难以发现的热致故障隐患和外部缺陷，从而大幅提升巡检可靠性和针对性。通过设置无线验电结构，能够一定程度上在复杂线路和环境下实现，避让输电线路，提升无人机的安全性。通过相互独立的水平面内转动地第一旋转体、第一竖直面内转动地第二旋转体以及第二竖直面内转动地第三旋转体，实现三个相互垂直面内的拍摄角度调整，简化了旋转结构，从而减重的同时，使得拍摄控制操作流畅，高效。垂直起降固定翼无人机，通过第一和第二旋翼产生升力或者阻力，通过第一悬臂和第二悬臂作用在固定翼上，从而能够革新固定翼无人机的起降模式；具体来说，当起飞时，能够通过起降结构将飞机拉升到一定高度，在通过其自带的动力结构，产生水平推力，拉动飞机在空中滑行起飞，进入稳定飞行；在下降时，通过第一和第二旋翼产生的阻力拉动机身自高处，稳定下降，直至稳定落地，避免了机身硬着陆造成的机身和搭载设备的损伤，大大降低了降落事故的风险；从而大幅简化了其起降操作所需要的硬件和软件条件，例如，克服了起降地理环境的限制，或者弹射设备的需求。

进一步地，通过支撑壳体、内壳体和外壳体的框架结构配合设计，使得吊舱的整体结构分成三个大的部分，实现功能独立的同时，结构也清晰简化，使得功能流畅可靠，重量也大幅降低。

进一步地，通过快拆连接件副建吊舱与机身的可靠连接，大幅简化了吊舱的固定连接机构，使得重量大幅减轻的同时，也使得角度调整操作的不稳定因素减少。

附图说明

图1为本实用新型提供的无线验电器结构示意图；

图2为本实用新型提供的吊舱结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种红外成像固定翼巡检无人机，解决现有技术中输电线路巡检操作复杂，劳动强度大，故障巡检可靠性差的技术问题；达到了提升巡检效率，故障筛查性能，可靠性的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参见图1和图2，一种红外成像固定翼巡检无人机，包括：固定翼无人机以及设置在所述固定翼无人机上的高速航拍相机、摄像机以及红外成像仪；

所述高速航拍相机、所述摄像机以及所述红外成像仪与所述固定翼无人机的飞行控制器相连，通过所述飞行控制器与地面站通信；

所述摄像机通过遥控云台固定在所述固定翼无人机的机身上；所述遥控云台与所述飞行控制器相连；

所述高速航拍相机以及所述红外成像仪通过吊舱固定在所述固定翼无人机的机身下部。

通过高速航拍相机以及所述红外成像仪，实时拍摄输电线路的状况，并利用红外可见光技术发现存在于高压输电线路上难以发现的热致故障隐患和外部缺陷，从而大幅提升巡检可靠性和针对性。

所述固定翼无人机的机身上设置垂直起降结构；所述垂直起降结构包括：

第一悬臂以及设置在所述第一悬臂两端的第一旋翼；

第二悬臂以及设置在所述第二悬臂两端的第二旋翼；

所述第一悬臂以及所述第二悬臂分别固定在固定翼无人机的固定翼上；

其中，所述第一旋翼和所述第二旋翼运转产生升力或者阻力，拉动固定翼无人机机身上升、下降或者悬停。

垂直起降固定翼无人机，通过第一和第二旋翼产生升力或者阻力，通过第一悬臂和第二悬臂作用在固定翼上，从而能够革新固定翼无人机的起降模式；具体来说，当起飞时，能够通过起降结构将飞机拉升到一定高度，在通过其自带的动力结构，产生水平推力，拉动飞机在空中滑行起飞，进入稳定飞行；在下降时，通过第一和第二旋翼产生的阻力拉动机身自高处，稳定下降，直至稳定落地，避免了机身硬着陆造成的机身和搭载设备的损伤，大大降低了降落事故的风险；从而大幅简化了其起降操作所需要的硬件和软件条件，例如，克服了起降地理环境的限制，或者弹射设备的需求。

所述无人机还包括：无线验电器；所述无线验电器固定在所述固定翼无人机上，与所述飞行控制器相连，并通过所述飞行控制器与所述地面站通信。

所述无线验电器包括：验电器支架以及设置在其内部的电场传感器以及验电控制器；所述电场传感器与所述验电控制器相连；所述验电控制器与所述无人机的飞行控制器相连，与所述固定翼无人机的地面站通信。

