[發明專利]基于激光測距及視角補償的電力巡檢機器人紅外測溫裝置

在審

• 申請號: 201710979444.8
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107764405A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 崔昊楊;葛晨航;秦倫明;馬宏偉;霍思佳;郭文誠;李鑫;束江;劉晨斐;李亞;曾俊冬
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01S17/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 翁惠瑜

技術領域

本發明涉及一種電力巡檢機器人紅外測溫裝置，尤其是涉及一種基于激光測距及視角補償的電力巡檢機器人紅外測溫裝置。

背景技術

對變電站設備進行例行紅外巡檢是保障電力設備安全穩定運行的常規技術手段。近年來，傳統的人工紅外巡檢模式正逐漸發展為機器人自動紅外巡檢。但巡檢機器人在實際應用過程中面臨著紅外溫度的檢測精度問題。例如，在電力設備紅外巡檢中，機器人載荷的紅外測溫儀器與被測設備表面存在一定的距離，受到紅外輻射大氣衰減的影響，測溫結果與實際溫度存在偏差；此外，巡檢機器人與設備熱缺陷表面法線往往不處于同一水平面，紅外熱像儀的觀測方向與設備表面法線存在較大的夾角，從而導致測溫結果與實際溫度存在偏差。一般情況下，紅外測溫結果會同時受到觀測距離和觀測角度的影響，因此在電力機器人紅外巡檢中，需要綜合考慮距離、視角這兩個關鍵參量，并以此對測溫結果進行修正，保證測溫結果的準確度。

針對上述觀測距離影響紅外測溫結果準確性的問題，目前已經有將測距儀器與紅外測溫儀器組合的裝置或方法，例如，激光測距與紅外測溫儀器組合方法(申請號：201120577082.8)、超聲波測距與紅外測溫儀器組合方法(申請號：201210163806.3)、紅外線測距與紅外測溫儀器組合方法等。上述方法往往直接將測距模塊獲取的距離作為熱像儀至故障點距離，最終測溫結果還存在精度不夠的問題。

發明內容

本發明針對電氣設備紅外檢測中，往往只對紅外圖像進行處理但對可能忽略對圖像造成影響的距離因素，或是考慮到距離但需要對整個巡檢裝置進行較大改造工程等存在的不足，提供一種基于激光測距及視角補償的電力巡檢機器人紅外測溫裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于激光測距及視角補償的電力巡檢機器人紅外測溫裝置，包括相連接的機器人和上位機，所述機器人包括：

行走底座；

定位機構，設置于所述行走底座上；

紅外成像機構，設置于所述定位機構上，用于獲取待測點的紅外圖像；

激光雷達掃描儀，設置于所述定位機構上，用于檢測機器人與待測點所處平面的直線距離；

仰角傳感器，設置于所述定位機構上，用于檢測紅外成像機構與待測點連線相對水平面的傾角及觀測視角；

坡度傳感器，設置于所述行走底座上，用于檢測機器人的爬坡度；

CPU，分別連接所述定位機構、紅外成像機構、激光雷達掃描儀、仰角傳感器、坡度傳感器和上位機；

所述上位機根據所述紅外圖像、機器人與待測點所處平面的直線距離、紅外成像機構與待測點連線相對水平面的傾角及觀測視角和機器人的爬坡度，補償計算獲得待測點的最終溫度。

進一步地，所述仰角傳感器與紅外成像機構上下貼合固定于所述定位機構上。

進一步地，所述仰角傳感器通過一減震座固定于定位機構上。

進一步地，所述坡度傳感器緊貼于所述行走底座上表面，且位于所述行走底座前方。

進一步地，所述坡度傳感器通過一減震座固定于行走底座上。

進一步地，所述定位機構包括相連接的三維云臺和云臺運動控制步進電機，所述云臺運動控制步進電機與CPU連接。

進一步地，所述仰角傳感器和坡度傳感器均為雙軸結構傾角傳感器。

進一步地，所述紅外成像機構包括分別固定于所述定位機構套筒內的紅外熱像儀和可見光相機。

進一步地，所述CPU還連接有用于存儲待測點空間位置的校準參數存儲模塊。

進一步地，所述補償計算獲得待測點的最終溫度具體為：

101)計算紅外成像機構中心與待測點實際距離l：

其中，l₁為測溫裝置與待測點所處平面的直線距離，α為紅外成像機構與待測點連線相對水平面的傾角，β為機器人的爬坡度；

102)基于紅外成像機構獲得的紅外圖像得到測量溫度；

103)基于步驟101)中的實際距離對測量溫度進行修正：

T(l，γ)＝T₀(l，γ)cos^rγ-pl-ql²

其中，T₀(l,γ)為紅外輻射體表面真實溫度，T(l,γ)為測量溫度，r、p、q為系數，γ為觀測視角。