[发明专利]一种输电铁塔图像识别系统及其识别方法

权利要求书

1.一种输电铁塔图像识别系统，其特征在于：包括图像采集系统（1）和控制系统（2），图像采集系统（1）包括飞行装置（4）和安装在飞行装置（4）上的图像采集装置（5），控制系统（2）用于控制无人机及扫描成像设备的运行。

2.根据权利要求1所述的一种输电铁塔图像识别系统，其特征在于：图像采集系统（1）包括无人机飞行翼（6）、无人机连接架（7）、连接滑槽（8）、主信号唤醒器（9）、扫描仪安装机箱（12）、红外热像仪（13）、机箱（14）、激光扫描仪（15）、无人机主架（17）、扫描仪固定框架（19）、可视相机（21）、铁塔固定扫描仪（22）、测距装置（23）和GPS装置（24），无人机飞行翼（6）安装在无人机主架（17）上，无人机主架（17）通过无人机连接架（7）与机箱（14）上表面的连接滑槽（8）处进行固定连接，红外热像仪（13）和激光扫描仪（15）安装在扫描仪安装机箱（12）上，扫描仪安装机箱（12）固定连接在扫描仪固定框架（19）上，扫描仪固定框架（19）固定在机箱（14）的左前方，可视相机（21）安装在无人机主架（17）头部，测距装置（23）和GPS装置（24）安装在无人机主架（17）底部，主信号唤醒器（9）安装在机箱（14）的右前方，铁塔固定扫描仪（22）安装在输电铁塔的每一个横隔位置。

3.根据权利要求2所述的一种输电铁塔图像识别系统，其特征在于：无人机连接架（7）通过螺钉（20）固定连接在连接滑槽（8）处。

4.根据权利要求2所述的一种输电铁塔图像识别系统，其特征在于：还包括蓄电池（10）、扫描仪内置锂电池（11）和无人机太阳能电池板（16），蓄电池（10）安装在机箱（14）右侧并通过连接线与扫描仪安装机箱（12）和无人机进行连接，扫描仪内置锂电池（11）安装在扫描仪安装机箱（12）内部，无人机太阳能电池板（16）安装在无人机的顶部并电连接到机箱（14）的蓄电池（10）。

5.根据权利要求2所述的一种输电铁塔图像识别系统，其特征在于：还包括太阳能电池板（18），太阳能电池板（18）固定在输电铁塔上，并与铁塔固定扫描仪（22）电连接。

6.根据权利要求1所述的一种输电铁塔图像识别系统，其特征在于：控制系统（2）包括单片机保护壳（25）、信号收集器（26）、单片机（27）、无线接收装置（28）、信号唤醒器（29）、信号发射器（31）和中控计算机（32），单片机（27）安装在单片机保护壳（25）内，信号收集器（26）、无线接收装置（28）、分信号唤醒器（29）固定在机箱（14）的右后方并与单片机（27）电连接，当运行图像采集，图像采集系统（1）靠近铁塔固定扫描仪（22）时分信号唤醒器（29）与主信号唤醒器（9）产生信号交换，铁塔固定扫描仪（22）通过信号发射器（31）与信号收集器（26）连接，单片机（27）通过无线接收装置（28）连接到中控计算机（32）。

7.根据权利要求6所述的一种输电铁塔图像识别系统，其特征在于：还包括单片机锂电池（30），单片机锂电池（30）与单片机保护壳（25）电连接。

8.根据权利要求6所述的一种输电铁塔图像识别系统，其特征在于：还包括中控计算机（32）内的铁塔模型优化系统（3），用于输电铁塔图像的数据整合及杆件优化处理，图像采集系统建立的铁塔模型，将三维铁塔模型进行理想化处理，转变成理想的杆线模型，将理想三维铁塔杆线模型导入Midas软件，对每一根杆线定义钢材类型及钢材截面积，对模型施加不同工况的荷载组合并得到模型杆件的应力应变数据，再从数据库调取对应输电铁塔的理论模型，施加同样工况同样的荷载组合并得到理论模型杆件的应力应变数据，将图像采集系统采集形成的模型在不同工况下荷载组合的数据与设计理论数据进行对比与筛选，寻找数据差异，将数据差异值进行阶梯分类，并在所建立的模型进行不同颜色的区分，寻找需要优化的杆件。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种输电铁塔图像识别系统的优化方法，其特征在于：该方法为：预置铁塔固定扫描仪在输电铁塔的每一个横格处，将无人机安装在机箱上面，通过单片机控制图像采集系统运动，当靠近铁塔固定扫描仪时，主信号唤醒器与分信号唤醒器进行信号交换来启动处于待机的铁塔固定扫描仪，通过激光扫描仪与红外热像仪对输电铁塔的各个结构进行扫描合成三维铁塔模型，与数据库塔型进行对比，当对比结果小于设定误差时，图像采集系统将采集的三维铁塔模型通过无线接收装置、信号发射器传给中控计算机，中控计算机对图像模型进行优化处理，并通过Midas软件进行模型的杆件参数定义及荷载施加得到应力应变数据，将所得数据与理论数据进行对比，通过寻找数据差异大于设定值时定位到对应需要优化的杆件。