所述电场传感器上设置一感应探针；所述感应探针超出所述固定翼无人机的螺旋桨范围。

所述感应探针包括：探针旋转基座以及针杆；所述旋转基座固定在所述验电器支架上；所述针杆固定在所述旋转基座上，并与所述电场传感器相连。

所述针杆的杆身为可伸缩杆身。

所述验电器支架包括：支架本体以及连接在其与无人机之间的快拆连接件；所述支架本体通过所述快拆连接件与所述固定翼无人机的机身固定相连。

通过无线验电结构，实时监测无人机机身周围电场强度，从而避让输电线路，避免无人机碰撞在输电线路上。

所述吊舱包括：快拆连接件副、吊舱控制电路、第一旋转体、第二旋转体、第三旋转体以及摄像装置。

所述快拆连接件副的第一连接部用于固定在机身上，所述快拆连接件副的第二连接部1锁紧在所述第一连接部上；从而建立吊舱与机身的连接接口。

所述第一旋转体转动地固定在所述第二连接部上，可在水平面内转动；即建立第一旋转体相对于机身的水平面内的转动关系，实现水平面内的拍摄角度调整。

所述第二旋转体转动地固定在所述第一旋转体上，与所述第一旋转体枢转连接，可在第一竖直面内转动；从而建立第二旋转体相对于机身在第一竖直平面内的转动关系，实现第一竖直平面内的拍摄角度调整。

所述第三旋转体嵌于所述第二旋转体内，与所述第二旋转体枢转连接，可在第二竖直面内转动；从而建立三旋转体相对于机身在第二竖直平面内的转动关系，实现在第二竖直平面内的拍摄角度调整。需要说明的，所述第一竖直面与所述第二竖直面相互垂直，配合与两者垂直的水平面，从而形成基于三维坐标系内的全角度拍摄。

所述摄像装置以及红外成像仪固定在所述第三旋转体内，跟随所述第三旋转体移动，调整第二竖直面内拍摄角度；跟随所述第二旋转主体移动，调整第一竖直面内的拍摄角度；跟随所述第一旋转主体移动，调整水平面内的拍摄角度。从而实现多角度的图像信息获取。

吊舱控制电路分别与所述第一旋转体、第二旋转体、第三旋转体以及所述摄像装置相连；固定在所述第二连接部上。实现旋转的集中控制，并与机身的飞行控制器相连，从而实现遥控拍摄。

从而通过三个结构简明的旋转体配合完成功能，从而使得吊舱结构简化，动作流畅，降低了复杂程度，从而使得整体重量大幅减轻。

对所述快拆连接件副而言，所述快拆连接件副的第一连接部用于固定在所述机身上，所述快拆连接件副的第二连接部1锁紧在所述第一连接部上；从而形成可靠的快拆固定结构。

当三轴吊舱搭载在机身上时，所述第一旋转体固定在所述第二连接部上，通过快拆连接件副两个连接部锁合，完成固定，拆卸时，只需要打开即可；高效，其结构简单可靠。

一般来说，所述快拆连接件副可选用燕尾槽连接件副；燕尾槽上平固定在机身上，燕尾槽下平与第一旋转体相连。

对所述第一旋转体而言，所述第一旋转体包括：支撑壳体(21、22、 23、24、25)以及第一驱动件11。

具体来说，所述支撑壳体转动地固定在所述第二连接部1上；所述第二旋转体转动地固定在所述支撑壳体上；所述第一驱动件连接在所述第二连接部与所述支撑壳体间，用于驱动所述支撑壳体转动。

对所述支撑壳体而言，所述支撑壳体包括：第一转动端21、第二转动端24以及过渡连接部22。

具体来说，所述第一转动端21转动地连接在所述第二连接部1上，所述第一驱动件11分别与所述第一转动端和所述第二连接部相连；从而所述支撑壳体能够在水平内转动，调整拍摄角度。

确切的讲，所述第一驱动件11的固定端和转动端分别连接在所述第一转动端21和所述第二连接部1上，从而能驱动所述支撑壳体相对于所述第二连接部1和所述机身，在水平面内转动。

所述过渡连接部22连接在所述第一转动端21和所述第二转动端24 之间。

所述第二转动端24与所述第二旋转体活动连接；即第二旋转体转动地固定在所述第二转动端上，从而能够相对于所述支撑壳体转动。实现在获得第一旋转体转动角度的基础上进行二次角度调整。

优选的，为了提升第一旋转体的结构安全性；所述过渡连接部22呈弧形，给所述第二旋转体留下充足的转动空间。同时，设置保护壳23，覆盖在所述支撑壳体上，保护环境雨水等因素的影响。

