一种具有3d扫描功能的巡检装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种具有3D扫描功能的巡检装置，该装置用于检测输电线路中的设备，包括：激光发射器、滤光镜和CCD相机；其改进之处在于，呈夹角设置的CCD相机分别设有滤光镜，激光发射器和CCD相机分别与PC存储处理器连接；将该装置搭载在无人机上，从不同角度检测架空线和杆塔。和现有技术比，本实用新型提供的具有3D扫描功能的巡检装置可从不同角度获取被检测设备的三维立体图像及其尺寸数据，有利于判断被检测设备的运行状态；可以全方位、清晰、准确、快捷的检测故障，保证了输电线路的正常运行。
【专利说明】—种具有3D扫描功能的巡检装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种巡检装置，具体涉及一种具有3D扫描功能的巡检装置。
【背景技术】
[0002]近年来，伴随着中国电力发展步伐不断加快，中国电网也得到迅速发展，电网系统运行电压等级不断提高，网络规模也不断扩大，全国已经形成了东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网和南方电网6个跨省的大型区域电网，并基本形成了完整的长距离输电电网网架。
[0003]“十一五”时期，是我国电网建设继往开来的重要5年，一大批重大输电工程开工建设。其中，海南联网、呼辽直流、新疆与西北联网以及特高压交、直流等一批高等级、长距离、大容量的输电工程已建成投产，开启了我国大电网时代，促进了跨区电力交换能力的增强。2009年底全国跨区电力交换能力超过2500万千瓦，全年跨区交易电量达到1213亿千瓦时，比2005年增长51.1%。目前，我国电网规模已超过美国，跃居世界首位。
[0004]到2010年底，全国220千伏及以上输电线路总长度达到43万公里，变电容量19.6亿千伏安，分别是“十五”末的1.7倍和2.4倍，电网规模跃居世界第一。2011年前三季度，全国电网工程完成投资2201亿元，电网建设新增220千伏及以上变电容量12817万千伏安、线路长度22507千米。2011年1-9月，全国跨区送电量完成1286亿千瓦时，同比增长22.6% ;全国跨省输出电量4791亿千瓦时，同比增长8.3%。
[0005]目前电网建设已成为我国电力建设的主要方向，电网建设前景诱人。“十二五”期间，我国电网投资规模持续扩张，到2020年将全面建成统一的坚强智能电网，初步实现建设世界一流电网的目标。
[0006]输电线路作为电力系统的重要组成部分，担负着输送电能的重任，同时它又是电力系统中最容易发生故障的环节。实现输电线路的精益化管理和智能化管控，是运行维护部门长期追求的目标。
[0007]输电线路传统的运行维护方式需要花费大量人力、物力去掌握线路走廊情况，由于设备自身精度和人为误差等因素，获取的线下植被净空距离、导线弧垂等数据往往精度不高，增加了输电设备检修和输电通道事故防范的难度。并对事故应急抢险带来了严重影响。且输电线路传统的运行维护方式受地形环境、天气状况等影响较大，在危险的地段以及冰灾、水灾、地震、滑坡等重大事故巡检中，还可能危及到作业人员的生命安全。采用无人机装置进行巡视及测量工作能有效降低作业事故率、增加作业安全系数，提高作业质量、降低作业的成本、增加巡检密度。无人机装置能在高危的输电线路上及恶劣的地理环境下进行巡检，为应对突发事件采取有效的措施，保障输电线路的安全运行起到良好的作用。
[0008]以往用于架空线路和杆塔巡检的无人机装置所携带的检测设备一般为摄像机、可见光数码相机等，获得的图像一般仅能发现线路断股、绝缘子伞群发生破损或龟裂、塔身金具异常等现象的有无，并不能用于判断异常发生的具体情况，如断股的股数、绝缘子伞群破损程度等，需要工作人员凭经验来提出解决方案，受人为因素影响较大，科学性不高；有时因为拍摄角度问题，发现不了电力设备安全隐患的现象也时有发生。
实用新型内容
[0009]本实用新型的目的是提供一种具有3D扫描功能的巡检装置，可形成被检测设备不同角度的三维立体图像及其尺寸数据，有利于判断被检测设备的运行状态；可以全方位、清晰、准确、快捷的检测故障，保证输电线路的正常运营。
