用于检查电力线的设备和方法与流程

本申请要求2016年8月18日提交的美国临时专利申请第62/376,657号的优先权，其全部内容通过引用的方式结合于此。

本申请大体上涉及电力线，更特别地，涉及一种用于检查电力线的部件的设备和方法。

背景技术：

有时必须检查或监测电力线的部件。一些传统的检查技术包括视觉观察、使用视觉摄像机以及使用红外摄像机。这些技术并不总是适合于判断所检查的部件的内部是否已经受到损坏或磨损。为了在这些部件的表面下进行探测，通常要对部件进行取样(即，通过切割一块来进行进一步的实验室调查)。为了避免这种昂贵且乏味的操作，使用了更具穿透力的检查技术。

这些更具穿透力的检查技术中的一部分涉及使用电磁辐射，特别是x射线辐射。将x射线装备安装到电力线上，特别是安装到位于地面上方某一高度的电力线上，是耗时且麻烦的，因为需要进行精细调整和刚性安装来获得足够的且重复的图像生成。而且，将装备安装到电力线的技术人员可能会暴露于辐射。

技术实现要素：

在一个方面中，提供一种用于检查具有线路轴线的架空电力线的部件的设备，包括：框架，具有沿着支撑件轴线在相对端之间延伸的支撑件，支撑件可围绕电力线安装在部件附近，支撑件在安装在电力线周围时可围绕线路轴线旋转；稳定件，可安装到与电力线分离的稳定结构，稳定件还可安装到支撑件上以使支撑件围绕线路轴线旋转；以及电磁成像能量源及电磁成像能量的检测器，电磁成像能量源安装到支撑件上并具有面向部件的发射器，检测器在沿着支撑件轴线距离电磁成像能量源一距离处安装到支撑件上，以将部件定位在电磁成像能量源和检测器之间，电磁成像能量源和检测器中的至少一个可沿着支撑件轴线移动，以改变分离检测器和电磁成像能量源的距离。

在一个实施例中，至少检测器可沿着横向于支撑件轴线的第二方向移动。

在一个实施例中，至少检测器可沿着横向于支撑件轴线并横向于第二方向的第三方向移动。

在一个实施例中，支撑件包括沿着支撑件轴线延伸的支撑梁，并且框架包括安装到支撑梁并与其横向的横梁，横梁支撑检测器并具有至少一个悬挂件以将支撑梁直接安装到电力线。

在一个实施例中，横梁可操作以沿着横向于支撑件轴线的第二方向移动检测器，并且该至少一个悬挂件可操作以沿着横向于支撑件轴线并横向于第二方向的第三方向移动检测器。

在一个实施例中，稳定件包括在第一端和第二端之间延伸的直立支撑部，第一端可安装到支撑件，第二端可安装到位于电力线上方的稳定结构。

在一个实施例中，直立支撑部的长度是可调节的，以改变直立支撑部的第一端和第二端之间的距离，其中在将直立支撑部安装到支撑件和稳定结构时，改变第一端和第二端之间的距离导致直立支撑部使支撑件围绕线路轴线旋转。

在一个实施例中，稳定件包括在第一端和第二端之间延伸的稳定框架，第一端可安装到支撑件，第二端可安装到位于电力线附近的稳定结构。

在一个实施例中，稳定框架的第一端包括可在部件的任一侧安装到电力线的两个吊钩，并包括安装到吊钩的支架，限定杆轴线的杆延伸通过支架并通过支撑件中的孔，以将稳定框架的第一端安装到支撑件，支撑件可围绕杆轴线旋转。

