一種無線遙控架空線路巡檢飛行器的製作方法
2023-04-24 13:13:41 1
專利名稱：一種無線遙控架空線路巡檢飛行器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電力架空線路維修設備技術領域。
背景技術：
為預防線路跳閘，近年來電力行業加大了巡線的工作力度。但在巡線工作中，經常有巡線人在地面看不到瓷瓶頂部，而爬上杆檢查又對檢修人員的安全造成威脅等情況，況且雨後農田泥濘不容易到達杆位。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種無線遙控架空線路巡檢飛行器，它具有控制簡單、便於操作、靈活性強、準確性高等特點，使用它進行架空線路巡檢，可使工作人員從繁重而危險的工作環境當中解放出來，而且可以極大地提高工作效率。為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是它包括主要由無線遙控電路及飛行控制電路、支架、旋翼組成的旋翼飛行器，旋翼飛行器上面安裝有無線傳輸拍攝裝置。本發明進一步改進在於無線遙控電路及飛行控制電路包括遙控器信號採集模塊、輸出控制模塊、GPS導航模塊、超聲波測距模塊、增穩模塊、數據存儲模塊及CPU處理器；旋翼飛行器為四旋翼飛行器；無線傳輸拍攝裝置為無線傳輸攝像機，位於四旋翼飛行器上部重心位置；巡線飛行器的無線遙控電路及飛行控制電路外部設有金屬電磁屏蔽層；該巡檢飛行器的飛行高度為在架空線路的上方，距架空線路4 6m ;無線傳輸攝像機為凡安27倍變焦一體機；高清480線。採用上述技術方案所產生的有益效果在於目前沒有將四旋翼飛行器應用於電力巡線方面的實例；巡線機帶有gps功能和數據儲存模塊，gps可以使巡線機在空中定點拍攝；數據存儲模塊可以記錄飛行路線，在巡線機與地面遙控器失去聯繫時，可立刻自動按原路線飛回起點；巡線機搭載20倍變焦攝像頭和一個超聲波測距模塊，地面可以通過遙控器控制攝像頭變焦倍數，通過信號傳輸實時的顯示在地面的接收監控顯示器中，既可以傳送視頻又可以發送高清晰的相片，可以使巡線器在離線路5米左右就可以清晰地看清線路情況，使巡線員對線路的情況一目了然，從而使巡線機與線路保持安全距離，超聲波測距模塊則可以實時監控巡線機與線路距離，且巡線飛行器的無線遙控電路及飛行控制電路外部設有金屬電磁屏蔽層，避免因距離過近，線路產生磁場對巡線機造成影響，因此，使用它進行架空線路巡檢，安全可靠，準確性高，可使工作人員從繁重而危險的工作環境當中解放出來，而且可以極大地提高工作效率。
圖1是本發明的結構示意 圖2是本發明控制電路模塊框圖。
在附圖中1、支架；2、旋翼；3、無線傳輸拍攝裝置。
具體實施例方式由圖1-2所示的實施例可知，它包括主要由無線遙控電路及飛行控制電路、支架1、旋翼2組成的旋翼飛行器，旋翼飛行器上面安裝有無線傳輸拍攝裝置3 ;無線遙控電路及飛行控制電路包括遙控器信號採集模塊、輸出控制模塊、GPS導航模塊、超聲波測距模塊、增穩模塊、數據存儲模塊及CPU處理器；旋翼飛行器為四旋翼飛行器；無線傳輸拍攝裝置3為無線傳輸攝像機，位於四旋翼飛行器上部重心位置；巡線飛行器的無線遙控電路及飛行控制電路外部設有金屬電磁屏蔽層；該巡檢飛行器的飛行高度為在架空線路的上方，距架空線路4 6m ;無線傳輸攝像機為凡安27倍變焦一體機；高清480線。下面介紹各個模塊的具體功能。1、遙控器信號採集模塊，在巡線機上固定一個遙控器的接收機，用於接收遙控器的控制信號並將其轉換成PWM波。本發明選用的DSP具有專門的eCAP捕獲模塊，把接收機的信號直接引出和eCAP模塊相應的引腳相連接，並配置DSP的eCAP模塊為先採集脈衝的上升沿再採集脈衝的下降沿，在下降沿發生之後，利用計數器的值就可以得到接收機的PWM的周期，然後處理器就可以根據周期的大小知道地面控制人員的控制目的，決定巡線機手動飛行控制信號。2、輸出控制模塊，巡線機的由各個舵機的轉動帶動相應的舵的轉動，從而改變飛機的飛行狀態，而舵機的轉動是由PWM波形控制的。本發明選用的DSP有6個ePWM模塊，最多可以輸出12路獨立的PWM信號，足以滿足控制的需求。具體設置就是首先把相應的引腳定義成PWM的功能引腳，然後根據控制的要求設置本模塊的寄存器，其中重要的有控制動作的寄存器的設置、周期寄存器和比較寄存器的設置，比較寄存器的值是通過一系列計算得到。由於DSP接口的驅動能力有限，本發明使用一塊功率放大晶片提高DSP的驅動能力，把輸出的控制信號控制螺旋槳的轉速和雲臺的偏轉。本發明選用的驅動晶片做多可以驅動16路信號，因此，在把本模塊產生的12路PWM信號輸出的基礎上又額外增加4路普通I/O,以備功能擴展。