用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構的製作方法

2023-06-09 20:39:46 4

用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構，包括安裝在固定板上的驅動電機，驅動電機輸出軸上安裝有電機轉動時以輸出軸為圓心做圓周擺動的擺臂，擺臂通過彈簧和連杆與位於擺臂正下方的座板相連，所述彈簧在自由狀態下垂直安裝在輸電線軸心的正上方，座板中間部位開有一限位橢圓通孔，連杆穿過所述限位橢圓通孔，且連杆的下端套裝一個尺寸大於限位橢圓通孔短軸長度的自鎖螺帽；座板下部連接有能夠卡在輸電線上的滑輪，以及用於輸電線電磁檢測的電磁檢測裝置。該機構用於攜載電磁檢測器件，具有防抖、穩定、越障等功能。
【專利說明】用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種輸電線在線巡檢機構，尤其涉及一種用於輸電線電磁檢測的攜載 與越障機構，屬於輸電線機器人【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 高壓輸電線結構的完好無損傷，對於輸電系統的安全運行非常重要。輸電線由於 工作在戶外，長期承受著巨大的交變張力和由振動引起的彎曲應力，不可避免地造成輸電 線路的導線及地線產生裂紋、斷股等。另外輸電線還會因為氣溫急劇變化和雷擊等引起表 面損傷，如果是鋪設在海濱及工業區，容易由於鹽霧和酸雨等造成腐蝕損傷。另外在輸電線 在接頭處更易產生危險，因為交變張力和彎曲應力的作用，如果使鋼芯對接接頭偏離接續 壓接管的中心，經過一定的時間，壓接管中的鋼芯接頭就會被拉開直至拉斷，因此兩段鋼芯 在壓接管中的對接位置也要求能準確檢測。
[0003] 目前，對高壓輸電線的無損檢測方法主要有1、目測法，2、航測法，3、紅外檢測法， 4、電磁檢測法等。目測法即工作人員用肉眼觀測表面是否有斷絲，準確度低且勞動強度 大，航測法雖較目測法精確許多，但是成本非常高；紅外檢測法利用紅外成像原理探測缺陷 處的紅外輻射情況，但只能探測表面缺陷，且只能在通電狀態下檢測，對檢測環境的要求嚴 格，所以使檢測有諸多的局限性。而電磁檢測法克服了上述各種方法的不足，兼具經濟性、 精確性與實用性。檢測中將電磁檢測設備安裝在巡檢機器人上，機器人在單根相線上爬行。
[0004] 投入實際應用的輸電線路不僅包括輸電鋁絞線本體，還要有諸如防震錘、貓頭塔、 絕緣子、杆塔、懸垂線夾和跳線線夾等來安裝輸電線並確保穩固安全，且實際中還存在線路 轉彎等情況，這些對於機器人爬行和電磁檢測設備來說都是障礙物。實際運行的高壓輸電 線都是架設在離地二三十米的高空處，為了方便檢測設備在輸電線上的安裝以及越障，理 想的方案是整個檢測裝置能在地面監控下實現自動打開和閉合，這就要求設備機械結構與 輸電線本身是可分開的。只是現有的用來搭載電磁檢測裝置的機構類型很少，且由於傳統 的檢測裝置都是整體式的結構，難以在遇到障礙的時候自動通過。另外，在實際使用時，由 於輸電線不是完全水平的，而是存在一定的傾斜角度，或者在壓接頭處壓接套管與輸電線 的交匯處表面有高度的起伏，這都會造成檢測器件相對輸電線軸心的傾斜與抖動。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種用於輸電線電磁檢測的攜 載與越障機構，該機構用於攜載電磁檢測器件，具有防抖、穩定、越障等功能。
[0006] 為實現上述目的，本發明採用下述技術方案：
[0007] -種用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構，包括安裝在固定板上的驅動電機， 驅動電機輸出軸上安裝有電機轉動時以輸出軸為圓心做圓周擺動的擺臂，擺臂通過彈簧和 連杆與位於擺臂正下方的座板相連，彈簧的彈力保能夠持座板與輸電線平行，彈簧在自由 狀態下垂直安裝在輸電線軸心的正上方，座板中間部位開有一限位橢圓通孔，連杆穿過所 述限位橢圓通孔，且連杆的下端套裝一個尺寸大於限位橢圓通孔短軸長度的自鎖螺帽；座 板下部連接有能夠卡在輸電線上的滑輪，以及用於輸電線電磁檢測的電磁檢測裝置；自鎖 螺帽用於在擺臂抬到一定高度時，卡住座板，以便將座板連同其附帶機構一起抬起，實現越 障功能。