[0010]本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的:
[0011]本实用新型提供的一种具有3D扫描功能的巡检装置，所述装置用于检测输电线路中的设备，包括:激光发射器、滤光镜和(XD相机；其改进之处在于，呈夹角设置的所述CCD相机分别设有所述滤光镜，所述激光发射器和CCD相机分别与PC存储处理器连接。
[0012]其中，所述C⑶相机的色彩深度大于等于24位，像素大于等于640X480，焦距为38?24mm,视角为60?84度。
[0013]其中，其特征在于，所述(XD相机为两台，其夹角为90度。
[0014]其中，所述PC存储处理器包括:扫描控制单元、数据存储单元、距离测量单元、数据拼接与合并单元、空间数据三维建模单元和运行状态判断单元；所述扫描控制单元分别与所述激光发射器和CCD相机连接，并发出开始或停止扫描的指令；所述数据存储单元与所述CCD相机连接，存储被检测设备的点云数据；所述距离量测单元检测被检测设备的三维坐标；所述数据拼接与合并单元连接被检测设备表面的点云数据，构成不规则三角网立体模型或规则格网立体模型；所述空间数据三维建模单元从模型中提取三维特征因子，构建出被检测设备的三维模型；所述运行状态判断单元比对被检测设备的数据及状态。
[0015]其中，所述滤光镜为红色滤光镜，通过的光的波长为600?700纳米。
[0016]其中，所述被检测设备包括架空线和杆塔。
[0017]其中，所述巡检装置设置在无人机上。
[0018]其中，所述无人机为四旋翼无人机，包括:机体、动力系统和飞行控制系统。
[0019]与现有技术相比，本实用新型达到的有益效果是:
[0020]1、本实用新型提供的具有3D扫描功能的巡检装置，可形成被检测设备不同角度的三维立体图像及其尺寸数据，有利于判断电力设备的运行状态。
[0021]2、本实用新型提供的具有3D扫描功能的巡检装置，可以全方位、清晰、准确、快捷的检测故障，保证输电线路的正常运营。
[0022]3、本实用新型提供的具有3D扫描功能的巡检装置，结构简单、操作方便、极大提高了工作效率。
[0023]4、本实用新型提供的具有3D扫描功能的巡检装置，极大节约了人力成本，并可对故障点准确定位。
[0024]5、本实用新型提供的具有3D扫描功能的巡检装置，采用两台为90度夹角设置的CCD相机，对被检测设备的数据采集更加全面准确。
[0025]6、本实用新型提供的具有3D扫描功能的巡检装置，采用红色滤光镜，可以去除环境杂质，使被检测设备的成像效果更佳。
【专利附图】
【附图说明】[0026]图1是:本实用新型提供的具有3D扫描功能的巡检装置结构原理图；
[0027]图2是:本实用新型提供的具有3D扫描功能的巡检装置结构框图；
[0028]图3是:本实用新型提供的搭载具有3D扫描功能的巡检装置的无人机示意图；
[0029]图4是:本实用新型提供的架空线的断股导线正视图；
[0030]图5是:本实用新型提供的架空线的正常导线剖视图；
[0031]图6是:本实用新型提供的架空线的断股导线剖视图；
[0032]其中:1、激光发射器；2、被检测设备；3、滤光镜；4、C⑶相机；5、PC存储处理器；6、无人机；7、具有3D扫描功能的巡检装置；8、内层柱形钢芯；9、导线油膏填充物；10、次外层阶梯形铝线；11、外层柱形铝线。
【具体实施方式】
[0033]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做进一步的详细说明。
[0034]本实施例以具有3D扫描功能的巡检装置为例，如图1所示，本实用新型实施例提供的具有3D扫描功能的巡检装置包括:激光发射器1、滤光镜3、(XD相机4和PC存储处理器5 ;滤光镜3为红色滤光镜，通过的光的波长为600?700纳米，(XD相机4的色彩深度大于等于24位，像素大于等于640X480，焦距为38?24mm，视角为60?84度，滤光镜3设置在(XD相机4的镜头处，激光发射器1和(XD相机4分别与PC存储处理器5连接；激光发射器1通过PC存储处理器5发出的指令发射激光束，投影到被检测设备2上，滤光镜3用于去除环境杂质，CCD相机4为两台且为90度夹角设置，用于获取被检测设备2表面点云数据。