在一个实施例中，稳定件包括安装到可沿着电力线移动的稳定结构的机动模块，机动模块具有与支撑件接合的电机以沿着支撑件轴线移动支撑件。

在一个实施例中，机动模块具有可围绕输出轴轴线旋转的输出轴，输出轴与支撑件接合以使支撑件围绕输出轴轴线旋转。

在一个实施例中，电磁成像能量源可操作以发射x射线，发射器具有x射线过滤器以减小给定波长的强度。

在一个实施例中，设备进一步包括可安装到支撑件并与检测器通信的发射机，发射机在操作中从检测器接收数字图像信号并传输部件的数字图像。

在一个实施例中，在操作中，发射机无线地传输数字图像。

在另一方面中，提供一种检查架空电力线的部件的方法，包括：将部件定位在电磁成像能量源和电磁成像能量的检测器之间；沿着与在电磁成像能量源和检测器之间延伸的线路平行的方向移动电磁成像能量源和检测器中的至少一个，电磁成像能量源和/或检测器的位移改变分离电磁成像能量源和检测器的距离；以及从电磁成像能量源向部件发射电磁成像能量，检测器接收电磁成像能量并产生部件的数字图像。

在一个实施例中，移动电磁成像能量源和检测器中的至少一个包括，沿着横向于在电磁成像能量源和检测器之间延伸的线路的第二方向移动至少检测器。

在一个实施例中，移动至少检测器包括，沿着横向于在电磁成像能量源和检测器之间延伸的线路并横向于第二方向的第三方向移动至少检测器。

在一个实施例中，定位部件包括，至少使检测器围绕电力线的线路轴线旋转。

在一个实施例中，至少使检测器旋转包括，使检测器相对于部件在多个位置之间旋转，并在所述位置的至少一些处产生部件的数字图像。

在一个实施例中，产生部件的数字图像包括，在每个所述位置处产生部件的二维图像，并从二维图像重构三维图像。

在一个实施例中，定位部件包括，从电力线直接支撑电磁成像能量源和检测器。

在一个实施例中，定位部件包括，从与电力线分离的结构支撑电磁成像能量源和检测器。

在一个实施例中，定位部件包括，升高或降低至少电磁成像能量源，以改变电磁成像能量与部件的入射角。

在一个实施例中，该方法进一步包括，从检测器传输数字图像。

在一个实施例中，从电磁成像能量源发射电磁成像能量包括发射x射线。

附图说明

现在参考附图，其中：

图1a是根据本公开的一个实施例的用于检查架空电力线的部件的设备的透视图，该设备由高架稳定结构支撑；

图1b是图1a的设备的另一透视图，该设备由不同的高架稳定结构支撑；

图2a是图1a的设备的另一透视图；

图2b是图1a的设备的另一透视图；

图3a是根据本公开的另一实施例的用于检查架空电力线的部件的设备的透视图；

图3b是图3a的设备的侧部正视图；

图3c是图3a的设备的另一侧部正视图；

图4a是根据本公开的又一实施例的用于检查架空电力线的部件的设备的透视图；

图4b是图4a的设备的透视图；并且

图5是图4a的设备的端视图，该设备由不同的稳定结构支撑。

具体实施方式

图1a和图1b举例说明了用于检查架空电力线12的部件11的设备10。设备10由架空电力线12(在本文中有时简单地叫做“线路12”)和稳定结构13直接地或间接地支撑，稳定结构与线路12隔开和分开。如将在下面更详细地说明的，设备10具有检查装备，其允许产生部件11和/或线路12的内部结构的图像和其他数据。因此，设备10允许产生部件11的内部的图像，从而允许部件11的状态的无创和无损的检查，以发现视觉上可能检测不到的缺陷。

在图1a中，线路12被从地面升起。因此，线路技术人员14从地面提升，或者向上爬，以将其和设备10定位在部件11附近，从而定位设备10。线路12是沿着线路轴线12a延伸的纵向主体。术语“电力线”12在本文中用来指示不同类型的电力线路或公用事业线路12。本公开的线路12的一些非限制性实例包括通电线路12(例如输电导线)和非通电线路12。

设备10可移除地安装到线路12，使得其质量的一部分直接由线路12支撑。在图1a和图1b中，设备10还通过稳定结构13直接从上方支撑。在图1a中，稳定结构13是公用电线杆或电线塔13b的横梁13a。在图1b中，线路12也从地面升起。设备10可移除地安装到线路12，使得其质量的一部分直接由线路12支撑。设备10还直接从高架结构13支撑，在图1b中，该高架结构是支撑线路12的电绝缘体13c中的一个。

