[發(fā)明專利]一種基于多旋翼無人機(jī)的帶式輸送機(jī)自動(dòng)巡檢系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410085942.4
• 申請(qǐng)日: 2014-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN103869819A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉;任勇;龔男;朱真才;周公博;沈剛;陳國安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10;B65G43/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種帶式輸送機(jī)故障巡檢系統(tǒng)及方法，尤其是一種基于多旋翼無人機(jī)的帶式輸送機(jī)自動(dòng)巡檢系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

帶式輸送機(jī)作為水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸工具目前已廣泛應(yīng)用于煤炭行業(yè)中。與其他運(yùn)輸工具相比，具有輸送距離長、運(yùn)量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點(diǎn)。托輥是帶式輸送機(jī)的重要部件，種類多，數(shù)量大。它占了一臺(tái)帶式輸送機(jī)總成本的35%，產(chǎn)生了70%以上的阻力，因此托輥的質(zhì)量尤為重要。由于煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境惡劣，托輥在工作過程中易出現(xiàn)各種故障，如軸承卡死、托輥管壁磨穿等。因此，針對(duì)托輥運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測是十分必要的。

目前，國內(nèi)帶式輸送機(jī)托輥故障檢測的自動(dòng)化水平較低，基本依賴于工作人員定期巡檢。但由于煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣，托輥數(shù)量龐大，導(dǎo)致人工巡檢工作量大、檢測精度低。如果托輥的故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將會(huì)給煤礦的生產(chǎn)帶來極大威脅，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、檢測效果好的基于多旋翼無人機(jī)的帶式輸送機(jī)自動(dòng)巡檢系統(tǒng)及方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的基于多旋翼無人機(jī)的帶式輸送機(jī)自動(dòng)巡檢系統(tǒng)包括：多旋翼無人機(jī)，無人機(jī)地面工作站和無人機(jī)導(dǎo)航標(biāo)識(shí)；

所述的多旋翼無人機(jī)包括無人機(jī)本體、無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)、無人機(jī)巡檢系統(tǒng)、機(jī)載電源和無線信號(hào)發(fā)射端；無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)、無人機(jī)巡檢系統(tǒng)、機(jī)載電源和無線信號(hào)發(fā)射端均安裝在無人機(jī)本體上；

所述的無人機(jī)地面工作站包含多功能計(jì)算機(jī)和無線信號(hào)接收端；

所述的導(dǎo)航標(biāo)識(shí)分為垂直導(dǎo)航標(biāo)識(shí)和水平導(dǎo)航標(biāo)識(shí)，均為反光條；垂直導(dǎo)航標(biāo)識(shí)貼于帶式輸送機(jī)支架兩側(cè)，間距為1m；水平導(dǎo)航標(biāo)識(shí)貼于與帶式輸送機(jī)平行，距離為0.5米的地面上，間距為1m；

所述的無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)分為水平導(dǎo)航和垂直導(dǎo)航兩個(gè)部分；水平導(dǎo)航和垂直導(dǎo)航均包含圖像傳感器和軌跡控制器，所述的圖像傳感器能對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)的飛行路線即導(dǎo)航標(biāo)識(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集；所述的軌跡控制器能對(duì)導(dǎo)航標(biāo)識(shí)進(jìn)行圖像處理并根據(jù)處理結(jié)果控制無人機(jī)水平、垂直飛行；

所述的無人機(jī)巡檢系統(tǒng)包括視頻巡檢部件和傳感器巡檢部件，所述的視頻巡檢部件包含高清攝像頭和能自動(dòng)識(shí)別托輥運(yùn)行狀態(tài)并控制高清攝像頭拍攝的圖像處理器；所述的傳感器巡檢部件包括：紅外線熱成像儀、RFID讀寫器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅骱脱鯕夂總鞲衅?；紅外線熱成像儀測量帶式輸送機(jī)托輥溫度；RFID讀寫器讀取安裝在托輥支架上的RFID標(biāo)簽的托輥信息；瓦斯?jié)舛葌鞲衅骱脱鯕夂總鞲衅鞑杉咚節(jié)舛群脱鯕夂俊?/p>

使用上述系統(tǒng)的巡檢方法包括導(dǎo)航方法和巡檢方法：

所述導(dǎo)航方法：無人機(jī)導(dǎo)航采用基于路徑識(shí)別的視覺導(dǎo)航方式，分為水平導(dǎo)航和垂直導(dǎo)航兩個(gè)部分，水平導(dǎo)航通過水平圖像傳感器實(shí)時(shí)識(shí)別貼在地面上的導(dǎo)航標(biāo)記，經(jīng)過軌跡控制器的圖像處理后，控制無人機(jī)的水平飛行軌跡，使無人機(jī)可以沿著帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸路徑飛行；垂直導(dǎo)航通過垂直圖像傳感器實(shí)時(shí)識(shí)別貼在輸送機(jī)支架上的導(dǎo)航標(biāo)記，經(jīng)過軌跡控制器的圖像處理后，控制無人機(jī)的垂直飛行軌跡，使無人機(jī)的巡檢裝置與帶式輸送機(jī)的托輥保持水平；此外，無人機(jī)地面工作站的導(dǎo)航模塊可根據(jù)無人機(jī)傳輸過來的導(dǎo)航信息對(duì)無人機(jī)的飛行軌跡進(jìn)行更高優(yōu)先級(jí)的手動(dòng)控制，以確保無人機(jī)安全；

所述巡檢方法：無人機(jī)巡檢系統(tǒng)分為視頻巡檢和傳感器巡檢兩部分，視頻巡檢通過高清攝像頭和圖像處理器自動(dòng)識(shí)別出托輥后，導(dǎo)航系統(tǒng)中的控制器會(huì)控制無人機(jī)懸停一段時(shí)間，圖像處理器控制高清攝像頭對(duì)托輥進(jìn)行視頻巡檢，并將巡檢情況實(shí)時(shí)傳輸至地面無人機(jī)工作站；傳感器巡檢在無人機(jī)懸停后，通過所安裝的傳感器采集托輥和環(huán)境信息，并所采集的信息實(shí)時(shí)傳輸至地面無人機(jī)工作站；巡檢完成后，控制器控制無人機(jī)按導(dǎo)航標(biāo)記繼續(xù)飛行。

有益效果，由于采用了上述方案，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在惡劣工作條件下對(duì)帶式輸送機(jī)自動(dòng)巡檢的功能。無人機(jī)采用基于路徑識(shí)別的視覺導(dǎo)航方式，通過導(dǎo)航圖像傳感器對(duì)水平、垂直導(dǎo)航標(biāo)識(shí)進(jìn)行識(shí)別，控制器根據(jù)導(dǎo)航標(biāo)識(shí)調(diào)整無人機(jī)飛行姿態(tài)，使無人機(jī)能夠檢測到帶式輸送機(jī)任意位置托輥的運(yùn)行狀態(tài)。無人機(jī)通過高清攝像頭和圖像處理器自動(dòng)識(shí)別出托輥后，導(dǎo)航系統(tǒng)中的控制器會(huì)控制無人機(jī)懸停一段時(shí)間，對(duì)托輥進(jìn)行巡檢，并將巡檢情況實(shí)時(shí)傳輸至地面無人機(jī)工作站。通過鋪設(shè)導(dǎo)航標(biāo)記就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)托輥的自動(dòng)巡檢，及時(shí)檢測到托輥的異常狀態(tài)，避免發(fā)生更嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。其結(jié)構(gòu)簡單、檢測效果好、省時(shí)省力，具有廣泛的適用性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。

圖2為帶式輸送機(jī)模型圖。