综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置及方法制造方法及图纸

技术编号:17777261 阅读:25 留言:0更新日期:2018-04-22 04:37
本发明专利技术涉及一种综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置及方法,所述测温装置包括机器人车体以及设置于机器人车体上的定位机构、CCD相机、红外热像仪、超声测距传感器、控制处理模块和上位机,还包括用于测量定位机构垂直仰角和红外热像仪观测视角的第一倾角传感器以及用于测量机器人车体爬坡角度的第二倾角传感器,利用所测量的角度和直线距离,求取热像仪与目标体间的实际距离,将此距离和观测角度代入补偿公式对测量温度进行修正或者补偿。与现有技术相比,本发明专利技术能够补偿观测距离和观测视角对红外测温结果的影响,适用于电力巡检机器人、巡检无人机及相关职能巡检仪器的温度巡检,因此具备较高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置及方法
本专利技术涉及电力设备红外测温补偿技术,尤其是涉及一种综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置及方法。
技术介绍
对变电站设备进行例行红外巡检是保障电力设备安全稳定运行的常规技术手段。近年来,传统的人工红外巡检模式正逐渐发展为机器人的红外巡检模式。但巡检机器人在实际应用过程中却面临着红外温度的检测精度问题,例如,在电力设备红外巡检中,机器人载荷的红外测温仪器与被测设备表面存在一定的距离,受到红外辐射大气衰减的影响,测温结果与实际温度存在偏差;此外,巡检机器人与设备热缺陷表面法线往往不处于同一水平面,红外热像仪的观测方向与设备表面法线存在较大的夹角,从而导致测温结果与实际温度存在偏差。一般情况下,红外测温结果会同时受到观测距离和观测角度的影响,因此在电力机器人红外巡检中,需要综合考虑距离、视角这两个关键参量,并以此对测温结果进行修正,保证测温结果的准确度。对于上述观测距离影响红外测温结果准确性的,目前已发展了将测距仪器与红外测温仪器组合的装置或方法,例如,激光测距与红外测温仪器组合方法(申请号:201120577082.8)、超声波测距与红外测温仪器组合方法(申请号:201210163806.3)、红外线测距与红外测温仪器组合方法等。所述方法中,往往直接将测距模块获取的距离作为热像仪至故障点距离,还是存在精度不够的问题.
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置及方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置,包括机器人车体以及设置于机器人车体上的定位机构、CCD相机、红外热像仪、超声测距传感器、控制处理模块和上位机,所述CCD相机、红外热像仪和超声测距传感器设置于定位机构上,所述控制处理模块分别连接定位机构、CCD相机、红外热像仪、超声测距传感器和上位机,还包括用于测量定位机构垂直仰角和红外热像仪观测视角的第一倾角传感器以及用于测量机器人车体爬坡角度的第二倾角传感器。进一步地,所述第一倾角传感器和红外热像仪上下贴合设置于定位机构上。进一步地,所述第二倾角传感器设置于机器人车体底部,且朝向机器人车体前进方向。进一步地,所述第一倾角传感器为双轴结构传感器。进一步地,所述定位机构包括云台以及控制所述云台运动的垂直电机和水平电机,所述CCD相机、红外热像仪、超声测距传感器和第一倾角传感器设置于云台上,所述垂直电机和水平电机均与控制处理模块连接。进一步地,所述机器人车体包括固定底座,所述第二倾角传感器设置于固定底座上。进一步地,所述控制处理模块包括CPU、无线通信单元和校准参数存储单元,所述CPU分别连接无线通信单元、校准参数存储单元、定位机构、红外热像仪、超声测距传感器、第一倾角传感器和第二倾角传感器。本专利技术还提供一种根据所述的综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置的温度补偿方法,包括以下步骤:1)移动测量装置至指定位置,调整定位机构使目标体处于红外热像仪和第一倾角传感器的视角范围内,保存位置信息;2)红外热像仪、超声测距传感器、第一倾角传感器和第二倾角传感器工作,获取相应测量值,通过控制处理模块传输给上位机;3)上位机通过定位机构垂直仰角和机器人车体爬坡角度对超声测距传感器的距离测量值进行补偿,并根据补偿后的实际距离值和红外热像仪观测视角对红外热像仪的温度测量值进行补偿,获得目标体表面真实温度。进一步地,所述步骤3)中,对超声测距传感器的距离测量值的补偿公式为:其中,l1为超声测距传感器的距离测量值,α为定位机构垂直仰角,β为机器人车体爬坡角度,l为补偿后的实际距离值。进一步地,所述步骤3)中,红外热像仪的温度测量值的补偿具体为:T=T0cosrγ-pl-ql2其中,T0为目标体表面真实温度,T为红外热像仪的温度测量值,γ为红外热像仪观测视角,r、p、q为拟合系数。与现有技术相比,本专利技术具有以下有益效果:1、本专利技术将倾角传感器与超声波测距传感器相结合,提高了红外热像仪至待测点处之间测量距离的精确度,以补偿后的距离和视角作为补偿因子对测量温度进行补偿或修正,保证了最终温度诊断结果的准确度,解决了电力巡检机器人实际应用过程中面临的红外热像仪与设备之间的距离和角度影响测温结果精确性的问题。2、本专利技术第一倾角传感器与红外热像仪上下贴合固定,两者之间间距很小,可以近似测得热像仪与待测点连线相对水平面的倾角及观测视角,有效提高补偿精度。3、本专利技术的角度补偿同时考虑了云台垂直仰角、红外热像仪观测视角和机器人车体爬坡角度,补偿精度高。4、本专利技术将红外热像仪与超声测距技术相结合,实现设备各部温度同时在线监测,节约了成本。附图说明图1为本专利技术的控制结构图;图2为本专利技术机械结构立体示意图;图3为爬坡中实施例立体结构示意图;图4为无坡度时实施例结构示意图;图5为本专利技术具体工作流程图;图中,1、第一倾角传感器,2、红外热像仪,3、CCD相机,4、散热口,5、云台,6、固定底座,7、水平电机,8、垂直电机,9、超声测距传感器,10、第二倾角传感器,11、CPU,12、校准参数存储单元,13、无线通信单元,14、上位机。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。本专利技术考虑到观测角度对测温结果的影响,在巡检机器人测温结果的自动补偿过程中,除了需要机器人自动获取观测的距离,还需要考虑机器人能够自动获取红外热像仪2法线与目标体焦面法线的夹角,在此基础上综合观测距离和角度对测温结果进行补偿,并用其评估设备的运行状态。如图1-图2所示,本专利技术提供一种综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置,包括机器人车体以及设置于机器人车体上的定位机构、CCD相机3、红外热像仪2、超声测距传感器9、控制处理模块和上位机14,CCD相机3、红外热像仪2和超声测距传感器9设置于定位机构上,控制处理模块分别连接定位机构、CCD相机3、红外热像仪2、超声测距传感器9和上位机14,还包括用于测量定位机构垂直仰角和红外热像仪2观测视角的第一倾角传感器1以及用于测量机器人车体爬坡角度的第二倾角传感器10。定位机构包括云台5以及控制云台5运动的垂直电机8和水平电机7,第一倾角传感器1和红外热像仪2上下贴合设置于云台5上,因两者之间间距很小,可以近似测得热像仪与待测点连线相对水平面的倾角及观测视角。垂直电机8和水平电机7均与控制处理模块连接,控制云台5进行目标体定位。云台5上设置有散热口4。第一倾角传感器1为双轴结构传感器。机器人车体包括固定底座6,第二倾角传感器10设置于固定底座6上,且朝向机器人车体前进方向,可位于固定底座6正前方部位。超声测距传感器9置于云台5正前方,采集检测装置与待测点所处平面的直线距离。控制处理模块包括CPU11、无线通信单元13和校准参数存储单元12,CPU11分别连接无线通信单元13、校准参数存储单元12、定位机构、红外热像仪2、超声测距传感器9、第一倾角传感器1和第二倾角传感器10。本实施例中选用的第一倾角传感器1和第二倾角传感器10的型号本文档来自技高网...
综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置及方法

