一种架空输电线路直升机带电联合检测装置及方法与流程

1.本技术涉及架空输电线路带电检测技术领域，尤其涉及基于可负载飞行器对架空输电线等电位检测装置及方法技术领域，具体涉及一种架空输电线路直升机带电联合检测装置及方法。


背景技术：

2.架空输电线由于电压高，高度高的特性在进行缺陷检测时多有不便。现有的输电线缺陷检测的主要手段还是基于x射线检测，这一技术相对成熟，可靠，能够对缺陷进行清晰的呈现，并能够判别缺陷类型。然而，由于x射线检测设备的整备质量较大，利用人工上塔检测是很困难的，因此在总结各方经验后，于2018年12月6日，由南方电网广东电网机巡作业中心组织广东省输变电工程有限公司带电作业队开展国内首次输电线路直升机带电x光无损检测作业。但是该次采用直升机进行检测是通过直升机吊装设备和人员进行输电线检测，同样需要检测人员操作x射线设备并悬挂于输电线上进行高空作业，操作人员仍然存在电弧伤害、电离辐射和x射线辐射的安全隐患。
3.在总结现有直升机进行吊装检测的经验后，本技术人于2022年6月30日研发了第一代基于直升机检测的技术，具体可参见申请号为2022107579984，202210759539x的发明申请，在实际应用过程中，申请人发现针对局部缺陷检测时，设备的稳定性不够高，尤其是在冰寒环境，大风环境，以及输电线扰度较大时，会导致设备在输电线上不能保持稳定的相对静止，不利于检测工作的进行；同时，在对设备移动时，存在不便，在特殊情况时，会出现对位困难；为此，申请人对相关技术进行了更新改进，形成了第二代基于直升机检测的技术。


技术实现要素：

4.为了解决现有基于直升机联合检测技术中需要将操作人员随检测设备一同起吊到架空输电线上进行高空带电检测，检测人员存在高空跌落危险，电弧电离伤害和辐射伤害，同时，还解决检测设备在输电线上不能自主移动的技术问题，本技术提供一种架空输电线路直升机带电联合检测装置及方法，用于实现无需操作人员上线操作，免除操作人员遭受电弧电离伤害和辐射伤害等，同时，通过检测装置上设置的第一滚轮组和/或第二滚轮组能够使得检测装置自行移动调整位置，以达到精准检测的目的。
5.为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案为：
6.一种架空输电线路直升机带电联合检测装置，包括通信连接的控制终端和执行终端，所述执行终端至少具有一个u型结构的骨架，安装在所述骨架上用于检测输电线路缺陷的x射线机和探测器，所述骨架上一端固定连接有支臂，支臂的自由端安装有用于夹持输电线并驱动检测装置沿输电线移动的第一滑轮组，所述第一滑轮组驱动连接有第一伺服电机，所述骨架上还安装有用于夹持输电线的第二滑轮组，所述第一滑轮组和第二滑轮组平行安装，所述第一滑轮组和第二滑轮组的轴线所在平面位于所述探测器与x射线机之间且
与所述探测器表面所在平面平行；
7.还包括与所述x射线机、探测器和第一伺服电机电连接的控制电箱，所述控制电箱还电连接有用于查看输电线夹持情况的球形摄像头和用于查看输电线与骨架之间距离的双目测距摄像头。
8.优选地，所述第一滑轮组包括与所述支臂固定连接的套管，所述套管内通过轴承固定安装有转轴，所述转轴一端与所述第一伺服电机驱动连接，转轴另一端固定连接有多个依次可拆卸固定连接的钢毂，相邻两个钢毂之间通过设置在其中一个钢毂上的连接头连接，任一钢毂外侧壁上固定套设有由橡胶制成的轮盘，相邻连个轮盘之间形成用于夹持输电线的凹槽。
9.优选地，所述双目测距摄像头固定安装在骨架上，所述双目测距摄像头的视野中心线与x射线机的中心射线呈空间垂直；所述球形摄像头固定安装在骨架上且初始位置视野中心线与所述x射线机的中心射线呈空间平行。
10.优选地，所述第二滑轮组还驱动连接有第二伺服电机，所述第二滑轮组的结构与第一滑轮组相同，第二滑轮组中的轮盘外径小于第一滑轮组的轮盘外径。
