一种基于无人机悬挂平台的烟囱内壁图像采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于无人机悬挂平台的烟囱内壁图像采集装置。包括四旋翼无人机、放线装置、采集平台和地面监控装置；四旋翼无人机悬停于烟囱中心的顶端，放线装置将采集平台以遥控方式匀速放入烟囱内部进行内壁图像采集工作，烟囱内部的采集平台将采集的数据传输给中继器，中继器再将数据传输至地面监控装置进行监控从而实现烟囱内壁图像的采集工作。本实用新型专利技术降低了烟囱内壁图像采集的成本，降低了传统人工进入烟囱内部作业的风险，提高了烟囱内壁图像采集的效率，给工业生产带来更高的安全性可靠性和高效性。

An image acquisition device for inner wall of chimney based on UAV suspension platform

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机悬挂平台的烟囱内壁图像采集装置
本技术属于无人机应用领域，特别涉及一种基于无人机悬挂平台的烟囱内壁图像采集装置。
技术介绍
近年来，虽然太阳能发电、风力发电、核能发电等方式发展迅速，但火力发电依然是一种最传统的发电方式，且发电总量占总发电量的80％以上。随之而来的就是发电厂烟囱内壁的腐蚀问题。目前，传统的烟囱内部图像采集与腐蚀图像检测方法为人工到达烟囱顶端再利用吊绳或升降机进入烟囱内部对其进行图像采集工作。该方法不仅费时费力费钱，还给工作人员带来生命的安全隐患。随着工业自动化的发展，四旋翼无人机利用传统的航天技术作为支撑，以发达的通信网络作为管控，已广泛用于航空测绘、影视拍摄、紧急救援、物流运输等民用领域。目前，在烟囱应用领域，中国计量大学“基于飞行器的烟囱内壁腐蚀情况无线视频监控设备与方法”中使用无人机直接飞进烟囱进行图像采集，由于烟囱中缺少GPS信息，该方法不能保证无人机在烟囱中的飞行安全，不能实际解决烟囱图像采集的问题。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中的问题，本技术提供了一种基于无人机悬挂平台的烟囱内壁图像采集装置，利用四旋翼无人机悬停于烟囱正中心顶端，遥控放线装置将采集平台放入烟囱中进行采集的方式切实解决了烟囱内壁图像采集的安全问题，对于无人机在烟囱领域的应用具有非常重要的作用，对于改善无人机的应用效果具有很好的促进作用。本技术采用的技术方案如下：本技术包括四旋翼无人机、放线装置和采集平台，四旋翼无人机底部搭载有放线装置，放线装置正下方通过凯夫拉线连接有采集平台；四旋翼无人机包括多轴飞行器机架、电调Ⅰ、陀螺仪Ⅰ、飞行控制单元、机载处理器、中继器、锂电池Ⅰ、PMU电源管理单元Ⅰ及配套的遥控器Ⅰ，陀螺仪Ⅰ、飞行控制单元、机载处理器、中继器、锂电池和PMU电源管理单元均安装于多轴飞行器机架上；陀螺仪Ⅰ、电调Ⅰ均与飞行控制单元相连，飞行控制单元经机载处理器与中继器相连。