一种用于绝缘子零值测量的装置的制作方法

1.本发明属于绝缘子检测技术领域，具体涉及一种用于绝缘子零值测量的装置。


背景技术：

2.绝缘子是架空高压输电线路上用于导线与铁塔连接的绝缘设备，绝缘子因长期暴露在户外，受到的风吹日晒、机械应力、变化温湿度、强电场、污秽物等因素的长期作用下，当其劣化达到一定程度时，其绝缘性能就会降低，可能会使个别绝缘子性能损害，起不到绝缘的作用。因此，劣化绝缘子的预防检测对于保证高压输电线路安全运行具有重要意义。
3.申请公布号为cn110136131a的专利文献公开了一种基于深度学习的零值绝缘子检测方法，它包括步骤1、根据绝缘子红外图像特征，对图像进行预处理；步骤2、对预处理后的红外图像进行分割以及图像角度校正；步骤3、绝缘子盘面的提取；步骤4、绝缘子红外图像特征的提取以及深度学习；步骤5、检测零值绝缘子，利用训练好的深度学习网络模型对绝缘子红外图像进行分类，检测出零值绝缘子；它基于红外成像技术和深度学习算法的零值绝缘子检测算法，可大大减少绝缘子巡检的工作量，减少因电力检测出现的安全事故，降低因绝缘子污闪而造成停电的概率，有助于增强电力系统运行的稳定性。
4.传统的检测方式为人工登塔高空作业，但随着高压等级的提高，绝缘子串长度不断增加，人工检测作业的难度也越来越大，效率极低，同时危险性也比较高，鉴于上述缺陷，配合无人机的灵活优势，设计一种自动能自动连续进行绝缘子零值测量的装置，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了提供一种利用无人机技术对架空高压输电线路上的绝缘子进行零值检测的装置。
6.一种用于绝缘子零值测量的装置，它包括无人机，无人机通过连接杆与丝杆滑轨机构的横杆连接，丝杆滑轨机构包括相互平行的横杆、丝杆，横杆、丝杆与限位盒穿插式连接且丝杆与限位盒为螺纹连接，丝杆转动可使限位盒来/回运动，丝杆滑轨机构的两端均设有机械抓手；限位盒内设电机，限位盒的下方设有连接架，连接架包括椭圆轨道，椭圆轨道的长轴垂直于丝杆，椭圆轨道的短轴平行于丝杠，椭圆轨道与连接杆体的一端固定连接，连接杆体的另一端与限位盒固定连接；电机的输出轴的连接端与旋转体固定连接，垂直于椭圆轨道的轨道面且在椭圆轨道内竖向设有第一测量探针、第二测量探针，电机驱动旋转体做正转/反转运动可使竖向设置的第一测量探针、第二测量探针在椭圆轨道的轨道槽中运动，第一测量探针、第二测量探针始终位于椭圆轨道中相对的位置。
7.上述机械抓手第一段机械臂、第二段机械臂，第一段机械臂的一端与丝杆滑轨机构的端部连接、另一端与第二段机械臂的一端连接，第二段机械臂的另一端设有机械手，机械手用于绝缘子串端部的抓紧/松开，第一段机械臂在水平向做接近或远离丝杆滑轨机构
端部的运动，第二段机械臂在竖直面运动。
8.在机械抓手上设有红外装置和视频摄像装置，零值测量装置设于限位盒中。
9.连接杆用于将无人机与丝杆滑轨机构连接，连接杆上设有正向滑动连接结构和侧向滑动连接结构，正向滑动连接结构和侧向滑动连接结构可以提供松动的裕度，在工作状态，当丝杆滑轨机构通过机械抓手与绝缘子固定紧密时，若大风等情况突然来袭，正向滑动连接结构和侧向滑动连接结构能避免无人机与丝杆滑轨机构咬合过紧，避免了无人机意外失控。
10.丝杆滑轨机构包括2根位于同一水平面的横杆，横杆与横杆相互平行，且2根横杆均穿过限位盒。