在图1a和图1b中，将由设备10检查的部件11是支撑线路12的吊夹。将认识到，本文公开的设备10可用来检查线路12的其他部件11，包括但不限于，连接线路12的两段的中跨(mid-span)或死端套(dead-endsleeves)、在相邻线路12之间保持正确距离的垫片、或者构成线路12本身的电缆或绞股的零件。因此，设备10可安装在各种构造的线路12上，包括但不限于，单个导线、高架地线、或者两个、三个、四个或更多个导线的束。

设备10的成像装备包括电磁成像能量源20和电磁成像能量的检测器21。表达方式“电磁成像能量”指的是电磁(em)辐射，其是用来查看部件11的内部结构的不可见光。可与设备10一起使用的em辐射的类型的一个实例包括紫外光。实际上，设备10可使用适合于产生物体的内部的图像的任何合适的电离辐射，包括x射线、伽马射线、中子及其他粒子。电离源可由x射线发生器或同位素(例如硒75和铱192)产生。

在图1a和图1b的实施例中，设备10的成像设备是射线照相装备。具体地，设备10的成像装备包括一个或多个x射线源20、一个或多个x射线检测器21和发射机22。射线源20产生具有任何合适的波长、频率和/或能量的x射线。在待检查部件11处引导x射线。检测器21定位在部件11的后面，使得部件11位于射线源20和检测器21之间。检测器21在操作中从射线源20吸收通过部件11发射的x射线，并产生部件11的内部的图像，或者代表图像或可进一步处理以产生图像的数字图像信号。在所描绘的实施例中，发射机22与检测器21分离。在一个另选实施例中，发射机22与检测器21集成，使得发射机22和检测器21是一个部件或容纳在共同壳体中。发射机22在操作中对用户和/或远离设备10的审查中心发射数字图像或数字图像信号。可通过发射机22，或者通过远离设备的处理器(例如，地上的移动装置、另一位置的图像处理中心，等等)，来执行合适的查看器软件，以查看部件11的内部图像。使用任何合适的无线网络通信协议(例如，wifi^tm)，来无线地执行传输。在一个另选实施例中，发射机22储存数字图像或数字图像信号，以便后续当设备10回到服务站时进行有线或无线传输和处理。

设备10还具有合适的电源24，以对射线源20、检测器21和发射机22中的任何一个提供电能。在所描绘的实施例中，电源24可安装到发射机22，因此可与设备10一起携带。电源24是一个或多个电池。在一个另选实施例中，从接地端子、线路12、稳定结构13或者任何其他与设备10分离的连接来对电源24供电。

仍参考图1a和图1b，设备10还具有框架30，其形成设备10的整体并对其提供结构。在所描绘的实施例中，框架30可安装到线路12并安装到稳定结构13，并且支撑射线照相装备。

框架30具有支撑件31，其可直接安装到线路12和从线路移除，以将射线源20和检测器21定位在部件11附近，使得部件11位于其间。在一个另选实施例中，如在下面更详细地讨论的，支撑件31间接地安装到线路12。支撑件31是沿着支撑件轴线31a延伸的细长主体。支撑件允许调节射线源20和检测器21中的一个或两个的位置，以将射线源20和/或检测器21定位在用于获得部件11的图像的所需位置。因此，支撑件31允许射线源20和检测器21中的一个或两个的平移移动。

设备10还具有可安装到稳定结构13的稳定件32。更特别地，稳定件32在第一端33和第二端34之间延伸，第一端可移除地安装到支撑件31，第二端可移除地安装到稳定结构13。在图1a中，稳定件32的第二端34安装到公用电线杆13b的横梁13a。在图1b中，稳定件32的第二端34安装到电绝缘体13c中的一个。稳定件32安装到稳定结构13和安装到支撑件31可帮助对框架30提供稳定性。

