一种基于无人机的零值绝缘子带电检测设备及系统的制作方法

1.本发明涉及高压线检测领域，尤其涉及一种基于无人机的零值绝缘子带电检测设备及系统。


背景技术：

2.零值绝缘子指的是在运行过程中绝缘子串中两端电位差为零的绝缘子片，普通绝缘子串的每片绝缘子的绝缘电阻不应低于300mω，而500kv电压等级中的悬式绝缘子则不应低于500mω。低于以上水平的，一般就认为是低值或零值绝缘子，如果零值绝缘子在瓷绝缘子串中出现，零值绝缘子所在的部分相当于短路，短路的部分爬电距离变为零，绝缘子串整体爬电距离因此减少，最终该绝缘子串的闪络概率增大。瓷绝缘子串一旦发生闪络，零值绝缘子的钢帽会出现炸裂或者脱开，绝缘子串整体变得松散，进而发生掉串，绝缘子无法再承接电力线路的张力。
3.现有技术中基于无人机的零值绝缘子带电检测的装置及方法也是研究的热点。如专利cn106841957a给出了基于无人机的输电线路零值绝缘子带电检测装置及方法，装置包括无人机、测控系统、连接吊臂、主活动屈臂、上机械爪活动屈臂、上机械爪、下机械爪活动屈臂、下机械爪、上电压测量探针和下电压测量探针。控制上机械爪和下机械爪分别牢固抓握绝缘子上端钢帽和下端钢帽；通过安装于上机械爪和下机械爪根部的上电压测量探针和下电压测量探针测量绝缘子上端钢帽和下端钢帽的电压信号，并将电压信号传输至测控系统。本发明能够基于无人机实现输电线路零值绝缘子的检测，大幅降低了线路运维人员的工作量，提高了输电线路零值绝缘子检测效率，减小了登塔检测安全风险。
4.如专利cn115047299a一种基于无人机的输电线路绝缘子检测装置，包括顶板，顶板顶部设置有连接装置，连接装置用于将本装置与无人机底部的支架相连接，顶板底部设置有伸缩杆，伸缩杆下部设置有驱动装置，驱动装置连接有绝缘子测试仪，驱动装置用于驱动绝缘子测试仪绕伸缩杆转动。
5.以上方案均能降低线路运维人员的工作量，提高零值绝缘子检测效率，消除人员作业的风险。但是，对于零值绝缘子检测装置在控制工作时的稳定性(如无人机受外力出现倾斜失控)等问题没有提出解决方案。
6.因此，如何设计出一种基于无人机的零值绝缘子带电检测设备，以解决可能出现的检测过程中无人机倾斜失控等问题，以保证空中绝缘子检测工作的安全性是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种基于无人机的零值绝缘子带电检测设备及系统，包括图像采集装置、固定连接的校准装置，图像采集装置进行清晰的热成像拍摄工作，校准装置通过设置尾翼件、中控件、动力件、气流管及风扇组件，将零值绝缘子带电检测中所受外力转化为风扇组件的动能，并由动能产生的气流与所受外力实现力学
平衡。该方案中基于无人机的带电检测设备，可以在空中实现位置的自主恢复，保障零值绝缘子检测热成像工作稳定、安全的开展。
8.第一方面，本发明提供一种基于无人机的零值绝缘子带电检测设备，包括：图像采集装置以及与其固定连接的校准装置，校准装置包括尾翼件、中控件、动力件、气流管及风扇组件；
9.图像采集装置固定于气流管上，沿气流管的管壁周向均匀设有多个风扇组件，气流管的后端设有中控件，中控件的一端连接动力件和风扇组件，动力件固定于气流管的管壁上，中控件的另一端连接尾翼件；
10.动力件通过中控件为风扇组件提供动能，尾翼件与中控件受到外力后，通过位置调整调控风扇组件的动能，风扇组件的动能所产生的气流与外力实现受力平衡。
11.进一步的，尾翼件包括环片、轻质杆和轻质板，轻质杆的一端固定连接环片，轻质杆的另一端固定环设多个均匀分布的轻质板，环片的一端和中控件连接。
12.进一步的，中控件包括复位弹簧、长板、控制盘、中轴件、单元轴件及制动盘；
