一种基于无人机的高压线路金具除锈装置

技术领域

本发明涉及高压线路金具除锈领域，尤其涉及一种基于无人机的高压线路金具除锈装置。

背景技术

随着我国现代化建设的发展，高压输电线路遍布全国。随着高压线路运行年限增加，高压线路上使用的各类连接金具因长期在户外受雨雪等环境因素影响，均会发生锈蚀现象，极易引发连接金具无法正常工作，给高压线路的安全稳定运行带来隐患。

目前，高压线路上连接金具的除锈工作主要依靠人力除锈，在停电状态下组织大量维护人员统一进行对连接金具除锈、喷漆防锈等操作，以消除因连接金具生锈导致的事故隐患。但传统的人工除锈方法存在较大的安全隐患，且工作强度大、除锈速度慢，导致整个除锈工作的效率低下。同时，周期性停电也会带来居民投诉等问题，同时会影响用电企业生产工作的顺利进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于无人机的高压线路金具除锈装置及除锈方法，能够在正常供电情况下高效完成高压线路上连接金具除锈工作，降低运维人员工作强度，减少停电损失。

本发明采用下述技术方案：

一种基于无人机的高压线路金具除锈装置，包括无人机、线缆夹持系统和设置在线缆夹持系统上的除锈系统，无人机与线缆夹持系统可拆卸连接，线缆夹持系统包括线缆夹持架，线缆夹持架的左右两侧分别设置有用于夹持线缆的夹持臂，两个夹持臂由夹持臂驱动装置驱动同步相向运动或同步反向运动以夹持或松开线缆，除锈系统包括除锈打磨装置、抛光装置和防锈漆喷涂装置，两个夹持臂的外侧设置有转动盘，转动盘沿周向均匀设置有3组连接杆，除锈打磨装置、抛光装置和防锈漆喷涂装置分别设置在3组连接杆的端部；转动盘由除锈系统驱动装置驱动转动。

所述的线缆夹持架的左右两侧分别设置有左线缆夹持臂和右线缆夹持臂，左线缆夹持臂和右线缆夹持臂相对一侧的表面均为弧形，左线缆夹持臂和右线缆夹持臂分别铰接在线缆夹持架的左右两侧，左线缆夹持臂和右线缆夹持臂的上端均设置有驱动臂，线缆夹持架对应位置处开设有驱动臂活动槽，左线缆夹持臂和右线缆夹持臂的驱动臂的上部均穿过驱动臂活动槽位于线缆夹持架上方，夹持臂驱动装置设置在线缆夹持架上表面，夹持臂驱动装置驱动左线缆夹持臂和右线缆夹持臂同步相向运动或同步反向运动。

所述的夹持臂驱动装置采用第一电机，左线缆夹持臂和右线缆夹持臂的上端的驱动臂上，沿竖向前后开设有条形孔，条形孔内均滑动设置有牵引轴，两个牵引轴的前端均固定设置有牵引杆，左线缆夹持臂上设置的牵引杆的下端面设置有齿条，右线缆夹持臂上设置的牵引杆的上端面设置有齿条；两个齿条之间啮合设置有驱动齿轮，驱动齿轮设置在第一电机的输出轴上；左线缆夹持臂和右线缆夹持臂分别通过铰接轴与线缆夹持架的左右两侧铰接，且铰接轴上均设置有扭簧，两个扭簧驱动左线缆夹持臂和右线缆夹持臂相向运动。

所述的左线缆夹持臂和右线缆夹持臂的相对一侧表面均设置有水平从动轮，线缆夹持架的下表面中部设置有弧形的线缆容置槽，线缆容置槽内设置有竖直主动轮，竖直主动轮由设置在线缆夹持架上表面的第二电机驱动。

所述的除锈系统驱动装置采用第三电机，第三电机固定设置在左线缆夹持臂和右线缆夹持臂的外侧表面，第三电机的输出轴与转动盘同轴连接。

所述的除锈打磨装置采用除锈打磨轮，除锈打磨轮由除锈电机驱动，除锈电机与伸缩式安装座连接，伸缩式安装座具有前后伸缩运动空间，伸缩式安装座设置有电控云台下端；电控云台与连接杆端部连接。

