一种局放成像装置和无人机的制作方法

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1.本实用新型涉及无人机巡检技术领域，具体为一种局放成像装置和无人机。

背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.利用无人机携带巡检设备代替人工实现巡检，已经逐步应用在多个领域，例如电力巡检中，通过无人机携带的可见光、红外光等设备，对配网线路可见的缺陷、发热等现象拍照分析，对于不可见的局放故障等则通过超声设备判断。
4.无人机在运行时产生噪声，噪声对局放故障检测所需的超声设备存在干扰，导致局放故障检测效果不佳，巡检效率下降。

技术实现要素：

5.为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本实用新型提供一种局放成像装置和无人机，针对无人机巡检时噪声对超声设备产生的干扰，在超声设备所使用的声学透镜内壁嵌入酚醛树脂玻璃棉制备的降噪层，以尽可能的吸收来自于无人机的噪声，降低其对超声设备的干扰，配合超声设备后续数据处理中涉及的降噪滤波等算法，使得利用超声设备进行局放检测时的准确率得到改善，从而提升巡检效率。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.本实用新型的第一个方面提供一种局放成像装置，包括连接在声学透镜端面上的麦克风阵列，声学透镜的内壁面上连接设定厚度的降噪层，降噪层为吸声材料，声学透镜内部被降噪层围成的腔体中设有图像采集模块。
8.图像采集模块包括并列布置在可见光相机两侧的激光测距仪和红外相机；可见光相机图像采集面的中心与麦克风阵列的中心同圆心布置；激光测距仪、可见光相机、红外相机和麦克风阵列的采集面均朝向巡检目标且工作面处于同一平面。
9.还具有远程控制终端和与其通讯连接的无线通讯模块，无线通讯模块与声学透镜连接。
10.激光测距仪、可见光相机、红外相机和麦克风阵列通过无线通讯模块将各自获取的信息传递给远程控制终端，远程控制终端根据获取到信息经相应的算法处理后得到针对目标的结果。
11.降噪层为酚醛树脂玻璃棉，其中树脂含量5-9％，纤维直径13-1 5um，厚度0.5cm-0.8cm。
12.本实用新型的第二个方面提供一种无人机，包括云台和搭载到云台上的上述局放成像装置。
13.云台具有第一驱动单元和第二驱动单元，第一驱动单元通过布置在局放成像装置侧部的转轴连接，第一驱动单元的外壳通过支架连接第二驱动单元，第一驱动单元和第二
驱动单元的转动轴线相垂直。
14.第一驱动单元带动局放成像装置绕第一轴线转动，第二驱动单元带动支架和局放成像装置绕第二轴线转动，第一轴线和第二轴线相垂直。
15.与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
16.1、在超声设备所使用的声学透镜内壁嵌入吸声材料制备的降噪层，以尽可能的吸收来自于无人机的噪声，降低其对超声设备的干扰，使得利用超声设备进行局放检测时的准确率得到改善，从而提升巡检效率。
17.2、图像采集模块中的可见光相机图像采集面的中心与麦克风阵列的中心同圆心布置，使得从同一目标获得的可见光图像和超声数据在利用后续算法处理时存在基准点，使其更容易叠加计算，从而在得到结果的过程中有利于实现降噪滤波。
18.3、图像采集模块和麦克风阵列的采集面均朝向巡检目标且工作面处于同一平面，激光测距仪获取的距离信息不会受到来自无人机的噪声干扰，在麦克风阵列和激光测距仪两者的采集面处于同一平面时，能够利用激光测距仪获得距离信息矫正麦克风阵列获取的距离信息，从而解决多超声源干扰的问题。
19.4、无人机搭载局放成像装置能够借由红外成像及可见光成像形成针对局放成像的辅助，并搭配激光测距相互补充和校准，配合后续的数据处理过程有利于实现降噪滤波。
附图说明
20.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
21.图1是本实用新型一个或多个实施例提供的局放成像装置俯视视角下的局部结构示意图；
22.图2是本实用新型一个或多个实施例提供的局放成像装置局部截面结构示意图；