[0008] 所述電磁檢測裝置包括分別獨立連接於底板上的渦流探頭機械爪和底部半開口 且開口尺寸大於輸電線直徑的電磁鐵；
[0009] 所述渦流探頭機械爪包括一個舵機、一個與底板相聯的支架、兩個相嚙合的齒輪 片、兩個分別連接於兩個齒輪片下端的半圓爪片和兩個分別固定於兩個半圓爪片上並能隨 其張開或閉合的兩半式渦流檢測線圈，相嚙合的兩個齒輪片中的其中一個固定安裝在舵機 輸出軸上，另一個齒輪片安裝在舵機固定座上，舵機固定座與支架聯接，舵機安裝於舵機固 定座上；舵機用來接收外部控制信號啟動兩個半圓爪片張開或閉合，實現越障和越障後繼 續回到檢測狀態。
[0010] 所述擺臂為長板結構，其一端通過連接件固定於驅動電機的輸出軸上，另一端連 固定壓緊彈簧與連杆。
[0011] 所述彈簧為兩個，分別為第一壓緊彈簧和第二壓緊彈簧，第一壓緊彈簧和第二壓 緊彈簧沿輸電線方向對稱安裝於連杆兩側，且第一壓緊彈簧、第二壓緊彈簧和連杆在同一 平面內。
[0012] 所述第一壓緊彈簧與第二壓緊彈簧相同，都是頂端固定在擺臂上，底端固定在座 板上，且安裝於輸電線軸心的正上方，第一壓緊彈簧與第二壓緊彈簧共同作用，保持座板與 輸電線平行。
[0013] 所述連杆為雙頭螺柱，其上端垂直固定在擺臂上，下端與座板活動連接。
[0014] 所述滑輪有兩個，分別為通過輪架固定於座板上的第一滑輪和第二滑輪，第一滑 輪和第二滑輪沿輸電線方向分別位於電磁檢測裝置的兩側。
[0015] 所述第一滑輪和第二滑輪均為能夠卡在輸電線上U型槽滑輪。在壓緊時，輸電線 卡在所述第一滑輪與第二滑輪的U型槽內。
[0016] 所述電磁檢測裝置尺寸與滑輪高度相互匹配，使輸電線卡進滑輪的U型槽之後， 電磁鐵開口中心線與渦流探頭抱合機械手爪中心所在的電磁檢測器件中心線及輸電線軸 線重合。
[0017] 電磁檢測裝置沿輸電線方向依次固定於座板的下側，位於第一滑輪與第二滑輪之 間。電磁檢測裝置包括電磁鐵和渦流探頭機械手爪，電磁鐵為半開口結構，用於漏磁檢測。 渦流探頭機械手爪可在舵機帶動下實現張開與抱合，用於固定渦流線圈。當機構在行進方 向上遇到障礙時，驅動電機可帶動所述擺臂將所述座板及其附帶機構提離輸電線一定高 度，以越過障礙。
[0018] 所述座板為長方形鋁板，通過限位孔與連杆活動連接，其上側與第一壓緊彈簧和 第二壓緊彈簧相連，下側固定第一滑輪與第二滑輪，座板用於攜載電磁檢測裝置。
[0019] 本發明的有益效果是：
[0020] 本發明在現有的輸電線巡檢機器人平臺的帶動下沿輸電線進行檢測。固定板用於 將機構固定在輸電線巡檢機器人平臺上，同時用於固定開合驅動電機；驅動電機固定於固 定板上，驅動電機的輸出軸通過連接件與擺臂相連接，用於驅動擺臂以電機輸出軸為中心 轉動。驅動電機可帶動擺臂上下擺動，進而帶動電磁檢測裝置的提起放下，實現越障功能。 壓縮彈簧與連杆的配合使用確保檢測過程中，電磁檢測裝置中心線與輸電線中心軸線始終 重合；座板上的橢圓形孔及兩個U型槽滑輪可確保機構的穩定。
[0021] 本發明改進了傳統纜線電磁檢測裝置的空間結構，利用自動開合機構實現與輸電 線完全分離的損傷檢測。機構可以方便的安裝在各種輸電線巡檢機器人平臺上，隨巡檢機 器人跨越防震錘、貓頭塔和耐張塔等障礙。利用壓緊彈簧結構的防抖壓緊設計，提高電磁檢 測裝置的穩定性，實現檢測結果的準確性。本發明擴大了電磁檢測方法在輸電線在線檢測 中的應用範圍，方便了在高壓輸電線檢測現場的設備安裝和越障，對現場檢測有更好的適 用性，在輸電線損傷檢測中具有廣闊的應用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1為本發明的結構平面示意圖；
[0023] 圖2為本發明開合驅動電機平臺通過輸出軸與擺臂固定安裝示意圖；
[0024] 圖3為本發明滑輪結構的側視圖；
[0025] 圖4為本發明座板攜載電磁鐵的連接側視圖；
[0026] 圖5為本發明渦流探頭機械爪的結構示意圖；
[0027] 圖6為本發明一個實施例的機構跨越障礙的狀態示意圖；
[0028] 圖7為本發明一個實施例的檢測中輸電線傾斜狀態示意圖。
[0029] 其中，1.固定板，2.驅動電機，3.擺臂，4.第一壓緊彈簧，5.齒輪片，6.座板，7.第 二壓緊彈簧，8.第一滑輪，9.輸電線，10.渦流探頭機械爪，11.電磁鐵.，12.第二滑輪， 13.輸電線巡檢機器人，14.第一齒輪片，15.第二齒輪片，16.第一半圓形金屬爪片，17.第 二半圓形金屬爪片，18.兩半式渦流檢測線圈，19.舵機，20.連接支架，21.障礙。