11.优选地，所述探测器通过转动连接在所述骨架上的转臂与骨架连接，所述骨架上还设置有及用于驱动所述转臂转动的偏转机构。
12.优选地，所述偏转机构包括设置在骨架上的轴套组件，固定连接在所述轴套组件上的第三伺服电机和转臂，所述第三伺服电机的输出轴通过丝杆与所述转臂螺纹连接；所述轴套组件包括多个8字轴套和转动连接在多个所述8字轴套之间的连杆，以及设置在骨架上的螺旋结构，所述螺旋结构与连接所述转臂的所述8字轴套内壁相适应，通过第三伺服电机驱动丝杆使转臂沿骨架偏转。
13.优选地，所述转臂与设置有所述轴套组件的骨架之间还设置有避免输电线与偏转机构接触的防护机构，所述防护机构一端与所述转臂固定连接，另一端与转动套设在骨架上的套环固定连接。
14.本技术还提供一种架空输电线路直升机带电联合检测方法，通过上述提供的一种架空输电线路直升机带电联合检测装置实现，具体包括以下步骤，
15.步骤stp100，设备通电检测，操作人员通过在直升机上以线控或者无线通信的方式与控制电箱建立通信连接，检测x射线机、探测器、第一滚轮组、第二滚轮组、球形摄像头和双目测距摄像头的工作状态；
16.步骤stp200，设备就位安装，利用直升机将用于检测的x射线设备起吊并悬挂于输电线上，通过球形摄像头传回控制终端的画面判断检测装置是否按照预设位置完成安装，若未安装到预设检测位置则通过重新调整位置，若已完成安装则进行下一步；步骤stp210，方向对位，将骨架的u型结构开口侧朝向需要检测的输电线，通过直升机升高或者降低使得需要检测的输电线进入到双目测距摄像头的摄影范围，当输电线进入双目测距摄像头摄影范围后逐步向输电线靠近，并尽可能的控制直升机使得双目测距摄像头的视野中心线与输电线保持同一水平并匀速想输电线靠拢，直到双目测距摄像头测得输电线当前距离小于30cm后保持直升机悬停；
17.步骤stp220，设备安装，通过球形摄像头确认输电线同时能够被所述第一滑轮组和第二滑轮组夹持时，则通过下降直升机将检测装置悬挂在输电线上完成设备安装。
18.步骤stp300，通过控制电箱使第一伺服电机通过驱动第一滚轮组带动整个检测装置沿输电线移动，通过球形摄像头判断是否到达预设检测位置，当到达预设位置则停止；还包括通过控制电箱使第二伺服电机驱动第二滑轮组转动，推动整个检测装置沿输电线移动的步骤。
19.步骤stp400，开启x射线机按照预设能量值进行透照，并通过探测器获得对应的x射线图像；
20.步骤stp500，继续执行步骤stp300-步骤stp400直到预设检测电位全部完结。
21.有益效果：
22.本发明通过设置可驱动的第一滑轮组和第二滑轮组能够根据不同的工况进行驱动，实现检测装置在输电线上移动，同时结合球形摄像头采集的实时画面确定实际检测位置，保证检测的精准度。
23.本发明设置的第一滑轮组和第二滑轮组能可以根据需求进行灵活组合，实现多凹槽夹持，由于骨架始终将探测器和x射线机相对位置进行固定，能够保证透照的清晰度。
24.本发明通过设置偏转机构能够在安装检测装置时将探测器偏转180
°
，使得探测器远离输电线一侧，避免因突发强风导致检测装置晃动使得输电线与探测器接触而导致探测器损坏。
25.本发明中第一滑轮组采用橡胶材质能够有效的防止检测装置在打扰度，冰雪覆盖的条件下出现异常滑动，不能精准拍摄的问题。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本发明检测装置结构主视图。
28.图2是图1中沿剖切符号a-a的剖视图。
29.图3是图1的一视角轴测图。
30.图4是图1的另一视角轴测图。
31.图5是图4中b区结构放大图。
32.图6是图1的左视图。
33.图7是本发明检测装置一视角检测示意图。
34.图8是本发明检测装置另一视角检测示意图。
