模拟无人机光伏板热斑检测教学装置和教学方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟无人机光伏板热斑检测教学装置和教学方法。该装置包括光伏大棚、外部无人机模拟机构和内部无人机模拟机构。外部无人机模拟机构包括外部X向驱动机构、外部YZ向驱动机构、外部模拟无人机；内部无人机模拟机构包括内部X向驱动机构、内部YZ向驱动机构、内部检测机构。本发明专利技术通过搭建机械平台，利用CCD工业相机传感器、温度传感器、红外热成像传感器，借助计算机软件实现三维方向搭载上述传感器的平台动态模拟无人机的空间运动以及无人机在运行过程中自身的运动，模拟平台下方为搭建的柔性光伏板温室大棚，实现模拟无人机对柔性光伏板上表面和下表面的全面检测。

Teaching Device and Method of Simulated Unmanned Aerial Vehicle Photovoltaic Panel Hot Spot Detection

【技术实现步骤摘要】
模拟无人机光伏板热斑检测教学装置和教学方法
本专利技术涉及一种采用模拟无人机装置实现太阳能板的检测教学装置和教学方法，主要涉及无人机装置的飞行模拟，太阳光伏板热斑的状态模拟和模拟无人机装置的传感器对热斑检测的实现。
技术介绍
太阳能光伏板作为清洁能源，使用越来越广泛，但是使用多年后光伏板表面容易出现热斑效应。传统热斑检测方法采用搭载红外热成像传感器的无人机实现检测过程。目前无人机模拟教学装置中，已有文献《一种用于模拟无人机实际飞行的教学实验平台》CN201711143506，《一种用于测试无人机传感器的教学实验平台》CN201711143668提供用于模拟无人机实际飞行的教学实验平台，可使无人机实现横向、纵向和转动倾斜模拟飞行。但是其仅是一个设备并没有结合具体教学应用案例的实施，其次其只能实现模拟平台倾斜，不能实现多角度的定量化倾斜。现有太阳能光伏板检测用无人机装置适用于室外太阳能光伏板状态检测，但是不适用于实验室内调试太阳能光伏板状态检测过程。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种模拟无人机光伏板热斑检测教学装置和教学方法。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术提供一种模拟无人机光伏板热斑检测教学装置，包括：光伏大棚，包括呈弧度弯曲的大棚支架，所述大棚支架上覆盖有薄膜，在所述薄膜的表面阵列式排列覆盖有与大棚弯曲弧度相同的弯曲的柔性光伏板；外部无人机模拟机构，包括外部X向驱动机构、外部YZ向驱动机构、外部模拟无人机；所述外部X向驱动机构包括上直线导轨、下直线导轨、可分别沿上直线导轨和下直线导轨运动的小车，所述小车包括小车框架，所述小车框架下方设有与上直线导轨和下直线导轨配合的第一滚轮，所述第一滚轮的滚轮轴上固定安装有第一带轮，小车框架上安装有第一电机，第一电机的输出端设有第二带轮，所述第一带轮与第二带轮外套有第一皮带，所述小车框架上设有加高支架；所述外部YZ向驱动机构包括外部弧形导轨，所述外部弧形导轨设于光伏大棚的上方，所述外部弧形导轨的端部分别与小车框架上的加高支架相连；所述外部模拟无人机包括第一搭板、第二滚轮、第一连杆，所述第二滚轮的滚轮轴上设有第三带轮，所述第一搭板上安装有第二电机，第二电机的输出端设有第四带轮，所述第三带轮与第四带轮外套有第二皮带，所述第一连杆的一端与第二滚轮的滚轮轴可转动地连接，另一端固定于第一搭板上，所述第一搭板的下方连接有上托板，上托板的下方设有下托板，所述上托板和下托板通过呈三角形布置的三个电动推杆铰接，三个电动推杆的不同伸缩状态用于模拟无人机的微运动；内部无人机模拟机构，包括内部X向驱动机构、内部YZ向驱动机构、内部检测机构；所述内部X向驱动机构包括上横向驱动丝杠、下横向驱动丝杠、可分别沿上横向驱动丝杠和下横向驱动丝杠运动的丝杆滑块；所述内部YZ向驱动机构包括内部弧形导轨，所述内部弧形导轨设于光伏大棚的下方，所述外部弧形导轨的端部分别与丝杆滑块相连；所述内部检测机构包括第二搭板、第三滚轮、第三连杆，所述第三滚轮的滚轮轴上设有第五带轮，所述第二搭板上安装有第三电机，第三电机的输出端设有第六带轮，所述第五带轮与第六带轮外套有第三皮带，所述第三连杆的一端与第三滚轮的滚轮轴可转动地连接，另一端固定于第二搭板上。