稳定件32，或者其部件，是可移动的，使得可相对于稳定结构13升高或降低支撑件31。结合将支撑件31安装到线路12，通过稳定件32升高和降低支撑件31，会导致支撑件31，并由此导致安装到其的射线源20，围绕线路轴线12a旋转。此枢转或旋转运动帮助调节射线源20与部件11形成的角度。这允许选择与部件11的所需x射线入射角，从而有助于从所需角度产生部件11的数字图像。

在图1a和图1b中，稳定件32包括直立支撑部32a。在图1a和图1b中，直立支撑部32a是在安装到支撑件31的第一端33和安装到稳定结构13的第二端34之间延伸的带子32a。通过调节带子32a的长度，来移动稳定件32。更特别地，当带子32a的长度减小时，支撑件31(及由此射线源20)升高并更靠向稳定结构13。类似地，当带子32a的长度增加时，支撑件31降低并远离稳定结构13移动。当升高和降低支撑件31时，其使支撑件31围绕其与线路12的安装部旋转，从而围绕线路轴线12a旋转。这允许线路技术人员14选择射线源20和/或检测器21的所需取向。直立支撑部32a的其他构造在本公开的范围内。在一个另选实施例中，直立支撑部32a包括伸缩杆，其长度可增加或减小。在另一实施例中，提供刻度盘指示器以得到角度值，并且刻度盘指示器可由线路技术人员14用作角度调节的参考。因此可认识到，稳定件32有助于射线源20和检测器21中的一个或两个的角度移动。

图2a和图2b也举例说明了框架30。在所描绘的实施例中，支撑件31包括细长支撑梁35，其沿着支撑件轴线31a在第一端35a和第二端35b之间延伸。射线源20和发射机22在其第一端35a安装到支撑梁35，检测器21在其第二端35b安装到支撑梁35。将认识到，可改变或调换射线源20和检测器21安装到支撑梁35的位置。发射机22在其下侧上安装到支撑梁35的第一端35a。将认识到，发射机22还可安装在支撑梁35上的别的地方，以及与检测器21和/或射线源20位于相同的一侧。

射线源20和发射机22均设置在保护套35c内，保护套保护射线源20和发射机22不受冲击，还可用作稳定的支架。用于射线源20的保护套35c具有安装孔35d，稳定件32的第一端33可通过该安装孔安装到支撑件31。当移动稳定件32以升高和降低支撑件31时，保护套35c在支撑梁35的第一端35a的位置有助于支撑梁35的角度调节和旋转，从而有助于射线源20的角度调节和旋转。

框架30包括横梁36，其安装到支撑梁35并与其横向。横梁36在第一端36a和相对的第二端36b之间延伸。悬挂件37在第一端36a和第二端36b中的每个处安装到横梁36，并包括吊钩38，吊钩用来将横梁36及由此将设备10直接安装到线路12。悬挂件37具有调节机构37a，以使每个吊钩38沿着方向d1相对于横梁36竖直地移动，该方向与支撑件轴线31a横向。在所描绘的实施例中，方向d1是基本上竖直的。每个悬挂件37的调节机构37a允许升高和降低悬挂件37的位置，及由此升高和降低支撑件31和射线源20的位置。

框架30具有安装到支撑梁35的第二端35b的支架39。支架39位于横梁36中的凹槽36c中。支架39可沿着方向d2在横梁36的第一端36a和第二端36b之间在凹槽36c内移动。方向d2与支撑件轴线31a横向，并且其也与方向d1横向。在所描绘的实施例中，方向d2与横梁36基本上平行。支架39允许使支撑梁35的第二端35b的位置，及由此使检测器21在第二端35b处的位置，在横向方向上移动。

每个悬挂件37的竖直和横向移动允许调节检测器21相对于部件11的位置。因此，线路技术人员能够根据需要相对于部件11定位支撑梁35(及由此定位射线源20和检测器21)，以获得所需图像，允许设备10与许多不同类型和大小的部件11一起使用。在其他可能的构造中，整个横梁36，与悬挂件37和吊钩38一起，可相对于支撑梁35在方向d2上刚性地滑动，从而在悬挂件37之间保持恒定距离，但是仍允许射线源20和检测器21相对于部件11恰当地定位。虽然示出为基本上中空的挤出部，但是支撑梁35、横梁36和悬挂件37可具有其他构造并采用不同的形式，例如杆、角状物、管子或其他细长的支撑物体。