放线装置包括支撑架、无线遥控直流电机调速器、有刷直流电机、电机连接杆、滚筒、滚筒支撑杆、凯夫拉线15及其配套的遥控器Ⅱ，支撑架主要由上、中、下三块支撑板由上至下依次连接组成，支撑架通过上支撑板整体搭载于多轴飞行器机架底部中间位置，上支撑板和中支撑板之间安装有无线遥控直流电机调速器，中支撑板和下支撑板之间安装有有刷直流电机和滚筒，中支撑板和下支撑板之间固定有两根垂直于支撑板的滚筒支撑杆，两根滚筒支撑杆之间连接有滚筒，电机连接杆一端与有刷直流电机的电机输出轴相连，电机连接杆另一端与滚筒中心轴相连，滚筒上缠绕有凯夫拉线；下支撑板靠近滚筒位置处开有放线孔，凯夫拉线穿出放线孔与正下方的采集平台相连，下支撑板底部安装有相机模块；无线遥控直流电机调速器与有刷直流电机相连，遥控器Ⅱ通过无线遥控直流电机调速器控制有刷直流电机转动，有刷直流电机通过电机连接杆带动滚筒转动。锂电池Ⅰ经PMU电源管理单元Ⅰ分别与飞行控制单元、无线遥控直流电机调速器连接供电。采集平台包括采集平台机架、锂电池Ⅱ、电调Ⅱ、陀螺仪Ⅱ、平台控制单元、PMU电源管理单元Ⅱ、气压计、光源模块和雷达装置，光源模块、锂电池Ⅱ、电调Ⅱ、陀螺仪Ⅱ、平台控制单元、PMU电源管理单元Ⅱ、气压计均安装于采集平台机架上；雷达装置包括云台摄像机、环线激光雷达和激光雷达支撑架，雷达装置通过激光雷达支撑架安装于采集平台机架底部，激光雷达支撑架上搭载有环线激光雷达，激光雷达支撑架底部安装有云台摄像机；陀螺仪Ⅱ、电调Ⅱ、气压计、光源模块、云台摄像机和环线激光雷达均与平台控制单元相连，锂电池Ⅱ经PMU电源管理单元Ⅱ与平台控制单元连接供电。四旋翼无人机和采集平台上分别安装有飞行器支架和采集平台支架。还包括地面监控装置，中继器直接与地面监控装置连接，采集平台上的平台控制单元经四旋翼无人机上的中继器连接地面监控装置，遥控器Ⅰ和遥控器Ⅱ均与地面监控装置连接。所述陀螺仪Ⅰ用于采集四旋翼无人机的姿态角信息和GPS信息；陀螺仪Ⅱ用于采集采集平台的姿态角信息；所述环线激光雷达用于采集采集平台的水平位置信息。所述多轴飞行器机架的各个机臂上均安装有与无刷电机Ⅰ相连的螺旋桨，每个无刷电机Ⅰ均连接有电调Ⅰ；所述采集平台机架的各个平台臂上均安装有与无刷电机Ⅱ相连的螺旋桨Ⅱ，每个无刷电机Ⅱ均连接有电调Ⅱ。当地面监控装置根据云台摄像机采集的图像信息监测到图像亮度未达到采集亮度阈值时，地面监控装置通过中继器控制平台控制单台打开光源模块。本技术的有益效果：(1)本技术降低了烟囱内壁图像采集的成本，降低了传统人工进入烟囱内部作业的风险，提高了烟囱内壁图像采集的效率，给工业生产带来更高的安全性可靠性和高效性，同时也将四旋翼无人机的应用领域扩展至烟囱内壁图像采集的领域。(2)本技术能在人不进入烟囱内部情况下进行图像采集，大大提高了作业的安全性，不仅保证了人和障碍物的安全，也保障无人机在烟囱内壁采集作业的安全。附图说明图1为本技术的装置结构图。图2为本技术的模块安装图。图3为本技术的模块标注图。图4为本技术的实施流程图。图中：1、多轴飞行器机架，2、螺旋桨Ⅰ，3、电调Ⅰ，4、陀螺仪Ⅰ，5、飞行控制单元，6、机载处理器，7、PMU电源管理单元Ⅰ，8、中继器，9、无刷电机Ⅰ，10、锂电池Ⅰ，11、飞行器支架；12、有刷直流电机，13、滚筒支撑杆，14、放线孔，15、凯夫拉线，16、相机模块，17、滚筒，18、电机连接杆，19、无线遥控直流电机调速器；20、锂电池Ⅱ，21、采集平台机架，22、螺旋桨Ⅱ，23、电调Ⅱ，24、陀螺仪Ⅱ，25、平台控制单元，26、PMU电源管理单元Ⅱ，27、气压计，28、无刷电机Ⅱ，29、光源模块，30、采集平台支架，31、激光雷达支撑架，32、云台摄像机，33、环线激光雷达。