13.控制盘的一侧设置有复位弹簧，复位弹簧一端固定在控制盘上，复位弹簧的另一端固定连接尾翼件，控制盘的盘体上环设有多个板孔，且每个板孔中均贯穿有长板，长板的一端接触尾翼件，控制盘的另一侧环设有多个均匀分布的单元轴件，且控制盘另一侧的外边缘位置固定环设有多个均匀分布的支撑片，支撑片的一端固定在气流管上；
14.单元轴件的一端传动连接有制动盘，制动盘一侧固定连接风扇组件，单元轴件的另一端传动连接中轴件的一端，中轴件的另一端与动力件连接。
15.进一步的，单元轴件包括控制轮、控制轴、套筒、内齿筒及第一连接组件，控制轴的一端通过环设多个均匀分布的控制轮实现对制动盘的传动，控制轴的另一端一体连接轴齿轮，且轴齿轮外部活动套有内齿筒，内齿筒与中轴件进行转动传控；
16.控制轴的腰部位置开设环形槽，且环形槽外部活动套有套筒，套筒的一侧固定连接长板，第一连接组件将套筒、控制盘及长板连接，且通过带动套筒控制控制轴的轴向移动。
17.进一步的，第一连接组件包括方形框、l型控向杆、压簧及横板，横板的一端固定在控制盘上，横板的另一端贯穿有内齿筒；
18.l型控向杆的一端固定在控制盘上，另一端活动套接在方板框上开设的通孔内，方板框固定在长板上，压簧套在l型控向杆上，压簧内撑在l型控向杆和方板框之间。
19.进一步的，中轴件包括环形锥齿轮、盘型锥齿轮和控制杆，控制杆的一端固定连接盘型锥齿轮，控制杆的另一端和动力件连接；
20.盘型锥齿轮的外部变向传动连接有多个均匀环设的环形锥齿轮，环形锥齿轮上贯穿设有内齿筒。
21.进一步的，控制轮设置在控制轴端部开设的板槽中，控制轮为橡胶盘，且橡胶盘中部固定内轴；
22.控制轮的内轴两端均延伸到控制轴上开设的圆板槽中，控制轮的橡胶盘和制动盘接触。
23.进一步的，气流管的形状为圆筒，且圆筒的外壁上环设有与风扇组件数量对应的贯通短筒，风扇组件包括第二连接组件和风扇叶片，风扇叶片设置在贯穿短筒内，第二连接
组件一端固定连接制动盘，另一端穿过短筒筒壁与风扇叶片连接，第二连接组件将制动盘的转动传导为风扇叶片的转动。
24.进一步的，第二连接组件包括短轴、控位横柱、长轴及l型短板，短轴和l型短板设置在贯通短筒内，l型短板一端固定在贯通短筒的内壁上，l型短板的另一端板体上贯穿有短轴；
25.短轴的一端固定连接有风扇叶片，短轴的一端通过设置配合的锥齿轮实现对长轴的变向传动，气流管的外壁上固定环设有与风扇组件数量对应的控位横柱，控位横柱上开设使长轴活动套接的通孔，且长轴的一端和中控件传动连接。
26.第二方面，本发明还提供一种基于无人机的零值绝缘子带电检测系统，包括：无人机、长板架和以上任一的零值绝缘子带电检测设备，无人机上固定长板架的一端，长板架的另一端固定连接以上任一的零值绝缘子带电检测设备。
27.本发明提供的一种基于无人机的零值绝缘子带电检测设备及系统，至少包括如下有益效果：
28.(1)该方案中基于无人机的带电检测设备，图像采集装置进行清晰的热成像拍摄工作，校准装置能将零值绝缘子带电检测中所受外力转化为动能产生的气流，与所受外力实现力学平衡，可以在空中实现位置的自主恢复，保障零值绝缘子检测热成像工作稳定、安全的开展。
29.(2)空中从任意方向出现强风气流，气流吹动尾翼件，进而触发中控件的形变，经过传动引导使对应的风扇转速上升，这样校准组件向任意方向偏移，随即从校准组件中喷出更强劲的气流，将在空中偏移的校准组件推回到最初位置，避免安全问题的扩大。
30.(3)中控件中设置一系列精巧的控制传动零件，实现对长轴稳定的变速管控，气流传动使轻质杆位置偏移，进而环片移动顶撑部分长板，即可触发对中控件的稳定形变管控。
附图说明
31.图1为本发明提供的一种基于无人机的零值绝缘子带电检测系统结构图；
32.图2为本发明提供的某一实施例的基于无人机的零值绝缘子带电检测设备部件位置分布图；
33.图3为本发明提供的某一实施例的基于无人机的零值绝缘子带电检测设备部件结构示意图；