23.图中：1.声学透镜 2.麦克风阵列 3.激光测距仪 4.可见光相机 5. 红外相机 6.降噪层。
具体实施方式
24.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
25.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
26.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
27.正如背景技术中所描述的，无人机在运行时产生噪声，噪声对局放故障检测所需的超声设备存在干扰，导致局放故障检测效果不佳，巡检效率下降。
28.以下实施例给出一种局放成像装置和无人机，针对无人机巡检时噪声对超声设备
产生的干扰，在超声设备所使用的声学透镜内壁嵌入酚醛树脂玻璃棉制备的降噪层，以尽可能的吸收来自于无人机的噪声，降低其对超声设备的干扰，配合超声设备后续数据处理中涉及的降噪滤波等算法，使得利用超声设备进行局放检测时的准确率得到改善，从而提升巡检效率。
29.实施例一：
30.如图1-2所示，本实施例的目的是提供一种局放成像装置，包括，
31.连接在声学透镜1端面上的麦克风阵列2，声学透镜1的内壁面上连接设定厚度的降噪层6，声学透镜1内部被降噪层6围成的腔体中设有图像采集模块。
32.图像采集模块包括并列布置在可见光相机4两侧的激光测距仪3 和红外相机5，可见光相机4图像采集面的中心与麦克风阵列2的中心同圆心布置；激光测距仪3、可见光相机4、红外相机5和麦克风阵列2 的采集面均朝向目标且工作面处于同一平面。
33.还具有远程控制终端和与其通讯连接的无线通讯模块，无线通讯模块与声学透镜1连接，激光测距仪3、可见光相机4、红外相机5和麦克风阵列2通过无线通讯模块将各自获取的信息传递给远程控制终端。
34.远程控制终端根据获取到信息(距离信息、可见光图像、红外光图像和超声数据)经相应的算法处理后得到针对目标的结果。
35.远程控制终端、无线通讯模块和处理信息的算法均为已有技术，本实施例不做赘述。
36.本实施例中，声学透镜1为圆筒型部件，圆筒的一端连接麦克风阵列2，声学透镜1的壁面和麦克风阵列2形成一圆柱形空腔，圆柱形空腔的外侧为空心圆柱形的降噪层6，降噪层6内部的空腔用于容纳图像采集模块和数据传输线等其余部件。
37.本实施例中，降噪层6为具有一定厚度和长度的酚醛树脂玻璃棉，根据前期试验分析无人机在空中20米高度噪声特征，锁定噪声源主要由无人机散热风扇及螺旋桨的风噪构成，而声学透镜往往搭载于无人机底部，使得这部分噪声经外界环境扩散后，由声学透镜的侧壁传入内部从而影响局放检测的结果。因此针对这部分散热风扇噪声，声学透镜结构内部填充空心圆柱型的吸音材料隔音过滤，根据散热风扇声噪频段吸音材料选用酚醛树脂玻璃棉，其中树脂含量5-9％，纤维直径13-15um，厚度0.5cm-0.8cm，密度100kg/m3；针对螺旋桨风噪，硬件结构使用延长声学透镜筒长、增高无人机支架方式降低风噪，配合相应的算法识别滤除螺旋桨风噪实现针对性降噪滤波。
38.图像采集模块中的可见光相机4图像采集面的中心与麦克风阵列 2的中心同圆心布置，使得从同一目标获得的可见光图像和超声数据在利用后续算法处理时存在基准点，使其更容易叠加计算，从而在得到结果的过程中更容易实现降噪滤波。
39.与此同时，图像采集模块和麦克风阵列2的采集面均朝向目标且工作面处于同一平面，激光测距仪3获取距离数据，而根据声音在空中传播速度特定(340m/s)原理，麦克风阵列2指向目标主体，也可以获得距离信息，激光测距仪获取的距离信息不会受到来自无人机的噪声干扰，在麦克风阵列和激光测距仪两者的采集面处于同一平面时，能够利用激光测距仪获得距离信息矫正麦克风阵列获取的距离信息，从而解决多超声源干扰的问题。
40.上述局放成像装置通过增加可见光、红外相机，能够利用可见光、红外热成像实现局放成像的辅助。红外热成像即通过特殊的材料来感应红外波，然后将红外波转换为电信
号，再把电信号转换为图像信号。红外镜头焦距有限，导致有效测温距离有限，通过获取设备激光测距仪数据，辅助巡检人员精准测温巡检。局放成像、红外成像及可见光三种方式集成优化，搭配激光测距相互补充和校准。
41.实施例二：
42.本实施例的目的是提供一种无人机，包括云台和与云台连接的局放成像装置。