仍参考图2a和图2b，射线源20具有发射器20a，其在部件11和检测器21的方向上发射x射线。发射器20a是无源的且非放射性的x射线源。射线源20和/或发射器20a具有一个或多个x射线过滤器20b以减小给定波长的所发射的x射线的强度。过滤器20b可包括铜过滤器，并帮助掩盖能量较低的x射线的光子。这可有助于清除检测器21产生的数字图像或数字图像信号，从而有助于改进部件11的数字图像的质量。过滤器20b允许待使用的强度相对较低且由此重量较轻的射线源20的最佳使用。由发射器20a发射并通过部件11传输的x射线被检测器21吸收，在所描绘的实施例中，检测器包括数字成像斑块或板21a。

成像板21a可沿着支撑梁35在方向d3上朝着射线源20和远离射线源移动，以改变将板21a与射线源20和/或与部件11分开的距离。方向d3与支撑件轴线31a平行，并且与方向d1和d2横向。板21a在方向d3上的移动帮助使板21a靠近部件11，这帮助产生部件11的内部的更好的数字图像。通常，当检测器21尽可能地接近部件11时，产生更好质量的数字图像。射线源20还可沿着支撑梁35在方向d3上朝着板21a和远离板移动，以优化部件11的x射线覆盖。

在所描绘的实施例中，通过滑动机构40来实现板21a在方向d3上的移动。滑动机构40包括支架41，其安装到板21并可通过支撑轨道42沿着方向d3移动。支撑轨道42伸缩地安装在支撑梁35内，并可沿着方向d3相对于支撑梁35移动。在所描绘的实施例中，支架41向外偏压(即，远离支撑梁35的第一端35a)，使得安装到支架41的板21a默认设置在离射线源20最远的地方。这在检测器21和射线源20之间提供了相对较大的距离，这有助于设备10的初始定位，使得部件11在射线源20和检测器21之间。检测器21的此默认位置可帮助线路技术人员安装设备10以检查不同类型和大小的部件11。在所描绘的实施例中，通过与支架41接合的滑动机构40的内部恒力弹簧41a来实现支架41的偏压。其他偏压构造也是可能的。当框架30在线路12上就位并由高架结构支撑时，线路技术人员可通过杆或其他物体朝着部件11手动地移动板21a。滑动机构40有助于板21a朝着部件11移动，使得其可与部件11接触。

一旦设备10适当地安装在线路12上以使部件11成像，线路技术人员便可爬下或下降到地面，或者在某些安全距离处，允许其保持远离设备10的安全距离。线路技术人员随后可远程激活射线源20，并相对快速地从发射机22获得部件11的内部的数字图像。

图3a至图3c示出了用于检查电力线112的部件111的设备(即，设备110)的另一实施例。在所描绘的实施例中，部件111是连接线路112的两段的套筒。设备110示出为在四个导线115a的四股导线束115上使用，其中一个是待检查的电力线12。在所描绘的实施例中，不可能依赖于高架稳定结构13来部分地支撑设备110。相反，稳定结构113是另一个导线115a，其部件不被设备110检查。在所描绘的实施例中，稳定结构113是与所检查的电力线112在同一水平面上的导线115a，此导线115a紧靠电力线112。

设备110的稳定件132包括稳定框架150，其安装到框架130，还安装到不检查的相邻导线115a，以对设备110提供支撑和稳定性。稳定框架150包括在第一端151a和第二端151b之间延伸的可延伸杆151，第一端可安装到线路112，第二端可安装到相邻导线115a。杆151的长度是可延伸和可收起的，从而允许调节稳定框架150的长度，使得其可安装到彼此隔开任何合适距离的导线115a。杆151的第二端151b具有快速附接装置153，在此实施例中是钩环紧固件，以将杆151附接到其他支撑导线115a。稳定框架150可具有其他快速附接装置153，以确保适当地附接到线路112。