34.图4为本发明提供的某一实施例的基于无人机的零值绝缘子带电检测设备的风扇组件示意图；
35.图5为本发明提供的某一实施例的基于无人机的零值绝缘子带电检测设备的尾翼件示意图；
36.图6为本发明提供的某一实施例的基于无人机的零值绝缘子带电检测设备的中控件示意图；
37.图7为本发明提供的某一实施例的基于无人机的零值绝缘子带电检测设备的控制盘示意图；
38.图8为本发明提供的某一实施例的基于无人机的零值绝缘子带电检测设备的单元轴件示意图；
39.图9为本发明提供的某一实施例的基于无人机的零值绝缘子带电检测设备的中轴件示意图；
40.图10为本发明提供的某一实施例的基于无人机的零值绝缘子带电检测设备的控制盘与制动盘接触局部示意图；
41.图11为本发明提供的某一实施例的基于无人机的零值绝缘子带电检测设备的长板架示意图。
42.附图标记说明：1-无人机、2-长板架、3-图像采集装置、4-校准装置、5-尾翼件、6-中控件、7-动力件、8-气流管、9-风扇组件、10-硬电线、11-短轴、12-控位横柱、13-长轴、14-l型短板、15-风扇叶片、16-环片、17-轻质杆、18-轻质板、19-复位弹簧、20-长板、21-控制盘、22-中轴件、23-单元轴件、24-支撑片、25-制动盘、26-控制轮、27-控制轴、28-套筒、29-方板框、30-l型控向杆、31-压簧、32-内齿筒、33-横板、34-环形锥齿轮、35-盘型锥齿轮、36-控制杆、37-定位座、38-副控板、39-内控板。
具体实施方式
43.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
44.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
45.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
46.本发明提供一种基于无人机的零值绝缘子带电检测系统，包括：无人机1、长板架2和零值绝缘子带电检测设备，无人机1上固定长板架2的一端，长板架2的另一端固定连接零值绝缘子带电检测设备。
47.本发明还提供一种基于无人机的零值绝缘子带电检测设备，包括：图像采集装置3以及与其固定连接的校准装置4，校准装置4包括尾翼件5、中控件6、动力件7、气流管8及风扇组件9；
48.图像采集装置3固定于气流管8上，沿气流管8的管壁周向均匀设有多个风扇组件9，气流管8的后端设有中控件6，中控件6的一端连接动力件7和风扇组件9，动力件7固定于气流管8的管壁上，中控件6的另一端连接尾翼件5；
49.动力件7通过中控件6为风扇组件9提供动能，尾翼件5与中控件6受到外力后，通过位置调整调控风扇组件9的动能，风扇组件9的动能所产生的气流与外力实现受力平衡。
50.如图1-3及图11所示，基于无人机的零值绝缘子带电检测设备，包括无人机1、长板架2和图像采集装置3(本实施例中选用能进行热成像拍摄的摄像头)，无人机1上固定有长
板架2，长板架2的一端固定连接有图像采集装置3，图像采集装置3下方设置有校准装置4，校准装置4包括尾翼件5、中控件6、动力件7(本实施例中选用伺服电机)、气流管8和风扇组件9，气流管8上环设有多个均匀分布的风扇组件9(风扇组件的数量不做限定，在本实施例中风扇组件9的数量为3个)。
51.气流管8和图像采集装置3之间固定连接可以选用有两个对称分布的副控板38，气流管8的一端设置有中控件6，中控件6的一端连接有动力件7，动力件7固定在气流管8内，中控件6的另一端连接有尾翼件5，中控件6和风扇组件9传动连接。
52.在长板架2上设置硬电线10，硬电线10连接无人机1和图像采集装置3，无人机1为图像采集装置3进行供电，图像采集装置3和动力件7之间连接导线，图像采集装置3工作的同时，对动力件7进行供电，图像采集装置3进行热成像拍摄时，动力件7持续工作驱动中控件6。