所述的抛光装置采用羊毛抛光轮，羊毛抛光轮由抛光电机驱动，抛光电机与伸缩式安装座连接，伸缩式安装座具有前后伸缩运动空间，伸缩式安装座设置有电控云台下端；电控云台与连接杆端部连接。

所述的防锈漆喷涂装置采用电控压缩式喷漆装置，电控压缩式喷漆装置与装有防锈漆的容器连通。

所述的伸缩式安装座包括上壳体和下壳体，上壳体套设在下壳体外侧且与下壳体滑动连接，上壳体的后端有下壳体的后端之间设置有弹性装置，下壳体内设置有电机安装座；线缆夹持架的前端还设置有高清摄像头。

所述的线缆夹持架的上端设置有无人机连接装置，无人机连接装置采用卡轴，卡轴的上端沿卡轴周向设置有环形的卡槽，无人机下部设置有与卡轴匹配的电控卡具，无人机和线路巡检设备，及无人机与横担巡检设备均通过卡轴和电控卡具实现可拆卸连接。

本发明充分利用到各类连接金具均与线缆连接的特点，以与连接金具结合处的线缆作为支撑点，实现对连接金具的观测、打磨、抛光和防锈漆喷涂的一整套除锈工序，能够在正常供电情况下高效完成高压线路上连接金具除锈工作，降低运维人员工作强度，减少停电损失。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中线缆夹持系统在夹持状态下的结构示意图；

图3为本发明中线缆夹持系统在张开状态下的结构示意图；

图4为本发明中伸缩式安装座的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作以详细的描述：

如图1至图4所示，本发明所述的基于无人机的高压线路金具除锈装置，包括无人机、线缆夹持系统1和设置在线缆夹持系统1上的除锈系统2，无人机与线缆夹持系统1可拆卸连接。无人机为本领域成熟的现有技术，在此不再赘述。现有的无人机已具备较大的载重量，能够作为动力机构，携带线缆夹持系统1和除锈系统2升空并移动至指定位置。

线缆夹持系统1包括线缆夹持架3，线缆夹持架3的左右两侧分别设置有用于夹持线缆的夹持臂，两个夹持臂由夹持臂驱动装置驱动同步相向运动或同步反向运动以夹持或松开线缆，以实现本装置在工作时与线缆的位置固定，为除锈系统2的工作提供稳定的环境。

除锈系统2包括除锈打磨装置4、抛光装置5和防锈漆喷涂装置6。除锈打磨装置4用于将观察到的连接金具的锈蚀部位进行打磨除锈；抛光装置5用于对打磨后的部位进行进一步抛光处理，为后续防锈漆喷涂做好表面修饰。防锈漆喷涂装置6用于为经抛光后的连接金具表面喷镀防锈漆，以防止金具继续发生锈蚀现象。本实施例中，两个夹持臂的外侧设置有转动盘7，转动盘7沿周向均匀设置有3组连接杆8，除锈打磨装置4、抛光装置5和防锈漆喷涂装置6分别设置在3组连接杆8的端部；转动盘7由除锈系统驱动装置驱动转动。通过转动盘7的转动，可对连接金具表面依次进行除锈打磨、抛光和防锈漆喷涂处理。

本发明中，线缆夹持架3的左右两侧分别设置有左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10，左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10相对一侧的表面均为弧形，与适配线缆形状，提高夹持效果。左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10分别铰接在线缆夹持架3的左右两侧，左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10的上端均设置有驱动臂11，线缆夹持架3对应位置处开设有驱动臂11活动槽，左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10的驱动臂11的上部均穿过驱动臂11活动槽位于线缆夹持架3上方，夹持臂驱动装置设置在线缆夹持架3上表面，夹持臂驱动装置驱动左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10同步相向运动或同步反向运动。