35.图中：1-骨架；2-x射线机；3-探测器；4-球形摄像头；5-双目测距摄像头；6-控制电箱；7-第一伺服电机；8-第一滚轮组；9-第二伺服电机；10-第二滚轮组；11-偏转机构；12-转臂；13-支臂；14-防护机构；81-套管；82-钢毂；83-连接头；84-轮盘；111-第三伺服电机；112-丝杆；113-8字轴套；114-连杆；115-螺旋结构；116-套环。
具体实施方式
36.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例
中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
37.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
39.在本技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，本技术的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.此外，本技术的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
41.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
42.实施例1：
43.结合说明书附图1-图4，图7-图8所示的一种架空输电线路直升机带电联合检测装置，包括通信连接的控制终端和执行终端，所述执行终端至少具有一个u型结构的骨架1，安装在所述骨架1上用于检测输电线路缺陷的x射线机2和探测器3，所述骨架1上一端固定连接有支臂13，支臂13的自由端安装有用于夹持输电线并驱动检测装置沿输电线移动的第一滑轮组8，所述第一滑轮组8驱动连接有第一伺服电机7，所述骨架1上还安装有用于夹持输电线的第二滑轮组10，所述第一滑轮组8和第二滑轮组10平行安装，所述第一滑轮组8和第二滑轮组10的轴线所在平面位于所述探测器3与x射线机2之间且与所述探测器3表面所在平面平行；还包括与所述x射线机2、探测器3和第一伺服电机7电连接的控制电箱6，所述控制电箱6还电连接有用于查看输电线夹持情况的球形摄像头4和用于查看输电线与骨架1之间距离的双目测距摄像头5。
44.工作及结构原理阐述：
45.骨架1是检测装置的支撑结构，用于固定并限制包括x射线机2和探测器3在内的固定结构，使得x射线机2和探测器3始终都保持在预设的相对位置和距离，从而确保获得的x射线图像的清晰度。在进行检测时，由于输电线夹持在第一滑轮组8和第二滑轮组10之间，因此，只要x射线机2开机透照，探测器3始终都能收到输电线对应位置的x射线图像，通过球
形摄像头4可以实时查看当前位于探测器3范围内的输电线情况，以确认当前位置是否为需要进行检测的位置，从而保证拍摄位置的精准性。当完成一个位置拍摄后，通过位于直升机操作人员手上的控制终端通过控制电箱6向第一伺服电机7发送指令以驱动第一滑轮组8正转/反转，使得检测装置在输电线上往复移动，进行不同位置的检测。
46.实施例2：
47.本实施例在实施例1的基础上进行进一步的改进设置，本实施例中，进一步结合说明书附图1和图2所示，所述第一滑轮组8包括与所述支臂13固定连接的套管81，所述套管81内通过轴承固定安装有转轴，所述转轴一端与所述第一伺服电机7驱动连接，转轴另一端固定连接有多个依次可拆卸固定连接的钢毂82，相邻两个钢毂82之间通过设置在其中一个钢毂82上的连接头83连接，任一钢毂82外侧壁上固定套设有由橡胶制成的轮盘84，相邻连个轮盘84之间形成用于夹持输电线的凹槽。
48.本实施例中，为了保证所述双目测距摄像头5和所述球形摄像头4能够尽可能的精准捕捉到预设的理想区域画面，以及时指导直升机在吊装过程中和检测装置移动过程中的精准动作并提供可靠的视频参考，本实施例中，所述双目测距摄像头5固定安装在骨架1上，所述双目测距摄像头5的视野中心线与x射线机2的中心射线呈空间垂直；所述球形摄像头4固定安装在骨架1上且初始位置视野中心线与所述x射线机2的中心射线呈空间平行，详见附图3-图6所示。