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。如图1所示，本技术的装置包括四旋翼无人机、放线装置、采集平台和地面监测装置；四旋翼无人机结合烟囱GPS与高度信息，以及摄像头经过图像灰度化、图像二值化、图像滤波、霍夫变换圆检测得到的烟囱中心位置信息悬停于烟囱正中心的顶端，搭载的放线装置将采集平台以遥控方式以1米/秒的速度匀速放入烟囱内部进行烟囱内壁图像的采集工作，烟囱内部的图像采集平台将采集的数据先传输给四旋翼无人机上的中继器，中继器再将数据传输至上位机并保存，从而实现烟囱内壁图像的采集。如图2和图3所示，本技术装置包括四旋翼无人机、放线装置和采集平台，四旋翼无人机底部搭载有放线装置，放线装置正下方通过凯夫拉线15连接有采集平台；四旋翼无人机包括多轴飞行器机架1、电调Ⅰ3、陀螺仪Ⅰ4、飞行控制单元5、机载处理器6、中继器8、锂电池Ⅰ10、PMU电源管理单元Ⅰ7及配套的遥控器Ⅰ，陀螺仪Ⅰ4、飞行控制单元5、机载处理器6、中继器8、锂电池10和PMU电源管理单元7均安装于多轴飞行器机架1上；陀螺仪Ⅰ4、电调Ⅰ3均与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机悬挂平台的烟囱内壁图像采集装置，其特征在于，包括四旋翼无人机、放线装置和采集平台，四旋翼无人机底部搭载有放线装置，放线装置正下方通过凯夫拉线(15)连接有采集平台；四旋翼无人机包括多轴飞行器机架(1)、电调Ⅰ(3)、陀螺仪Ⅰ(4)、飞行控制单元(5)、机载处理器(6)、中继器(8)、锂电池Ⅰ(10)、PMU电源管理单元Ⅰ(7)及配套的遥控器Ⅰ，陀螺仪Ⅰ(4)、飞行控制单元(5)、机载处理器(6)、中继器(8)、锂电池Ⅰ(10)和PMU电源管理单元Ⅰ(7)均安装于多轴飞行器机架(1)上；陀螺仪Ⅰ(4)、电调Ⅰ(3)均与飞行控制单元(5)相连，飞行控制单元(5)经机载处理器(6)与中继器(8)相连；/n放线装置包括支撑架、无线遥控直流电机调速器(19)、有刷直流电机(12)、电机连接杆(18)、滚筒(17)、滚筒支撑杆(13)、凯夫拉线(15)及其配套的遥控器Ⅱ，支撑架主要由上、中、下三块支撑板由上至下依次连接组成，支撑架通过上支撑板整体搭载于多轴飞行器机架(1)底部中间位置，上支撑板和中支撑板之间安装有无线遥控直流电机调速器(19)，中支撑板和下支撑板之间安装有有刷直流电机(12)和滚筒(17)，中支撑板和下支撑板之间固定有两根垂直于支撑板的滚筒支撑杆(13)，两根滚筒支撑杆(13)之间连接有滚筒(17)，电机连接杆(18)一端与有刷直流电机(12)的电机输出轴相连，电机连接杆(18)另一端与滚筒(17)中心轴相连，滚筒(17)上缠绕有凯夫拉线(15)；下支撑板靠近滚筒(17)位置处开有放线孔(14)，凯夫拉线(15)穿出放线孔(14)与正下方的采集平台相连，下支撑板底部安装有相机模块(16)；无线遥控直流电机调速器(19)与有刷直流电机(12)相连，遥控器Ⅱ通过无线遥控直流电机调速器(19)控制有刷直流电机(12)转动，有刷直流电机(12)通过电机连接杆(18)带动滚筒(17)转动；/n锂电池Ⅰ(10)经PMU电源管理单元Ⅰ(7)分别与飞行控制单元(5)、无线遥控直流电机调速器(19)连接供电；/n采集平台包括采集平台机架(21)、锂电池Ⅱ(20)、电调Ⅱ(23)、陀螺仪Ⅱ(24)、平台控制单元(25)、PMU电源管理单元Ⅱ(26)、气压计(27)、光源模块(29)和雷达装置，光源模块(29)、锂电池Ⅱ(20)、电调Ⅱ(23)、陀螺仪Ⅱ(24)、平台控制单元(25)、PMU电源管理单元Ⅱ(26)、气压计(27)均安装于采集平台机架(21)上；雷达装置包括云台摄像机(32)、环线激光雷达(33)和激光雷达支撑架(31)，雷达装置通过激光雷达支撑架(31) 