对所述第二旋转体而言，所述第二旋转体包括：外壳体20以及第二驱动件26。

所述外壳体20转动地固定在所述第二活动端24；可相对于所述第一旋转体和机身转动，即在所述第一竖直平面内转动。

所述第二驱动件26连接在所述第二转动端24与所述外壳体20间，用于驱动所述外壳体20转动。

优选的，在所述第二转动端设置电机盖，保护所述第二驱动件26。

对外壳体20而言，所述外壳体20呈空心球状结构；包括：位于所述球状结构顶部的第二驱动件连接部以及位于所述球状结构的侧面相对设置的旋转支撑臂。

第二驱动件连接部用于固定连接所述第二驱动件；所述第二驱动件连接部转动地固定在所述第二转动端24上；具体来说，所述第二驱动间26 的固定端和转动端分别连接所述第二驱动件以及所述第二转动端24。形成稳定可靠的相对转动结构。

旋转支撑臂用于连接支撑所述第三旋转体；所述第三旋转体与所述旋转支撑臂枢转连接，用于相对于所述外壳体20转动，以调整第二竖直面内的拍摄角度。

对第三旋转体而言，所述第三旋转体包括：内壳体(13和14)和第三驱动件18。

所述内壳体转动地固定在所述旋转支撑臂上，可相对所述外壳体20 转动；即在所述第二竖直面内转动。

所述第三驱动件18连接在所述旋转支撑臂与所述外壳体20间，用于驱动所述内壳体转动。

所述内壳体呈空心球状结构；所述摄像装置19固定在所述内壳体内。

所述内壳体一侧，与所述旋转支撑悬臂连接处设置第三驱动件连接部，用于固定连接所述第三驱动件18；相匹配的，在此旋转支撑臂内侧设置第三驱动件卡槽，与所述第三驱动件连接部分别连接所述第三驱动件18的固定端和转动端；从而建立稳定的受驱转动结构关系。

所述内壳体另一侧，与所述旋转支撑悬臂连接处设置与所述旋转支撑臂活动连接的转轴16，嵌于所述旋转支撑悬臂内，通过与转轴16匹配的锁紧件15固定。

进一步地，所述内壳体包括：前盖14以及与之匹配的后盖13；

所述前盖上开设设备窗口，固定所述摄像装置19的镜头；所述内壳体上设置HDMI接口，与所述摄像装置相连。

优选的在所述内壳体内设置散热风扇17并开设相应的散热孔。

对所述吊舱控制电路而言，所述吊舱控制电路包括：控制电路以及固定结构。

所述控制电路固定在所述固定结构里，分别与所述机身飞行控制器、所述第一驱动件11、所述第二驱动件26、所述第三驱动件18以及所述摄像装置19相连；建立稳定的控制电路。

所述固定结构设置在所述第二连接部件1以及所述支撑壳体之间，确切地说建立在所述第一转动端21与第二连接部1之间。所述第一转动端 21转动地固定在所述固定结构底部。

对所述控制电路而言，所述控制电路根据功能可以分为：设备控制电路5以及旋转控制电路4，稳压电路6分别用于控制搭载的拍摄设备，如摄像装置19；第一驱动件11、第二驱动间26以及第三驱动件18。

对所述固定结构而言，包括：上减震碳板10和下减震碳板12；所述第一驱动件11固定在所述上减震碳板10和下减震碳板12之间，并与所述上减震碳板10固定相连，抑制第一驱动件11的振动。

所述固定结构还包括：固定座7以及上盖3；所述控制电路固定在所述固定座7内，并通过上盖3压紧。所述固定座7固定在所述上减震碳板 10上。

所述第二连接部1通过连接板2与所述固定结构相连。

优选的，所述固定座7上开设HIMI接口9，连接控制电路，获取拍摄信息。避免拆解吊舱。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的红外成像固定翼巡检无人机，通过设置固定翼无人机以及设置在所述固定翼无人机上的高速航拍相机、摄像机以及红外成像仪；实现无人机执行输电线路巡检，大幅提升巡检效率；同时通过高速航拍相机和摄像机，实现线路故障拍摄，并实时通过飞行控制器反馈巡检信息；通过红外成像仪，利用红外可见光技术发现存在于高压输电线路上难以发现的热致故障隐患和外部缺陷，从而大幅提升巡检可靠性和针对性。通过设置无线验电结构，能够一定程度上在复杂线路和环境下实现，避让输电线路，提升无人机的安全性。通过相互独立的水平面内转动地第一旋转体、第一竖直面内转动地第二旋转体以及第二竖直面内转动地第三旋转体，实现三个相互垂直面内的拍摄角度调整，简化了旋转结构，从而减重的同时，使得拍摄控制操作流畅，高效。

进一步地，通过支撑壳体、内壳体和外壳体的框架结构配合设计，使得吊舱的整体结构分成三个大的部分，实现功能独立的同时，结构也清晰简化，使得功能流畅可靠，重量也大幅降低。

进一步地，通过快拆连接件副建吊舱与机身的可靠连接，大幅简化了吊舱的固定连接机构，使得重量大幅减轻的同时，也使得角度调整操作的不稳定因素减少。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。