【技术保护点】
一种综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置,包括机器人车体以及设置于机器人车体上的定位机构、CCD相机(3)、红外热像仪(2)、超声测距传感器(9)、控制处理模块和上位机(14),所述CCD相机(3)、红外热像仪(2)和超声测距传感器(9)设置于定位机构上,所述控制处理模块分别连接定位机构、CCD相机(3)、红外热像仪(2)、超声测距传感器(9)和上位机(14),其特征在于,还包括用于测量定位机构垂直仰角和红外热像仪(2)观测视角的第一倾角传感器(1)以及用于测量机器人车体爬坡角度的第二倾角传感器(10)。

【技术特征摘要】
1.一种综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置,包括机器人车体以及设置于机器人车体上的定位机构、CCD相机(3)、红外热像仪(2)、超声测距传感器(9)、控制处理模块和上位机(14),所述CCD相机(3)、红外热像仪(2)和超声测距传感器(9)设置于定位机构上,所述控制处理模块分别连接定位机构、CCD相机(3)、红外热像仪(2)、超声测距传感器(9)和上位机(14),其特征在于,还包括用于测量定位机构垂直仰角和红外热像仪(2)观测视角的第一倾角传感器(1)以及用于测量机器人车体爬坡角度的第二倾角传感器(10)。2.根据权利要求1所述的综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置,其特征在于,所述第一倾角传感器(1)和红外热像仪(2)上下贴合设置于定位机构上。3.根据权利要求1所述的综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置,其特征在于,所述第二倾角传感器(10)设置于机器人车体底部,且朝向机器人车体前进方向。4.根据权利要求1所述的综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置,其特征在于,所述第一倾角传感器(1)为双轴结构传感器。5.根据权利要求1所述的综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置,其特征在于,所述定位机构包括云台(5)以及控制所述云台(5)运动的垂直电机(8)和水平电机(7),所述CCD相机(3)、红外热像仪(2)、超声测距传感器(9)和第一倾角传感器(1)设置于云台(5)上,所述垂直电机(8)和水平电机(7)均与控制处理模块连接。6.根据权利要求3所述的综合距离及视角的电力巡检机器人红外测温装置,其特征在于,所述机器人车体包括固定底座(6),所述第二倾角传感器(10)设置于固定底座(6)上。7.根据权利要求1所述的综合距离及视...

【专利技术属性】
技术研发人员:崔昊杨霍思佳胡丰晔郭文诚秦伦明葛晨航马宏伟李亚刘晨斐李鑫束江曾俊冬江超
申请(专利权)人:上海电力学院
类型:发明
国别省市:上海,31

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1