11.旋转体的横截面为圆形，在旋转体的外侧且相对地共设有2个导向槽结构，分别为第一导向槽结构、第二导向槽结构，第一导向槽结构、第二导向槽结构均包括条形导向槽，2个导向槽结构位于旋转体圆形截面的对称轴上，导向槽结构位于椭圆轨道所在平面的上方，第一测量探针从上至下依次穿过第一导向槽结构的导向槽、椭圆轨道的轨道槽，第二测量探针从上至下依次穿过第二导向槽结构的导向槽、椭圆轨道的轨道槽，依靠旋转体旋转带动，在导向槽的导向、限位作用下，测量探针可在椭圆轨道中按椭圆路径稳定的运动。
12.上述装置在使用时，采用以下步骤：步骤1）无人机通过连接杆将丝杠滑轨机构带动飞至绝缘子串上方目标位置后保持静置状态；步骤2）丝杆滑轨机构两端的机械抓手分别向下抓住绝缘子串上钢帽与钢帽之间的连接部，此时第一导向槽结构与第二导向槽所在的直线平行于丝杠，同时使得第一测量探针、第二测量探针紧贴第一片绝缘子两侧以进行零值测量；步骤3）在第一片绝缘子零值测量完毕之后，电机驱动旋转体旋转，使得第一导向槽结构与第二导向槽结构所在的直线垂直于丝杠以使第一测量探针、第二测量探针脱离第一片绝缘子；步骤4）旋转丝杠以使限位盒、旋转体、椭圆轨道朝下一片绝缘子移动；步骤5）在限位盒移动到下一片绝缘子上方且稳定后，电机驱动旋转体旋转，使得第一导向槽结构与第二导向槽结构所在的直线平行于丝杠以使第一测量探针、第二测量探针紧贴下一片绝缘子两侧以进行零值测量；重复上述操作，直至完成最后一片绝缘子零值的测量。
13.一种通过无人机进行绝缘子零值测量的操作方法，它采用上述用于绝缘子零值测量的装置进行测量，包括以下测量步骤：步骤一：遥控无人机携带丝杆滑轨机构以及零值测量装置飞至输电铁塔绝缘子串正上方指定位置；步骤二：使机械抓手处于能抓住绝缘子串两端的位置。
14.步骤三：根据机械抓手上设置的红外装置判断机械抓手是否位于绝缘子串正上方，并通过视频摄像装置将视频信号传输至输电铁塔地下的无人机操作员手中，确定位置是否准确无误后，再进行后续操作；步骤四：控制无人机下降，使得机械抓手的机械手接近绝缘子两端，利用红外装置测算钳环与固定端的距离，输入至机械抓手内的控制端后，通过控制液压控制装置自适应
调整机械抓手的长度后，机械手打开，钳住绝缘子端部后锁定，此时丝杆滑轨与绝缘子串固定操作完毕，准备进行绝缘子零值检测；步骤五：丝杆用于控制零值测量装置的位置，电机、旋转体和椭圆轨道用于控制和调整测量针与绝缘子片的接触位置，零值测量装置、电机设置于限位盒中，此时绝缘子测量装置位于第一片绝缘子正上端，使电机驱使旋转体逆时针旋转，零值测量装置的两测量针沿着椭圆轨道，从椭圆最宽两侧滑动至最窄侧，使得测量针贴紧绝缘子两端，信号机构发出指令，进行零值测量，并上传至操作工作人员的后台端进行记录保存；步骤六：完成一片绝缘子的零值测量后，电机驱使旋转体顺时针旋转，零值测量装置的两测量针沿着椭圆轨道，从椭圆最窄两侧滑动至最宽侧，使得测量针脱离绝缘子的阻碍范围；步骤七：丝杆向下一片绝缘子的方向移动，使得零值测量装置停留在新的一片待测绝缘子上方，电机驱使旋转体逆时针旋转，零值测量装置的两测量针沿着椭圆轨道，从椭圆最宽两侧滑动至最窄侧，使得测量针贴紧绝缘子两端，信号机构发出指令，进行零值测量，并上传至操作工作人员的后台端进行记录保存；重复上述步骤直至完成测量最后一片绝缘子的零值以及所有数据的记录保存。
