[发明专利]基于激光测距及视角补偿的电力巡检机器人红外测温装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力巡检机器人红外测温装置，尤其是涉及一种基于激光测距及视角补偿的电力巡检机器人红外测温装置。

背景技术

对变电站设备进行例行红外巡检是保障电力设备安全稳定运行的常规技术手段。近年来，传统的人工红外巡检模式正逐渐发展为机器人自动红外巡检。但巡检机器人在实际应用过程中面临着红外温度的检测精度问题。例如，在电力设备红外巡检中，机器人载荷的红外测温仪器与被测设备表面存在一定的距离，受到红外辐射大气衰减的影响，测温结果与实际温度存在偏差；此外，巡检机器人与设备热缺陷表面法线往往不处于同一水平面，红外热像仪的观测方向与设备表面法线存在较大的夹角，从而导致测温结果与实际温度存在偏差。一般情况下，红外测温结果会同时受到观测距离和观测角度的影响，因此在电力机器人红外巡检中，需要综合考虑距离、视角这两个关键参量，并以此对测温结果进行修正，保证测温结果的准确度。

针对上述观测距离影响红外测温结果准确性的问题，目前已经有将测距仪器与红外测温仪器组合的装置或方法，例如，激光测距与红外测温仪器组合方法(申请号：201120577082.8)、超声波测距与红外测温仪器组合方法(申请号：201210163806.3)、红外线测距与红外测温仪器组合方法等。上述方法往往直接将测距模块获取的距离作为热像仪至故障点距离，最终测温结果还存在精度不够的问题。

发明内容

本发明针对电气设备红外检测中，往往只对红外图像进行处理但对可能忽略对图像造成影响的距离因素，或是考虑到距离但需要对整个巡检装置进行较大改造工程等存在的不足，提供一种基于激光测距及视角补偿的电力巡检机器人红外测温装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于激光测距及视角补偿的电力巡检机器人红外测温装置，包括相连接的机器人和上位机，所述机器人包括：

行走底座；

定位机构，设置于所述行走底座上；

红外成像机构，设置于所述定位机构上，用于获取待测点的红外图像；

激光雷达扫描仪，设置于所述定位机构上，用于检测机器人与待测点所处平面的直线距离；

仰角传感器，设置于所述定位机构上，用于检测红外成像机构与待测点连线相对水平面的倾角及观测视角；

坡度传感器，设置于所述行走底座上，用于检测机器人的爬坡度；

CPU，分别连接所述定位机构、红外成像机构、激光雷达扫描仪、仰角传感器、坡度传感器和上位机；

所述上位机根据所述红外图像、机器人与待测点所处平面的直线距离、红外成像机构与待测点连线相对水平面的倾角及观测视角和机器人的爬坡度，补偿计算获得待测点的最终温度。

进一步地，所述仰角传感器与红外成像机构上下贴合固定于所述定位机构上。

进一步地，所述仰角传感器通过一减震座固定于定位机构上。

进一步地，所述坡度传感器紧贴于所述行走底座上表面，且位于所述行走底座前方。

进一步地，所述坡度传感器通过一减震座固定于行走底座上。

进一步地，所述定位机构包括相连接的三维云台和云台运动控制步进电机，所述云台运动控制步进电机与CPU连接。

进一步地，所述仰角传感器和坡度传感器均为双轴结构倾角传感器。

进一步地，所述红外成像机构包括分别固定于所述定位机构套筒内的红外热像仪和可见光相机。

进一步地，所述CPU还连接有用于存储待测点空间位置的校准参数存储模块。

进一步地，所述补偿计算获得待测点的最终温度具体为：

101)计算红外成像机构中心与待测点实际距离l：

其中，l₁为测温装置与待测点所处平面的直线距离，α为红外成像机构与待测点连线相对水平面的倾角，β为机器人的爬坡度；

102)基于红外成像机构获得的红外图像得到测量温度；

103)基于步骤101)中的实际距离对测量温度进行修正：

T(l，γ)＝T₀(l，γ)cos^rγ-pl-ql²

其中，T₀(l,γ)为红外辐射体表面真实温度，T(l,γ)为测量温度，r、p、q为系数，γ为观测视角。