53.与尾翼件5连接的中控件6可以进自身位置的调整，并且调整之后能将相应的受力通过齿轮传导等方式传递给风扇组件9，风扇组件9产生风力，风力喷出的气流可以与尾翼件5所受的外力实现受力平衡。
54.尾翼件5将受到的外力传递给中控件6，中控件6通过自身位置调整将受力传导为风扇组件9的动能，风扇组件9的动能所产生的气流与外力实现受力平衡。
55.在实际绝缘子检测过程中，尾翼件5所受的外力主要为控制吹来的风。空中从任意方向出现强风气流，气流吹动尾翼件5，进而触发中控件6的形变，经过传动引导使对应的风扇组件9转速上升，这样校准装置4向任意方向偏移，随即从校准装置4中喷出更强劲的气流，将在空中偏移的校准装置4推回到最初位置，避免安全问题的扩大。
56.本发明提供了一种基于无人机的零值绝缘子带电检测设备及系统，包括图像采集装置3、与其固定连接的校准装置4，图像采集装置3进行清晰的热成像拍摄工作，校准装置4通过设置尾翼件5、中控件6、动力件7、气流管8及风扇组件9，将零值绝缘子带电检测中所受外力转化为风扇组件的动能，并由动能产生的气流与所受外力实现力学平衡。
57.该方案中基于无人机的带电检测设备，可以在空中实现位置的自主恢复，保障零值绝缘子检测热成像工作稳定、安全的开展。
58.如图5所示，在某个实施例中，尾翼件5包括环片16、轻质杆17和轻质板18，轻质杆17的一端固定连接有环片16，轻质杆17的另一端固定环设有多个均匀分布的轻质板18(轻质板的数量不做限定，在本实施例中轻质板的数量可以为3个)，环片16的一端和中控件6连接。
59.如图6-7所示，在某个实施例中，中控件6包括复位弹簧19、长板20、控制盘21、中轴装置22、单元轴件23、支撑片24和制动盘25，控制盘21形状为盘体状，且控制盘21盘体的一侧中部一体连接凸柱，控制盘21的一侧设置有复位弹簧19，复位弹簧19一端固定在控制盘21的凸柱上，复位弹簧19的另一端固定连接有轻质杆17，控制盘21的盘体上环设有多个板孔(板孔的数量不做限定，在本实施例中板孔的数量为3个)，且每个板孔中均贯穿有长板20，长板20的一端接触有环片16，控制盘21的另一侧环设有多个均匀分布的单元轴件23(单元轴件的数量不做限定，在本实施例中单元轴件的数量为3个)。
60.单元轴件23的一端传动连接有制动盘25，制动盘25一侧固定连接有长轴13，单元轴件23的另一端传动连接有中轴件22，中轴件22的一端和动力件7连接，动力件7外部通过
设置内控板39实现和气流管8的固定连接，控制盘21的外边缘位置固定环设有多个均匀分布的支撑片24(支撑片的数量不做限定，在本实施例中支撑片的数量为3个)，支撑片24的一端固定在气流管8上。
61.中控件6中设置一系列精巧的控制传动零件，实现对长轴13稳定的变速管控，气流传动使轻质杆17位置偏移，进而环片16移动顶撑部分长板20，即可触发对中控件6的稳定形变管控。
62.如图8所示，在某个实施例中，单元轴件23包括控制轮26、控制轴27、套筒28、内齿筒32及第一连接组件，控制轴27的一端通过环设多个均匀分布的控制轮26实现对制动盘25的传动，控制轴27的另一端一体连接轴齿轮，且轴齿轮外部活动套有内齿筒32，内齿筒32与中轴件22进行转动传控；
63.控制轴27的腰部位置开设环形槽，且环形槽外部活动套有套筒28，套筒28的一侧固定连接长板20，第一连接组件将套筒28、控制盘21及长板20连接，且通过带动套筒28控制控制轴27的轴向移动。
64.其中，第一连接组件包括方形框29、l型控向杆30、压簧31及横板33，横板33的一端固定在控制盘21上，横板33的另一端贯穿有内齿筒32；