【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0031] 如圖1所示，本發明包括開合驅動電機平臺、擺臂3、連杆5、第一壓緊彈簧4、第二 壓緊彈簧7、座板6、第一滑輪8、第二滑輪12、電磁檢測裝置。
[0032] 如圖2所示，開合驅動電機平臺包括固定板1、驅動電機2和軸承。固定板1作為 整個機構的底座，用於將機構固定到輸電線巡檢機器人13上，而驅動電機2作為機構的關 節通過連接件與軸承固定到固定板1上，擺臂3則通過連接件沿軸徑向固定連接在驅動電 機1的輸出軸上。當驅動電機轉動時，即可以帶動擺臂以輸出軸為圓心做圓周擺動。
[0033] 座板6為一長方形結構，長邊平行於輸電線9方向，上有各種安裝孔，包括橢圓限 位孔。通過第一壓緊彈簧4、第二壓緊彈簧7、連杆5與擺臂3相連接。如圖1，第一壓緊彈 簧4與第二壓緊彈簧7相同，都是頂端固定在擺臂3上，底端固定在座板上，且兩者自由狀 態下垂直安裝在輸電線9軸心的正上方。連杆5為雙頭螺柱，其上端垂直固定在擺臂3上， 下端與座板6活動連接。連杆5穿過座板6的限位橢圓孔後，在端部套上一個自鎖螺帽，螺 帽的尺寸大於橢圓孔的小徑，這樣擺臂抬起到一定高度時，連杆就可以利用螺帽卡住座板， 以將座板6-同抬起。
[0034] 座板6的前端裝有第一滑輪8、後端裝有第二滑輪12。滑輪的側視圖如圖3所示， 為U型槽滑輪，輸電線9卡進滑輪的U型槽內，在機構隨輸電線巡檢機器人13沿輸電線9 運動時，保證機構運動平穩，不偏離輸電線9。
[0035] 電磁檢測器件包括渦流探頭機械爪10和電磁鐵11。電磁鐵11機構及其裝配圖如 圖4,它為專門設計的半開口型電磁鐵，可被擺臂3提離輸電線9,在檢測時，它也作為磁敏 傳感器的附著載體。渦流探頭機械爪10結構如圖5所示，機械手爪包括一個舵機19, 一個 連接支架20,兩個相嚙合的第一、第二齒輪片14、15,以及兩個相對應的第一、第二半圓形 金屬爪片16、17,相嚙合第二齒輪片15固定安裝在舵機輸出軸上，第一齒輪片14安裝在舵 機固定座上，連接支架20與座板6固定聯接。兩個兩半式渦流檢測線圈18固定與第一、第 二半圓金屬爪片16、17上，隨爪片張開或閉合。舵機19用來接收外部控制信號啟動金屬爪 片張開或閉合，實現越障和越障後繼續回到檢測狀態。
[0036] 電磁檢測裝置尺寸與滑輪高度相互匹配，使輸電線9卡進滑輪U型槽之後，電磁鐵 開口中心線與渦流探頭抱合中心線重合，且與輸電線9中線軸線重合。利用第一壓緊彈簧4 和第二壓緊彈簧7的連接，保證電磁檢測裝置中心線運動過程中始終與輸電線9中心軸線 平行，而不受擺臂3與輸電線9之間距離變化或機器人平臺抖動影響。
[0037] 現結合兩種工作狀態說明該機構工作過程。
[0038] 第一種情況如圖6所示，機構隨輸電線巡檢機器人沿輸電線運動進行檢測作業， 當前方遇到障礙21，由於電磁檢測裝置尺寸的限制，無法直接越過。這時，巡檢機器人上安 裝的傳感器檢測到遇障信息發送給巡線機器人控制微機，微機收到這個信號後先給渦流探 頭機械爪10的舵機發送張開信號，等機械爪帶動兩個半圓形的兩半式渦流檢測線圈18打 開後，稍後再給驅動電機2發送啟動信號，驅動電機2轉動，帶動擺臂3向上張開，連杆5與 第一壓緊彈簧4、第二壓緊彈簧7共同作用，將座板6抬起，抬離輸電線9和障礙21。然後 巡線機器人繼續向前，帶動該機構越過障礙21。
[0039] 第二種情況如圖7所示，機構隨輸電線巡檢機器人沿輸電線運動進行檢測作業， 輸電線9出現不水平，傾斜的情況，擺臂3與輸電線間距離減小且二者不平行。這時，第一 壓緊彈簧4、第二壓緊彈簧7被不同程度的壓縮，第一、第二滑輪8、12壓緊輸電線，使座板6 仍然平行於輸電線，也就保證了電磁檢測裝置中心線仍然與輸電線中心軸線重合。同時，座 板上的橢圓限位孔只留給連杆5上下與前後活動的空間，連杆5無法左右活動，從而防止了 電磁檢測裝置在運動中發生傾斜，抖動或者中心偏離。