15.与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：1）相比于用人工的方法，利用无人机进行绝缘子串的零值检测，能避免爬到铁塔上发生人身安全事故，必能提高检测效率；2）相比于以往的无人机绝缘子串零值检测，该装置的外部材料全部采用frp（纤维增强复合材料），保证强度的同时，有效避免无人机与输电线间发生的电磁干扰；3）相比于以往的无人机绝缘子串零值检测，该装置能利用机械手臂钳住绝缘子串两端，避免突然的大风或各类突发事件导致无人机剧烈晃动，碰撞到铁塔；4）相比于以往的无人机绝缘子串零值检测，该测量装置能自动换位，可以连续对多片绝缘子进行测量，大大提升测量效率。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明的整体结构示意图；图2为图1中无人机与连接杆连接的示意图；图3为图1中机械抓手的结构示意图；图4为图1中机械抓手与绝缘子端部抓紧连接的示意图；图5为本发明中机械抓手展开后的示意图；图6为红外装置、视频摄像装置安装在机械抓手上的示意图；图7为本发明中丝杆滑轨机构、限位盒、椭圆轨道连接的结构示意图；图8为椭圆轨道的结构示意图；图9为椭圆轨道的仰视图；图10为两测量探针脱离绝缘子片的示意图；图11为本发明中丝杆滑轨机构、机械抓手、绝缘子连接的示意图。
具体实施方式
17.如图1所示，一种用于绝缘子零值测量的装置，它包括无人机1，无人机1通过连接杆2与丝杆滑轨机构7的横杆3连接，丝杆滑轨机构包括相互平行的横杆3、丝杆4，横杆3、丝杆4与限位盒5穿插式连接且丝杆4与限位盒5为螺纹连接，丝杆4转动可使限位盒5来/回运动，丝杆滑轨机构的两端均设有机械抓手6；限位盒5内设电机，限位盒5的下方设有连接架，连接架包括椭圆轨道8，椭圆轨道8的长轴垂直于丝杆4，椭圆轨道8的短轴平行于丝杠4，椭圆轨道8与连接杆体9的一端固定连接，连接杆体9的另一端与限位盒5固定连接；电机的输出轴的连接端与旋转体10固定连接，垂直于椭圆轨道8的轨道面且在椭圆轨道8内竖向设有第一测量探针11、第二测量探针12，电机驱动旋转体10做正转/反转运动可使竖向设置的第一测量探针11、第二测量探针12在椭圆轨道8的轨道槽中运动，第一测量探针11、第二测量探针12始终位于椭圆轨道8中相对的位置。
18.如图2所示，连接杆用于将无人机与丝杆滑轨机构连接，连接杆上设有正向滑动连接结构和侧向滑动连接结构，正向滑动连接结构和侧向滑动连接结构可以提供松动的裕度，在工作状态，当丝杆滑轨机构通过机械抓手与绝缘子固定紧密时，若大风等情况突然来袭，正向滑动连接结构和侧向滑动连接结构能避免无人机与丝杆滑轨机构咬合过紧，避免了无人机意外失控。
19.如图3、图4、图5所示，机械抓手6第一段机械臂13、第二段机械臂14，第一段机械臂13的一端与丝杆滑轨机构的端部连接、另一端与第二段机械臂14的一端连接，第二段机械臂14的另一端设有机械手15，机械手15用于绝缘子串端部的抓紧/松开，第一段机械臂13在水平向做接近或远离丝杆滑轨机构端部的运动，第二段机械臂14在竖直面运动。
20.如图6所示，在机械抓手6上设有红外装置18和/或视频摄像装置19，零值测量装置设于限位盒中。
21.丝杆滑轨机构包括2根位于同一水平面的横杆3，横杆与横杆相互平行，且2根横杆均穿过限位盒5。