65.l型控向杆30的一端固定在控制盘21上，另一端活动套接在方板框29上开设的通孔内，方板框29固定在长板20上，压簧31套在l型控向杆30上，压簧31内撑在l型控向杆30和方板框29之间。
66.如图9所示，在某个实施例中，中轴件22包括环形锥齿轮34、盘型锥齿轮35和控制杆36，控制杆36的一端固定连接有盘型锥齿轮35,控制杆36的另一端和动力件7连接；
67.盘型锥齿轮35的外部变向传动连接有三个均匀环设的环形锥齿轮34,环形锥齿轮34上贯穿有内齿筒32。
68.动力件7为伺服电机，控制杆36一端和伺服电机轴连接，横板33定位内齿筒32，内齿筒32的一端外部上固定套有环形锥齿轮34，这样环形锥齿轮34和盘型锥齿轮35在控制盘21一侧位置不变，且二者稳定啮合连接。
69.如图10所示，在某个实施例中，控制轮26形状为橡胶盘，且橡胶盘中部固定内轴，控制轮26设置在控制轴27端部开设的板槽中；
70.控制轮26的内轴两端均延伸到控制轴27上开设的圆板槽中，控制轮26的橡胶盘和制动盘25接触。
71.如图4所示，在某个实施例中，气流管8的形状为圆筒，且圆筒的外壁上环设有与风扇组件9的数量对应的贯通短筒，风扇组件9包括第二连接组件和风扇叶片15，风扇叶片15设置在贯穿短筒内，第二连接组件一端固定连接制动盘25，另一端穿过短筒筒壁与风扇叶片15连接，第二连接组件将制动盘25的转动传导为风扇叶片15的转动。
72.其中，第二连接组件包括短轴11、控位横柱12、长轴13及l型短板14，短轴11和l型短板14设置在贯通短筒内，l型短板14一端固定在贯通短筒的内壁上，l型短板14的另一端板体上贯穿有短轴11；
73.短轴11的一端固定连接有风扇叶片15，短轴11的一端通过设置配合的锥齿轮实现对长轴13的变向传动，气流管8的外壁上固定环设有与风扇组件9数量对应的控位横柱12，控位横柱12上开设使长轴13活动套接的通孔，且长轴13的一端和中控件6传动连接。
74.本发明给出的中于无人机的带电检测设备及系统，图像采集装置进行清晰的热成像拍摄工作，校准装置能将零值绝缘子带电检测中所受外力转化为动能产生的气流，与所受外力实现力学平衡，可以在空中实现位置的自主恢复，保障零值绝缘子检测热成像工作稳定、安全的开展。
75.具体为在进行绝缘子带电检测过程中，无人机1悬空在高空绝缘子的一侧，将校准装置4伸入到尽可能靠近绝缘子的位置，这样图像采集装置3进行清晰的拍摄，拍摄过程中遇到大风天气，无人机1和图像采集装置3的间距过大，这样图像采集装置3的掌控力度不足，此时需要校准装置4对图像采集装置3进行空中辅助定位。具体为在空中从哪个方向吹来风，校准装置4具有迎风移动的功能，避免图像采集装置3直接在风吹的作用下偏离指定位置。
76.以下通过自下而上吹向轻质板的风为例，对校准装置4的调整原理及过程进行说明。
77.风由下向上吹三个轻质板18，复位弹簧19弹性控制轻质杆17，轻质杆17向上偏移，带动环片16，环片16顶撑上方的长板20，长板20移动带动套筒28，进而控制控制轴27进行轴向移动，控制轴27的一端逐渐靠近制动盘25的中心位置，过程中控制杆36持续转动控制内齿筒32，内齿筒32带动控制轴27，控制轴27转动带动控制轮26进行环绕运动，若干控制轮26环绕运动中带动制动盘25，制动盘25持续转动，而制动盘25和控制轮26的直接位置逐渐靠近制动盘25的中部，这样转动中的制动盘25加速，制动盘25带动长轴13，长轴13转速上升，长轴13传动短轴11，进而控制风扇叶片15转速，风扇叶片15转速上升后，从气流管8中向上喷出强劲的气流，这样气流反作用控制校准装置4整体有下降的趋势，用来对抗外界向上的吹风，从而使校准装置4实现受力平衡，这样使图像采集装置3在空中静止。
78.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。