[0040] 上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但並非對本發明保護範 圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不 需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。
【權利要求】
1. 用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構，其特徵是，包括安裝在固定板上的驅動電 機，驅動電機輸出軸上安裝有電機轉動時以輸出軸為圓心做圓周擺動的擺臂，擺臂通過彈 簧和連杆與位於擺臂正下方的座板相連，彈簧的彈力保能夠持座板與輸電線平行，座板中 間部位開有一限位橢圓通孔，連杆穿過所述限位橢圓通孔，且連杆的下端套裝一個尺寸大 於限位橢圓通孔短軸長度的自鎖螺帽；座板下部連接有能夠卡在輸電線上的滑輪，以及用 於輸電線電磁檢測的電磁檢測裝置； 所述電磁檢測裝置包括分別獨立連接於底板上的渦流探頭機械爪和底部半開口且開 口尺寸大於輸電線直徑的電磁鐵； 所述渦流探頭機械爪包括一個舵機、一個與底板相聯的支架、兩個相嚙合的齒輪片、兩 個分別連接於兩個齒輪片下端的半圓爪片和兩個分別固定於兩個半圓爪片上並能隨其張 開或閉合的兩半式渦流檢測線圈，相嚙合的兩個齒輪片中的其中一個固定安裝在舵機輸出 軸上，另一個齒輪片安裝在舵機固定座上，舵機固定座與支架聯接，舵機安裝於舵機固定座 上；舵機用來接收外部控制信號啟動兩個半圓爪片張開或閉合，實現越障和越障後繼續回 到檢測狀態。
2. 如權利要求1所述的用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構，其特徵是，所述擺臂 為長板結構，其一端通過連接件固定於驅動電機的輸出軸上。
3. 如權利要求1所述的用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構，其特徵是，所述彈簧 在自由狀態下垂直安裝在輸電線軸心的正上方。
4. 如權利要求1或3所述的用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構，其特徵是，所述彈 簧為兩個，分別為第一壓緊彈簧和第二壓緊彈簧，第一壓緊彈簧和第二壓緊彈簧沿輸電線 方向對稱安裝於連杆兩側，且第一壓緊彈簧、第二壓緊彈簧和連杆在同一平面內。
5. 如權利要求4所述的用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構，其特徵是，所述第一 壓緊彈簧與第二壓緊彈簧相同，都是頂端固定在擺臂上，底端固定在座板上。
6. 如權利要求1所述的用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構，其特徵是，所述連杆 為雙頭螺柱，其上端垂直固定在擺臂上，下端與座板活動連接。
7. 如權利要求1所述的用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構，其特徵是，所述滑輪 有兩個，分別為通過輪架固定於座板上的第一滑輪和第二滑輪，第一滑輪和第二滑輪沿輸 電線方向分別位於電磁檢測裝置的兩側。
8. 如權利要求7所述的用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構，其特徵是，所述第一 滑輪和第二滑輪均為能夠卡在輸電線上U型槽滑輪。
9. 如權利要求8所述的用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構，其特徵是，所述電磁 檢測裝置尺寸與滑輪高度相互匹配，使輸電線卡進滑輪的U型槽之後，電磁鐵開口中心線 與渦流探頭抱合機械手爪中心所在的電磁檢測器件中心線及輸電線軸線重合。
10. 如權利要求1所述的用於輸電線電磁檢測的攜載與越障機構，其特徵是，所述座板 為長方形錯板。
【文檔編號】G01N27/90GK104215689SQ201410419661
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月22日 優先權日:2014年8月22日
【發明者】郭銳, 張峰, 仲亮, 程志勇, 曹雷, 賈娟, 賈永剛 申請人:國家電網公司, 國網山東省電力公司電力科學研究院, 山東魯能智能技術有限公司