22.如图7、图8、图9所示，旋转体10的横截面为圆形，在旋转体10的外侧且相对地共设有2个导向槽结构，分别为第一导向槽结构16、第二导向槽结构17，第一导向槽结构16、第二导向槽结构17均包括条形导向槽，2个导向槽结构位于旋转体10圆形截面的对称轴上，导向槽结构位于椭圆轨道所在平面的上方，第一测量探针11从上至下依次穿过第一导向槽结构16的导向槽、椭圆轨道8的轨道槽，第二测量探针12从上至下依次穿过第二导向槽结构17的导向槽、椭圆轨道8的轨道槽，依靠旋转体10旋转运动，在导向槽的导向、限位作用下，测量探针可在椭圆轨道中按椭圆路径稳定的运动。
23.如图1至图11所示，在使用时，采用以下步骤：步骤1）无人机1通过连接杆2将丝杠滑轨机构7带动飞至绝缘子串上方目标位置后保持静置状态；步骤2）丝杆滑轨机构7两端的机械抓手6分别向下抓住绝缘子串上钢帽与钢帽之间的连接部，此时第一导向槽结构16与第二导向槽17所在的直线平行于丝杠4，同时使得第一测量探针11、第二测量探针12紧贴第一片绝缘子两侧以进行零值测量；步骤3）在第一片绝缘子零值测量完毕之后，电机驱动旋转体10旋转，使得第一导
向槽结构16与第二导向槽结构17所在的直线垂直于丝杠4以使第一测量探针11、第二测量探针12脱离第一片绝缘子；步骤4）旋转丝杠4以使限位盒5、旋转体10、椭圆轨道8朝下一片绝缘子移动；步骤5）在限位盒5移动到下一片绝缘子上方且稳定后，电机驱动旋转体10旋转，使得第一导向槽结构16与第二导向槽结构17所在的直线平行于丝杠4以使第一测量探针11、第二测量探针12紧贴下一片绝缘子两侧以进行零值测量；重复上述操作，直至完成最后一片绝缘子零值的测量。
24.一种通过无人机进行绝缘子零值测量的操作方法，它采用所述用于绝缘子零值测量的装置进行测量，包括以下测量步骤：步骤一：遥控无人机携带丝杆滑轨机构以及零值测量装置飞至输电铁塔绝缘子串正上方指定位置；步骤二：使机械抓手处于能抓住绝缘子串两端的位置。
25.步骤三：根据机械抓手上设置的红外装置判断机械抓手是否位于绝缘子串正上方，并通过视频摄像装置将视频信号传输至输电铁塔地下的无人机操作员手中，确定位置是否准确无误后，再进行后续操作；步骤四：控制无人机下降，使得机械抓手的机械手接近绝缘子两端，利用红外装置测算钳环与固定端的距离，输入至机械抓手内的控制端后，通过控制液压控制装置自适应调整机械抓手的长度后，机械手打开，钳住绝缘子端部后锁定，此时丝杆滑轨与绝缘子串固定操作完毕，准备进行绝缘子零值检测；步骤五：丝杆用于控制零值测量装置的位置，电机、旋转体和椭圆轨道用于控制和调整测量针与绝缘子片的接触位置，零值测量装置、电机设置于限位盒中，此时绝缘子测量装置位于第一片绝缘子正上端，使电机驱使旋转体逆时针旋转，零值测量装置的两测量针沿着椭圆轨道，从椭圆最宽两侧滑动至最窄侧，使得测量针贴紧绝缘子两端，信号机构发出指令，进行零值测量，并上传至操作工作人员的后台端进行记录保存；步骤六：完成一片绝缘子的零值测量后，电机驱使旋转体顺时针旋转，零值测量装置的两测量针沿着椭圆轨道，从椭圆最窄两侧滑动至最宽侧，使得测量针脱离绝缘子的阻碍范围；步骤七：丝杆向下一片绝缘子的方向移动，使得零值测量装置停留在新的一片待测绝缘子上方，电机驱使旋转体逆时针旋转，零值测量装置的两测量针沿着椭圆轨道，从椭圆最宽两侧滑动至最窄侧，使得测量针贴紧绝缘子两端，信号机构发出指令，进行零值测量，并上传至操作工作人员的后台端进行记录保存；重复上述步骤直至完成测量最后一片绝缘子的零值以及所有数据的记录保存。