更进一步地，所述外部模拟无人机的下托板上设有第一温度传感器、红外线成像传感器、CCD工业相机传感器，所述下托板的下方通过第二连杆和数据线连接有第二温度传感器。更进一步地，所述内部检测机构的第二搭板上设有CCD相机。更进一步地，所述CCD相机通过微调平台与第二搭板连接。更进一步地，所述外部弧形导轨的弧度与大棚的弯曲弧度相同，所述内部弧形导轨的弧度与大棚的弯曲弧度相同。更进一步地，所述上托板和下托板为三角形。更进一步地，所述上直线导轨、下直线导轨、外部弧形导轨和内部弧形导轨的轨道均设置为双轨道。更进一步地，所述外部弧形导轨和内部弧形导轨均包括上下平行设置的弧形杆，在两弧形杆之间设有加固支架，所述加固支架由若干呈V字形的支架首尾依次连接而成。本专利技术还提供一种模拟无人机光伏板热斑检测教学装置的检测方法，包括：步骤1：搭建光伏大棚，并在光伏大棚的基础上构建如权利要求1至8中任意一项所述的模拟无人机光伏板热斑检测教学装置；步骤2：光伏板热斑状态模拟步骤2-1：遮挡法模拟热斑；利用白炽灯和金卤灯阵列模拟太阳光光源，调节不同光照强度、光照密度和光照方向实现太阳光不同条件的模拟；将不同颜色的纸覆盖不同面积的光伏板模块表面，模拟不同面积、不同阴影遮挡强度热斑的模拟；步骤2-2：光伏板注入电流模拟热斑若没有外界白炽灯和金卤灯阵列模拟太阳光光源，则采用光伏板模块正向电流注入，通过注入不同大小的电流，以及不同光伏板模块连接形式，实现热斑模拟；外围电路连接电流源和可调电位器串联连接至光伏板模块，即实现热斑模拟电路；步骤3：模拟无人机光伏板检测教学方法步骤3-1：模拟无人机的飞行控制；经软件控制如权利要求1至8中任意一项所述的模拟无人机光伏板热斑检测教学装置实现三维运动；步骤3-2：模拟无人机红外传感器检测方法根据步骤2-2得到不同状态的光伏板热斑状态，根据步骤3-1使模拟无人机运动并且通过红外热传感器拍摄光伏板图像，通过主机的数据采集卡获得连续图像，并经软件数字信号处理技术分析判断是否该图像中是否有热斑图像，如果有故障，定位该热斑故障的光伏板模块所在位置，将该结果通过计算机软件输出。步骤3-3：模拟无人机温度传感器检测方法根据步骤2-2得到不同状态的光伏板热斑状态，根据步骤3-1使模拟无人机通过光伏板模块从左往右从上往下巡线运动，下方的温度传感器靠近光伏板，可以实时获取光伏板表面温度，计算机主机串口将温度数据传输至计算机软件，经数字信号处理技术分析判断是否该温度数据中是否有突然升高的连续数据，如果有故障，定位该热斑故障的光伏板模块所在位置，将该结果通过计算机软件输出。本专利技术的有益效果如下：通过搭建机械平台，利用CCD工业相机传感器、温度传感器、红外热成像传感器，借助计算机软件实现三维方向搭载上述传感器的平台动态模拟无人机的空间运动以及无人机在运行过程中自身的运动(如倾斜)，模拟平台下方为搭建的柔性光伏板温室大棚，实现模拟无人机对柔性光伏板上表面和下表面的全面检测。该教学装置和平台相比较于传统检测方法，检测手段更多，检测对象更为明确、便于量化操作而且还提供具体的教学案例作为参考。附图说明图1是现有太阳能光伏板检测用无人机装置的结构示意图；图2是一种用于柔性光伏板检测的模拟无人机装置的结构示意图；图3是内部无人机及无人机搭载的CCD相机整体示意图；图4是模拟无人机搭载的检测装置的结构示意图；图5是模拟无人机装置以及无人机搭载的检测装置的细节图之一；图6是模拟无人机装置以及无人机搭载的检测装置的细节图之二；图7是本专利技术与计算机等设备相连的工作图。图中：1--外部模拟无人机，2-外部YZ向驱动机构，3-薄膜，4-外部X向驱动机构，5-下横向驱动丝杠，6-地面，7-大棚支架，8-内部检测机构，9-上横向驱动丝杠，10-墙；11-内部弧形导轨，12-内部弧形轨道加固支架，13-CCD相机，14-微调平台，15-第三滚轮，16-第三电机，17-丝杆滑块，18-第二搭板，1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.