43.云台是已有的设备，能够将无人机携带的局放成像装置根据设定的需求旋转至某个角度以朝向目标进而满足需求。
44.本实施例中，云台包括第一驱动单元和第二驱动单元，第一驱动单元通过布置在局放成像装置侧部的转轴连接，第一驱动单元的外壳通过支架连接第二驱动单元，第一驱动单元和第二驱动单元的转动轴线相垂直。
45.在采用上述结构的云台时，第一驱动单元带动局放成像装置绕第一轴线转动，第二驱动单元带动支架和局放成像装置绕第二轴线转动，第一轴线和第二轴线相垂直。
46.第一轴线和第二轴线不限制具体的方位，例如本实施例中，两轴线均位于水平面，两轴线相互垂直使得局放成像装置能够在各自驱动单元的带动下旋转到所需的角度，从而朝向目标。
47.两驱动单元同样不限制具体的类型，可以为步进电机。
48.云台还与远程控制终端通讯连接，通过远程控制终端控制无人机的云台以控制局放成像装置与目标的相对位置。
49.局放成像装置搭载至无人机后，能够通过无人机二次开发，完成多种功能统一整合，使用高性能硬件系统实现三种成像方式的高速轮转调度和实时应用。例如在使用时：
50.(1)根据巡检任务，自动核对无人机所巡杆塔经纬坐标是否匹配，存在偏差进行语音提示。
51.(2)遥控器主界面显示可见光巡检页面，当红外热成像或局放巡检检测到故障后，会自动跳转到相应页面并有相应提示音，局放、红外及可见光页面支持手动切换。
52.(3)具备一键三拍功能，实现局放、红外热成像及高清图像信息同时抓拍，为综合研判设备故障提供数据支撑。
53.(4)具备设备异常高温自动报警功能，辅助巡检人员辨识故障，提高巡检效率。
54.(5)具备自主分析电晕特征及报警功能，程序自主分析声场时域频域特征判定电晕是否存在，检测到电晕自动报警，提醒巡检人员，提高巡检质效。
55.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种局放成像装置，其特征在于：包括连接在声学透镜端面上的麦克风阵列，声学透镜的内壁面上连接设定厚度的降噪层，降噪层为吸声材料，声学透镜内部被降噪层围成的腔体中设有图像采集模块。2.如权利要求1所述的一种局放成像装置，其特征在于：所述图像采集模块包括并列布置在可见光相机两侧的激光测距仪和红外相机。3.如权利要求2所述的一种局放成像装置，其特征在于：所述可见光相机图像采集面的中心与麦克风阵列的中心同圆心布置。4.如权利要求2所述的一种局放成像装置，其特征在于：所述激光测距仪、可见光相机、红外相机和麦克风阵列的采集面均朝向巡检目标且工作面处于同一平面。5.如权利要求2所述的一种局放成像装置，其特征在于：还具有远程控制终端和与其通讯连接的无线通讯模块，无线通讯模块与声学透镜连接。6.如权利要求5所述的一种局放成像装置，其特征在于：所述激光测距仪、可见光相机、红外相机和麦克风阵列通过无线通讯模块将各自获取的信息传递给远程控制终端，远程控制终端根据获取到信息经相应的算法处理后得到针对目标的结果。7.如权利要求1所述的一种局放成像装置，其特征在于：所述降噪层为酚醛树脂玻璃棉，其中树脂含量5-9％，纤维直径13-15um，厚度0.5cm-0.8cm。8.一种无人机，其特征在于：包括云台和搭载在云台上的如权利要求1-7任一项所述的局放成像装置。9.如权利要求8所述的一种无人机，其特征在于：所述云台具有第一驱动单元和第二驱动单元，第一驱动单元通过布置在局放成像装置侧部的转轴连接，第一驱动单元的外壳通过支架连接第二驱动单元，第一驱动单元和第二驱动单元的转动轴线相垂直。10.如权利要求9所述的一种无人机，其特征在于：所述第一驱动单元带动局放成像装置绕第一轴线转动，第二驱动单元带动支架和局放成像装置绕第二轴线转动，第一轴线和第二轴线相垂直。

技术总结

本实用新型涉及一种局放成像装置和无人机，包括连接在声学透镜端面上的麦克风阵列，声学透镜的内壁面上连接设定厚度的降噪层，降噪层为吸声材料，声学透镜内部被降噪层围成的腔体中设有图像采集模块。针对无人机巡检时噪声对超声设备产生的干扰，在超声设备所使用的声学透镜内壁嵌入酚醛树脂玻璃棉制备的降噪层，以尽可能的吸收来自于无人机的噪声，降低其对超声设备的干扰，配合超声设备后续数据处理中涉及的降噪滤波等算法，使得利用超声设备进行局放检测时的准确率得到改善，从而提升巡检效率。检效率。检效率。