基于激光雷达的电力设施巡检机器人及巡检方法技术

本发明专利技术提供一种基于激光雷达的电力设施巡检机器人，包括机体，机体底部设有AVG底座，在机体顶部设有旋转座，旋转座的顶部设有俯仰座，在俯仰座上设有集成光学部件，集成光学部件设有光学摄像头、红外摄像头、亮度传感器和激光雷达组件。使用时，将拟巡检的电力设施建模；在模型和现实中进行巡检机器人的路径设置；在模型和现实中进行巡检机器人的红外采集路径设置；若红外采集的数据超出阈值，则报警；激光雷达组件和光学摄像头启动；红外、光学和激光测距数据融合解算；确定故障位置及故障对应参数并报警。本发明专利技术能够以红外检测的方式发现电力部件的异常状况，并且能够具体给出是何种电力部件的信息以及具体异常的位置信息数据。据。据。

【技术实现步骤摘要】
基于激光雷达的电力设施巡检机器人及巡检方法


[0001]本专利技术涉及电力设施维护领域，特别是一种基于激光雷达的电力设施巡检机器人及巡检方法。

技术介绍

[0002]随着国内电力设置的大量发展，对电力设施的维护和管理工作量越来越大，现有技术中有采用巡检机器人的方案对电力设施进行巡检。目前的巡检机器人主要采用AGV小车结合红外摄像头的方案，检测电力设施中温度超出预设值的部件，以提前警示相关设备的故障。例如中国专利文献CN113517757A一种电力设施智能安全巡检警示系统中记载的巡检警示方案。但是现有的警示装置仅能识别温度范围，难以给出更多的信息供维护人员提前准备处置措施。为解决该技术问题，现有技术中也有采用人工智能红外识别的方案，例如CN114548446A一种基于人工智能的电力设备检测系统及方法、CN113486877A基于轻量化人工智能模型的电力设备红外图像实时检测与诊断方法等，但是从平面红外图片识别电力设备还存在运算速度慢，识别准确度不高的问题。而且在平面红外图片中，识别具体的电力设备以及其他参数的难度较高。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于激光雷达的电力设施巡检机器人及巡检方法，能够对巡检过程中发现的异常温度情况进行报警，并且报警数据能够包含更多的数据信息，以便于管理和维护人员依据数据信息快速决策，以提高处置的及时性，确保安全性。
[0004]为解决上述的技术问题，本专利技术的技术方案是：一种基于激光雷达的电力设施巡检机器人，包括机体，机体底部设有AVG底座，在机体顶部设有旋转座，旋转座的顶部设有俯仰座，在俯仰座上设有集成光学部件，集成光学部件设有光学摄像头、红外摄像头、亮度传感器和激光雷达组件。
[0005]优选的方案中，光学摄像头、红外摄像头和亮度传感器设置在第一主板上，在光学摄像头内设有自动光圈。
[0006]优选的方案中，激光雷达组件的发射组件包括半导体激光管阵列，半导体激光管阵列的光路前方设有阵列孔径光阑，阵列孔径光阑之后设有mems微机电组件，mems微机电组件表面设有阵列布置的微型反光板，阵列的激光光束经过微型反光板反光后从光学组件的准直透镜发出。
[0007]优选的方案中，还设有频率控制器，频率控制器根据输入的频率和光强度，控制半导体激光管阵列中各个的半导体激光管的通断模拟激光频率。
[0008]优选的方案中，还设有主控装置，主控装置与AVG底座、光学摄像头、红外摄像头、亮度传感器和激光雷达组件电连接；还设有服务器和/或终端，服务器和/或终端与主控装置通讯连接。
[0009]一种采用上述的基于激光雷达的电力设施巡检机器人的巡检方法，包括以下步骤：S1、将拟巡检的电力设施建模；S2、在模型和现实中进行巡检机器人的路径设置；S3、在模型和现实中进行巡检机器人的红外采集路径设置；S4、若红外采集的数据超出阈值，则报警；S5、激光雷达组件和光学摄像头启动；S6、红外、光学和激光测距数据融合解算；S7、确定故障位置及故障对应参数并报警。
[0010]优选的方案中，在步骤S1中包括以下步骤：S101、先以激光雷达现场扫描，以数据点云建立工作现场的三维建模；S102、以三维软件建模的电力部件替换数据点云生成的电力部件；S103、将电力部件设为热点部件，并将相应参数与热点部件绑定；通过以上步骤完成具有热点部件的电力设施三维模型。
[0011]优选的方案中，在步骤S6中包括以下步骤：S601、识别红外图像中的异常区域，将异常红外影像视野居中，若有多处异常，则选择面积较大的红外影像视野居中；S602、激光雷达组件向报警位置测距；S603、将向量和距离参数引入到电力设施三维模型；S604、根据向量和距离参数，启动热点触发检测；S605、若是，则进行红外影像异常热点标记，根据测距进行温度修正，叠加光学影像标记热点部件的完整参数后发送报警数据；S606、若否，则进行红外影像异常标记，根据测距进行温度修正，叠加光学影像标记部分参数后发送报警数据。
[0012]优选的方案中，步骤S602中，频率控制器根据主控装置的编码信号，通过控制半导体激光管阵列中的半导体激光管单元的通断控制输出激光束的亮度进行编码，通过激光束的亮度编码识别激光束的发射周期。