模拟无人机光伏板热斑检测教学装置，其特征在于，包括：光伏大棚，包括呈弧度弯曲的大棚支架，所述大棚支架上覆盖有薄膜，在所述薄膜的表面阵列式排列覆盖有与大棚弯曲弧度相同的弯曲的柔性光伏板；外部无人机模拟机构，包括外部X向驱动机构、外部YZ向驱动机构、外部模拟无人机；所述外部X向驱动机构包括上直线导轨、下直线导轨、可分别沿上直线导轨和下直线导轨运动的小车，所述小车包括小车框架，所述小车框架下方设有与上直线导轨和下直线导轨配合的第一滚轮，所述第一滚轮的滚轮轴上固定安装有第一带轮，小车框架上安装有第一电机，第一电机的输出端设有第二带轮，所述第一带轮与第二带轮外套有第一皮带，所述小车框架上设有加高支架；所述外部YZ向驱动机构包括外部弧形导轨，所述外部弧形导轨设于光伏大棚的上方，所述外部弧形导轨的端部分别与小车框架上的加高支架相连；所述外部模拟无人机包括第一搭板、第二滚轮、第一连杆，所述第二滚轮的滚轮轴上设有第三带轮，所述第一搭板上安装有第二电机，第二电机的输出端设有第四带轮，所述第三带轮与第四带轮外套有第二皮带，所述第一连杆的一端与第二滚轮的滚轮轴可转动地连接，另一端固定于第一搭板上，所述第一搭板的下方连接有上托板，上托板的下方设有下托板，所述上托板和下托板通过呈三角形布置的三个电动推杆铰接，三个电动推杆的不同伸缩状态用于模拟无人机的微运动；内部无人机模拟机构，包括内部X向驱动机构、内部YZ向驱动机构、内部检测机构；所述内部X向驱动机构包括上横向驱动丝杠、下横向驱动丝杠、可分别沿上横向驱动丝杠和下横向驱动丝杠运动的丝杆滑块；所述内部YZ向驱动机构包括内部弧形导轨，所述内部弧形导轨设于光伏大棚的下方，所述外部弧形导轨的端部分别与丝杆滑块相连；所述内部检测机构包括第二搭板、第三滚轮、第三连杆，所述第三滚轮的滚轮轴上设有第五带轮，所述第二搭板上安装有第三电机，第三电机的输出端设有第六带轮，所述第五带轮与第六带轮外套有第三皮带，所述第三连杆的一端与第三滚轮的滚轮轴可转动地连接，另一端固定于第二搭板上。...

【技术特征摘要】
1.模拟无人机光伏板热斑检测教学装置，其特征在于，包括：光伏大棚，包括呈弧度弯曲的大棚支架，所述大棚支架上覆盖有薄膜，在所述薄膜的表面阵列式排列覆盖有与大棚弯曲弧度相同的弯曲的柔性光伏板；外部无人机模拟机构，包括外部X向驱动机构、外部YZ向驱动机构、外部模拟无人机；所述外部X向驱动机构包括上直线导轨、下直线导轨、可分别沿上直线导轨和下直线导轨运动的小车，所述小车包括小车框架，所述小车框架下方设有与上直线导轨和下直线导轨配合的第一滚轮，所述第一滚轮的滚轮轴上固定安装有第一带轮，小车框架上安装有第一电机，第一电机的输出端设有第二带轮，所述第一带轮与第二带轮外套有第一皮带，所述小车框架上设有加高支架；所述外部YZ向驱动机构包括外部弧形导轨，所述外部弧形导轨设于光伏大棚的上方，所述外部弧形导轨的端部分别与小车框架上的加高支架相连；所述外部模拟无人机包括第一搭板、第二滚轮、第一连杆，所述第二滚轮的滚轮轴上设有第三带轮，所述第一搭板上安装有第二电机，第二电机的输出端设有第四带轮，所述第三带轮与第四带轮外套有第二皮带，所述第一连杆的一端与第二滚轮的滚轮轴可转动地连接，另一端固定于第一搭板上，所述第一搭板的下方连接有上托板，上托板的下方设有下托板，所述上托板和下托板通过呈三角形布置的三个电动推杆铰接，三个电动推杆的不同伸缩状态用于模拟无人机的微运动；内部无人机模拟机构，包括内部X向驱动机构、内部YZ向驱动机构、内部检测机构；所述内部X向驱动机构包括上横向驱动丝杠、下横向驱动丝杠、可分别沿上横向驱动丝杠和下横向驱动丝杠运动的丝杆滑块；所述内部YZ向驱动机构包括内部弧形导轨，所述内部弧形导轨设于光伏大棚的下方，所述外部弧形导轨的端部分别与丝杆滑块相连；所述内部检测机构包括第二搭板、第三滚轮、第三连杆，所述第三滚轮的滚轮轴上设有第五带轮，所述第二搭板上安装有第三电机，第三电机的输出端设有第六带轮，所述第五带轮与第六带轮外套有第三皮带，所述第三连杆的一端与第三滚轮的滚轮轴可转动地连接，另一端固定于第二搭板上。2.根据权利要求1所述的模拟无人机光伏板热斑检测教学装置，其特征在于，所述外部模拟无人机的下托板上设有第一温度传感器、红外线成像传感器、CCD工业相机传感器，所述下托板的下方通过第二连杆和数据线连接有第二温度传感器。3.根据权利要求1所述的模拟无人机光伏板热斑检测教学装置，其特征在于，所述内部检测机构的第二搭板上设有CCD相机。4.根据权利要求3所述的模拟无人机光伏板热斑检测教学装置，其特征在于，所述CCD相机通过微调平台与第二搭...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑欣，徐雨果，范晓炳，郭占鹏，陈功，彭靓，郎懿，
申请(专利权)人：江苏优埃唯智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32