3、GPS導航模塊，GPS和處理器是通過串口 SCI進行通信，由於單片機的串口通信的電平和DSP的串行接口相匹配，因此可以直接相連，而不必經過串口的電平轉換。本發明中單片機和GPS的數據傳輸格式，我們選用UBX協議。其通信的大概流程如下首先設置單片機的相應的引腳為串口 SCI功能，然後根據選擇的通信協議設置好處理器裡面的相應的寄存器，其中根據GPS默認的波特率設置好處理器的串口的波特率，然後把需要初始化的命令發送到GPS中，我們可以根據這些命令修改GPS的波特率、設定GPS的工作模式和需要輸出的數據內容。如需修改GPS的波特率，則在修改完成後，還要進一步的要修改處理器的串口的波特率，使之於新設定的GPS的波特率相等。例如要接收接收GPS四個包的數據，每次先一次性接收完這四個包，然後根據包頭得出具體是哪個包的數據，然後再把包裡面的數據提取出來。4、超聲波測距模塊，本模塊採用的超聲波測量模塊具有兩中輸出，一個是輸出PWM，另一個是輸出就是通過SCI輸出。本設計就直接採用PWM模式，其數據的採集原理和遙控器信號的一樣，然後根據採集到的數據就可以得到巡線機與線路的距離。
5、增穩模塊，本模塊通過陀螺儀增加巡線機的穩定性，特別是在有風巡線時，通過增穩模塊可以有效地增加巡線機的飛行穩定性和安全性。6、數據存儲模塊，主要是在飛行過程中把飛行器飛行過的航點信息記錄在存儲器中，然後在有與外部幹擾使飛行器與操作人員失去聯繫的時候，經過一段時間飛行器會調用已經存儲的航點信息，並利用這些信息進行返航。7，攝像頭模塊，攝像機的調焦本設備選用的攝像機的焦距可以通過焦距旋鈕來調節，焦距旋鈕上的T及W，分別代表著被拍攝物的深度及範圍。將旋鈕推至T方，則焦距會變短，可以拉近並放大遠方的景物。如將旋鈕推至W方，則焦距會變長，拍攝的範圍亦會擴大。為了能更全面清楚的了解線路的情況，在每個拍攝點應該拍攝多組照片，既要以同的角度拍攝，這可以通過控制雲臺來調整；又要在一個角度上以不同的焦距多拍幾張照片，這就需要能自動調整攝像機的焦距。本發明選用的攝像機通過旋鈕來進行調焦，由DSP產生的PWM波形控制舵機的旋轉，然後由舵機的轉動帶動攝像機旋鈕的轉動，這樣就能在不同的焦距下拍照了。它帶有GPS功能，為了保證飛行的安全性、穩定性增加了超聲波測距模塊和增穩模塊，並且在遙控器與飛行器失去聯繫時，飛行器可以自動按原飛行軌跡返航。它附帶的是20倍變焦攝像頭可以在離線路5米的地方進行拍攝，避免了飛行器撞擊線路的危險的發生。本發明可避免巡線機與線路距離過近，誤操作對線路造成損傷，還可以避免遇到強烈電磁幹擾使巡線機失去遙控器控制時，巡線機對線路造成損傷。
權利要求
1.一種無線遙控架空線路巡檢飛行器，其特徵在於它包括主要由無線遙控電路及飛行控制電路、支架(I)、旋翼(2)組成的旋翼飛行器，所述旋翼飛行器上面安裝有無線傳輸拍攝裝置(3)。
2.根據權利要求1所述的一種無線遙控架空線路巡檢飛行器，其特徵在於所述無線遙控電路及飛行控制電路包括遙控器信號採集模塊、輸出控制模塊、GPS導航模塊、超聲波測距模塊、增穩模塊、數據存儲模塊及CPU處理器。
3.根據權利要求1所述的一種無線遙控架空線路巡檢飛行器，其特徵在於所述旋翼飛行器為四旋翼飛行器。
4.根據權利要求1所述的一種無線遙控架空線路巡檢飛行器，其特徵在於所述無線傳輸拍攝裝置(3)為無線傳輸攝像機，位於旋翼飛行器上部重心位置。
5.根據權利要求4所述的一種無線遙控架空線路巡檢飛行器，其特徵在於所述無線傳輸攝像機為凡安27倍變焦一體機，高清480線。
6.根據權利要求1所述的一種無線遙控架空線路巡檢飛行器，其特徵在於所述巡線飛行器的無線遙控電路及飛行控制電路外部設有金屬電磁屏蔽層。
7.根據權利要求1所述的一種無線遙控架空線路巡檢飛行器，其特徵在於該巡檢飛行器的飛行高度為在架空線路的上方，距架空線路4 6m。
全文摘要
本發明公開了一種無線遙控架空線路巡檢飛行器，涉及電力架空線路維修設備。技術領域它包括主要由無線遙控電路及飛行控制電路、支架、旋翼組成的旋翼飛行器，旋翼飛行器上面安裝有無線傳輸拍攝裝置。它具有控制簡單，便於操作，體積較小，靈活性強等特點，使用它進行架空線路巡檢，可使工作人員從繁重而危險的工作環境當中解放出來，而且可以極大地提高工作效率。
文檔編號G05D1/10GK102999049SQ20121044624
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者陳璽, 張志廣 申請人:國家電網公司, 河北省電力公司, 邢臺供電公司