[0013]优选的方案中，步骤S603中，向量是指激光雷达组件的检测轴线方向，距离是指激光雷达组件与红外图像中的异常区域所对应部件之间的距离；步骤S604中，在距离参数的远端，向外延伸1~10cm的体积空间，检测体积空间范围内是否与热点部件相交；若是，则进入步骤S605，完整参数是指热点部件的参数和红外影像异常位置的检测温度参数；若否，则进入步骤S606，部分参数是指红外影像异常位置的检测温度参数。
[0014]本专利技术提供的一种基于激光雷达的电力设施巡检机器人及巡检方法，能够以红外检测的方式发现电力部件的异常状况，并且能够具体给出是何种电力部件的信息以及具体异常的位置信息数据。改进的激光雷达组件与光学摄像头、红外摄像头和亮度传感器的组合，大幅缩小了整个设备的体积，使多个传感器能够集成在远小于传统的激光雷达的体积空间内。采用电力部件的三维模型与数字点云数据融合的方案，使巡检过程中出现的异常
情况，能够迅速定位到具体的电力部件的具体位置，并且能够提供更多的信息供管理和维护人员进行决策，例如电力部件的具体型号，异常情况在电力部件上的位置。而且这些异常情况的定位非常准确和迅速，远高于基于人工智能识别的技术路线。本专利技术还简化了数据联合解算的计算量，便于实施转化，也便于后继的维护，能够大幅提高巡检及报警的实时性，提高巡检识别和报警的可靠性。
附图说明
[0015]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术中巡检机器人的结构示意图。
[0016]图2为本专利技术中集成光学部件的结构示意图。
[0017]图3为本专利技术中激光雷达组件发射部分的结构示意图。
[0018]图4为本专利技术的巡检方法的流程图。
[0019]图5为本专利技术的电力设施三维建模的流程图。
[0020]图6为本专利技术的数据融合解算的流程图。
[0021]图中：集成光学部件1，集成面板101，光学摄像头102，红外摄像头103，亮度传感器104，激光雷达组件105，频率控制器106，半导体激光管阵列107，mems微机电组件108，微型反光板109，光学组件110，第一主板111，阵列孔径光阑112，俯仰座2，旋转座3，机体4，AGV底座5。
具体实施方式
[0022]实施例1：如图1~3中，一种基于激光雷达的电力设施巡检机器人，包括机体4，机体4底部设有AVG底座5，在机体4顶部设有旋转座3，旋转座3的顶部设有俯仰座2，在俯仰座2上设有集成光学部件1，集成光学部件1设有光学摄像头102、红外摄像头103、亮度传感器104和激光雷达组件105。将光学摄像头102、红外摄像头103、亮度传感器104和激光雷达组件105集成在一起，即光学摄像头102、红外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的电力设施巡检机器人，包括机体（4），机体（4）底部设有AVG底座（5），在机体（4）顶部设有旋转座（3），旋转座（3）的顶部设有俯仰座（2），其特征是：在俯仰座（2）上设有集成光学部件（1），集成光学部件（1）设有光学摄像头（102）、红外摄像头（103）、亮度传感器（104）和激光雷达组件（105）。2.根据权利要求1所述的基于激光雷达的电力设施巡检机器人，其特征是：光学摄像头（102）、红外摄像头（103）和亮度传感器（104）设置在第一主板（111）上，在光学摄像头（102）内设有自动光圈。3.根据权利要求1所述的基于激光雷达的电力设施巡检机器人，其特征是：激光雷达组件（105）的发射组件包括半导体激光管阵列（107），半导体激光管阵列（107）的光路前方设有阵列孔径光阑（112），阵列孔径光阑（112）之后设有mems微机电组件（108），mems微机电组件（108）表面设有阵列布置的微型反光板（109），阵列的激光光束经过微型反光板（109）反光后从光学组件（110）的准直透镜发出。4.根据权利要求3所述的基于激光雷达的电力设施巡检机器人，其特征是：还设有频率控制器（106），频率控制器（106）根据输入的频率和光强度，控制半导体激光管阵列（107）中各个的半导体激光管的通断模拟激光频率。5.根据权利要求1~4任一项所述的基于激光雷达的电力设施巡检机器人，其特征是：还设有主控装置，主控装置与AVG底座（5）、光学摄像头（102）、红外摄像头（103）、亮度传感器（104）和激光雷达组件（105）电连接；还设有服务器和/或终端，服务器和/或终端与主控装置通讯连接。6.一种采用权利要求1~5任一项所述的基于激光雷达的电力设施巡检机器人的巡检方法，其特征是包括以下步骤：S1、将拟巡检的电力设施建模；S2、在模型和现实中进行巡检机器人的路径设置；S3、在模型和现实中进行巡检机器人的红外采集路径设置；S4、若红外采集的数据超出阈值，则报警；S5、激光雷达组件（105）和光学摄像头（102）启动；S6、红外、...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟恩，熊浩，周文浩，
申请(专利权)人：武汉海达数云技术有限公司，
类型：发明
国别省市：