49.本实施例中，所述第二滑轮组10还驱动连接有第二伺服电机9，所述第二滑轮组10的结构与第一滑轮组8相同，第二滑轮组10中的轮盘外径小于第一滑轮组8的轮盘外径。采用这种设置的目的在于，一般情况而言在绝大多数情况下，都只需要第一滑轮组8进行驱动，第二滑轮组10处于从动或者不动的状态；只有在处于比较特殊的情况，如处于北方极寒地区，输电线表面存在结冰或者雨雪附着的情况才需要第二滑轮组10进行辅助驱动。
50.本实施例中，为了在对检测装置进行安装就位时，避免输电线与探测器3发生接触而导致探测器3异常受损的问题，本实施例中，所述探测器3通过转动连接在所述骨架1上的转臂12与骨架1连接，所述骨架1上还设置有及用于驱动所述转臂12转动的偏转机构11。所述偏转机构11包括设置在骨架1上的轴套组件，固定连接在所述轴套组件上的第三伺服电机111和转臂12，所述第三伺服电机111的输出轴通过丝杆112与所述转臂12螺纹连接；所述轴套组件包括多个8字轴套113和转动连接在多个所述8字轴套113之间的连杆114，以及设置在骨架1上的螺旋结构115，所述螺旋结构115与连接所述转臂12的所述8字轴套113内壁相适应，通过第三伺服电机111驱动丝杆112使转臂12沿骨架1偏转。参见附图4-图5所示，当直升机对检测装置进行吊装时，首先通过第三伺服电机111将转笔12旋转180
°
，使得探测器3位于背离输电线的一侧，从而避免输电线与探测器3接触，防止探测器3异常受损，尤其是在安装过程中突发横风导致直升机不稳的情况。
51.本实施例中，所述转臂12与设置有所述轴套组件的骨架1之间还设置有避免输电线与偏转机构11接触的防护机构14，所述防护机构14一端与所述转臂12固定连接，另一端与转动套设在骨架1上的套环116固定连接。
52.实施例3：
53.本技术还提供一种架空输电线路直升机带电联合检测方法，通过上述提供的一种架空输电线路直升机带电联合检测装置实现，具体包括以下步骤，
54.步骤stp100，设备通电检测，操作人员通过在直升机上以线控或者无线通信的方式与控制电箱建立通信连接，检测x射线机2、探测器3、第一滚轮组8、第二滚轮组10、球形摄像头4和双目测距摄像头5的工作状态；
55.步骤stp200，设备就位安装，利用直升机将用于检测的x射线设备起吊并悬挂于输电线上，通过球形摄像头4传回控制终端的画面判断检测装置是否按照预设位置完成安装，若未安装到预设检测位置则通过重新调整位置，若已完成安装则进行下一步；步骤stp210，方向对位，将骨架1的u型结构开口侧朝向需要检测的输电线，通过直升机升高或者降低使得需要检测的输电线进入到双目测距摄像头5的摄影范围，当输电线进入双目测距摄像头5摄影范围后逐步向输电线靠近，并尽可能的控制直升机使得双目测距摄像头5的视野中心线与输电线保持同一水平并匀速想输电线靠拢，直到双目测距摄像头5测得输电线当前距离小于30cm后保持直升机悬停；
56.步骤stp220，设备安装，通过球形摄像头4确认输电线同时能够被所述第一滑轮组8和第二滑轮组10夹持时，则通过下降直升机将检测装置悬挂在输电线上完成设备安装。
57.步骤stp300，通过控制电箱6使第一伺服电机7通过驱动第一滚轮组8带动整个检测装置沿输电线移动，通过球形摄像头4判断是否到达预设检测位置，当到达预设位置则停止；还包括通过控制电箱6使第二伺服电机9驱动第二滑轮组10转动，推动整个检测装置沿输电线移动的步骤。
58.步骤stp400，开启x射线机2按照预设能量值进行透照，并通过探测器3获得对应的x射线图像；
59.步骤stp500，继续执行步骤stp300-步骤stp400直到预设检测电位全部完结。
60.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。