[0035]其中，PC存储处理器5，如图2所示，包括:扫描控制单元、数据存储单元、距离测量单元、数据拼接与合并单元、空间数据三维建模单元和运行状态判断单元；扫描控制单元对激光发射器1和CCD相机4发出开始或停止扫描的指令；数据存储单元用于存储CCD相机4获得的点云数据；距离量测单元采用三角形测量原理得到被检测设备2的景深，并根据得到的景深，解算出被检测设备2的三维坐标；数据拼接与合并单元用于连接被检测设备2表面点云数据，构成不规则三角网立体模型或规则格网立体模型；空间数据三维建模单元用于从点云模型中提取三维特征因子后，构建出被检测设备2的三维模型；运行状态判断单元用于比对被检测设备2的数据及状态，判断被检测设备2是否存在安全隐患，并根据专家数据库推荐解决方法。
[0036]其中，具有3D扫描功能的巡检装置7搭载在无人机6上，如图3所示，无人机6为四旋翼无人机。
[0037]其中，被检测设备2包括架空线和杆塔，如图4至图6所示，通过图5所示的正常导线切面的标准数据与图6所示的断股导线切面的数据比较，即可得知断股导线的具体故障。
[0038]本实用新型提供的具有3D扫描功能的巡检装置包括下述检测步骤:
[0039]1、在无人机6上搭载巡检装置，设定无人机6的飞行速度为10km/h,无人机6与架空线保持的水平、垂直距离为10-15m，无人机6由起降点起飞，沿架空线路左侧上方匀速飞行，巡检装置获得架空线路的左侧和上方数据；[0040]2、当无人机6靠近杆塔时，无人机6悬停，巡检装置保持角度不变对杆塔由上至下进行检测，检测完毕后，调整角度使无人机6方向左转90度，巡检装置由下至上进行检测，获得杆塔数据，无人机6继续向前飞行，重复步骤1和2 ;
[0041]3、按照上述步骤对目标线路和杆塔从头至尾巡检一次之后，无人机6掉转方向，返航过程中巡检装置继续对目标线路和杆塔巡检，无人机6在返航巡检架空线线路时沿架空线路右侧下方匀速飞行，获得架空线路的右侧和下方数据；
[0042]4、返航无人机6靠近杆塔时无人机6悬停，保持角度不变，巡检装置对杆塔由上至下进行检测，检测完毕后，调整角度使无人机6方向左转90度，巡检装置由下至上进行检测，获得杆塔数据，无人机6继续向前飞行，重复步骤3和4 ;
[0043]5、无人机6返回起点，即为完成了一次巡检任务，根据被检测设备2投运初期的图像数据库，将其作为比对标准，对每次巡检所获得的被检测设备2的图像及数据与标准值进行比对，从而发现被检测设备2的安全缺陷。
[0044]最后应当说明的是: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，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种具有3D扫描功能的巡检装置，所述装置用于检测输电线路缺陷的设备，包括:激光发射器、滤光镜和CCD相机；其特征在于，呈夹角设置的所述CCD相机分别设有所述滤光镜，所述激光发射器和CCD相机分别与PC存储处理器连接。
2.如权利要求1所述的具有3D扫描功能的巡检装置，其特征在于，所述CCD相机的色彩深度大于等于24位，像素大于等于640X480，焦距为38?24mm，视角为60?84度。
3.如权利要求1所述的具有3D扫描功能的巡检装置，其特征在于，所述CCD相机为两台，其夹角为90度。
4.如权利要求1所述的具有3D扫描功能的巡检装置，其特征在于，被检测设备包括架空线和杆塔。
5.如权利要求1所述的具有3D扫描功能的巡检装置，其特征在于，所述滤光镜为红色滤光镜，通过的光的波长为600?700纳米。
6.如权利要求1所述的具有3D扫描功能的巡检装置，其特征在于，所述巡检装置设置在无人机上。
7.如权利要求6所述的具有3D扫描功能的巡检装置，其特征在于，所述无人机为四旋翼无人机，包括:机体、动力系统和飞行控制系统。
【文档编号】G01N21/88GK203479958SQ201320486961
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月9日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】丁玉剑, 周军, 李庆峰, 廖蔚明, 彭英杰, 姜德喜, 刘玉胜, 谢庆 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院