稳定框架150包括安装到吊钩154的支架152。每个吊钩154在部件111的相对侧直接安装在线路112上。支撑吊钩154的橡胶状涂层有助于改进其抓住线路112的稳定性/刚性。限定杆轴线155a的连接杆155延伸通过支架152，并在支撑件131的远处的远端135b中的孔156之间延伸。连接杆155使支架152，并由此使稳定框架150，连接到支撑件131。支架152安装到支撑件131可允许支撑件131在方向d4上围绕杆轴线155a旋转，以调节射线源20相对于部件111的入射角，如通过比较图3b和图3c发现的。支撑件131的旋转还允许改变检测器21相对于部件111的取向。支撑件131的取向可固定在所需位置。支撑件131还可沿着支撑件轴线131a移动，以使检测器21移动，从而改变其与射线源20的距离。

图4a至图5示出了设备210的另一实施例。设备210示出为在单个导线215a或线路212上使用(图4a)，或者在导线215a的四股导线束215的线路212中的一个上使用(图5)。在所描绘的实施例中，稳定结构213直接从线路212悬挂，并可沿着线路212移动。稳定结构213是通过机动轮217从线路212悬挂的机器人216。机器人216是机动化的自配置结构。其可由地面的线路技术人员14从线路212远程操作，使得线路技术人员14不需要手动地定位射线源20和检测器21。

稳定件232安装到机器人216。因此，设备210由线路212间接地支撑。稳定件232具有安装到设备210的框架230的机动模块221。在所描绘的实施例中，框架230包括用于支撑射线源20的支架237，和支撑检测器21的可移动支撑件231。机动模块221的所描绘的实施例包括容纳在电机壳体224内的电机221a。电机221a在支撑件231中的凹槽或支架225上操作，使得电机221a的操作导致支撑件213(和安装到其远端末端的检测器21)沿着支撑件轴线231a朝着射线源20和远离射线源移动。在另选实施例中，支撑件231使射线源20移动，而不是使检测器21移动。机动模块221还可提供射线源20和/或检测器21的角度调节。更特别地，在所描绘的实施例中，机动模块221具有可围绕输出轴轴线221c旋转的输出轴221b。输出轴221b接合到支撑件231的对应腔体中，以使支撑件231，从而使检测器21，围绕输出轴轴线221c旋转，及由此围绕线路轴线12旋转。这帮助将射线源20和/或检测器21相对于部件211定位在所需方向上。检测器21和/或射线源21在相对于部件211的不同位置之间的运动有助于在不同的角度或位置产生部件211的内部的二维图像。这允许从这些不同的二维图像重构部件211的更完整的三维图像。此功能在设备10、110的其他实施例中也是可能的。

参考图2a和图2b，公开了一种检查架空电力线12的部件11的方法。该方法包括，将部件11定位在射线源20和检测器21之间。该方法包括，使射线源20和检测器21中的至少一个沿着与在射线源20和检测器21之间延伸的线路平行的方向移动。射线源20和/或检测器21的移动改变了分离射线源20和检测器21的距离。该方法还包括，从射线源20朝着部件11发射电磁成像能量。检测器21接收电磁成像能量并产生部件11的数字图像。

鉴于以上内容，可认识到，本文公开的设备10、110、210提供了一种相对重量轻且便携的射线照相检查工具，该工具可相对快速地安装在线路上以检查其部件。因此，设备10、110、210提供了一种无创工具，其帮助获得在诊断输电线路时有用的信息，例如，不用必须对部件采样或拆卸输电线路。

设备10、110、210允许角度移动和平移移动，其有助于使x射线源和/或x射线检测器定向，以获得部件的所需数字图像。一旦达到设备的所需位置，也可能将设备10、110、210固定到线路上，以获得良好的图像质量，甚至是在中等风力的条件下。

以上描述意味着仅是示例性的，本领域技术人员将认识到，在不背离所公开的发明范围的情况下，可对所描述的实施例进行改变。对于本领域技术人员，回顾本公开，另一些落在本发明的范围内的修改将是显而易见的，并且这些修改旨在落在所附权利要求内。