安装于采集平台机架(21)底部，激光雷达支撑架(31)上搭载有环线激光雷达(33)，激光雷达支撑架(31)底部安装有云台摄像机(32)；陀螺仪Ⅱ(24)、电调Ⅱ(23)、气压计(27)、光源模块(29)、云台摄像机(32)和环线激光雷达(33)均与平台控制单元(25)相连，锂电池Ⅱ(20)经PMU电源管理单元Ⅱ(26)与平台控制单元(25)连接供电。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机悬挂平台的烟囱内壁图像采集装置，其特征在于，包括四旋翼无人机、放线装置和采集平台，四旋翼无人机底部搭载有放线装置，放线装置正下方通过凯夫拉线(15)连接有采集平台；四旋翼无人机包括多轴飞行器机架(1)、电调Ⅰ(3)、陀螺仪Ⅰ(4)、飞行控制单元(5)、机载处理器(6)、中继器(8)、锂电池Ⅰ(10)、PMU电源管理单元Ⅰ(7)及配套的遥控器Ⅰ，陀螺仪Ⅰ(4)、飞行控制单元(5)、机载处理器(6)、中继器(8)、锂电池Ⅰ(10)和PMU电源管理单元Ⅰ(7)均安装于多轴飞行器机架(1)上；陀螺仪Ⅰ(4)、电调Ⅰ(3)均与飞行控制单元(5)相连，飞行控制单元(5)经机载处理器(6)与中继器(8)相连；
放线装置包括支撑架、无线遥控直流电机调速器(19)、有刷直流电机(12)、电机连接杆(18)、滚筒(17)、滚筒支撑杆(13)、凯夫拉线(15)及其配套的遥控器Ⅱ，支撑架主要由上、中、下三块支撑板由上至下依次连接组成，支撑架通过上支撑板整体搭载于多轴飞行器机架(1)底部中间位置，上支撑板和中支撑板之间安装有无线遥控直流电机调速器(19)，中支撑板和下支撑板之间安装有有刷直流电机(12)和滚筒(17)，中支撑板和下支撑板之间固定有两根垂直于支撑板的滚筒支撑杆(13)，两根滚筒支撑杆(13)之间连接有滚筒(17)，电机连接杆(18)一端与有刷直流电机(12)的电机输出轴相连，电机连接杆(18)另一端与滚筒(17)中心轴相连，滚筒(17)上缠绕有凯夫拉线(15)；下支撑板靠近滚筒(17)位置处开有放线孔(14)，凯夫拉线(15)穿出放线孔(14)与正下方的采集平台相连，下支撑板底部安装有相机模块(16)；无线遥控直流电机调速器(19)与有刷直流电机(12)相连，遥控器Ⅱ通过无线遥控直流电机调速器(19)控制有刷直流电机(12)转动，有刷直流电机(12)通过电机连接杆(18)带动滚筒(17)转动；
锂电池Ⅰ(10)经PMU电源管理单元Ⅰ(7)分别与飞行控制单元(5)、无线遥控直流电机调速器(19)连接供电；
采集平台包括采集平台机架(21)、锂电池Ⅱ(20)、电调Ⅱ(23)、陀螺仪Ⅱ(24)、平台控制单元(25)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑恩辉，郑书潺，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33