夹持臂驱动装置采用第一电机12，左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10的上端的驱动臂11上，沿竖向前后开设有条形孔13，条形孔13内均滑动设置有牵引轴14，两个牵引轴14的前端均固定设置有牵引杆15，左线缆夹持臂9上设置的牵引杆15的下端面设置有齿条，右线缆夹持臂10上设置的牵引杆15的上端面设置有齿条；两个齿条之间啮合设置有驱动齿轮16，驱动齿轮16设置在第一电机12的输出轴上；左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10分别通过铰接轴17与线缆夹持架3的左右两侧铰接，且铰接轴17上均设置有扭簧18，两个扭簧18驱动左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10相向运动。

初始状态下，两个扭簧18驱动左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10相向运动即处于夹紧线缆的状态。夹持臂驱动机构在工作时，维护人员通过控制第一电机12转动，驱动左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10同步反向运动，克服扭簧18作用力使左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10张开，然后通过无人机调整位置使线缆位于张开的左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10内，然后无人机下降，使待巡检输电线路与线缆夹持架3下表面接触，然后维护人员在通过控制第一电机12反转，驱动左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10同步相向运动使左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10夹紧，同时扭簧18能起到辅助夹紧作用。

为了能够实现线缆夹持架3在线缆上的小幅度移动，以便调整与发生锈蚀的连接金具之间的距离，本实施例中，左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10的相对一侧表面均设置有水平从动轮19，线缆夹持架3的下表面中部设置有弧形的线缆容置槽20，线缆容置槽20内设置有竖直主动轮21，竖直主动轮21由设置在线缆夹持架3上表面的第二电机驱动。水平从动轮19和竖直主动轮21均突出于夹持臂表面和线缆夹持架3表面0.5cm-1cm，既保证夹持臂和线缆夹持架3的夹持效果，同时确定前后运动的顺利进行。线缆夹持架3的下表面中部设置的弧形的线缆容置槽20，能够与弧形的左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10，共同作用以确保接触面积。

本发明中，除锈系统驱动装置采用第三电机22，第三电机22固定设置在左线缆夹持臂9和右线缆夹持臂10的外侧表面，第三电机22的输出轴与转动盘7同轴连接。通过控制第三电机22转动角度，即可选择将除锈打磨装置4、抛光装置5或防锈漆喷涂装置6升起至指定的高度，实现对指定位置处的连接金具进行维护。第一电机12、第二电机和第三电机22均可选择步进式旋转电机，以精确控制旋转角度。

本发明中，除锈打磨装置4可采用小型除锈打磨轮23，小型除锈打磨轮23由除锈电机24驱动，除锈电机24与伸缩式安装座25连接，伸缩式安装座25具有前后伸缩运动空间，伸缩式安装座25设置有电控云台26下端；电控云台26与连接杆8端部连接。小型除锈打磨轮23可采用除锈砂轮或钢丝除锈轮。

抛光装置5采用小型羊毛抛光轮31，小型羊毛抛光轮31由抛光电机驱动，抛光电机与伸缩式安装座25连接，伸缩式安装座25具有前后伸缩运动空间，伸缩式安装座25设置在电控云台26下端；电控云台26与连接杆8端部连接。

本发明中，伸缩式安装座25包括上壳体27和下壳体28，上壳体27套设在下壳体28外侧且与下壳体28滑动连接，上壳体27的后端有下壳体28的后端之间设置有弹性装置29，下壳体28内设置有电机安装座；电机安装座用于安装除锈电机24或抛光电机。考虑到连接金具表面可能因螺栓等部件出现凸起，因为为了更好地适应金具表面的凸起等现象，除锈打磨轮23或羊毛抛光轮31在遇到凸起后，可通过除锈电机24或抛光电机随下壳体28一起向后进行一定幅度的后退，并在通过凸起后立即向前运动，始终与金具表面实现良好的接触。电控云台26能够对除锈电机24或抛光电机的角度进行调节，更准确的实现打磨和抛光操作。弹性装置29可采用弹簧。

防锈漆喷涂装置6采用电控压缩式喷漆装置30，电控压缩式喷漆装置30与装有防锈漆的容器连通。电控压缩式喷漆装置30可采用现有的电控喷头与防锈漆喷涂罐的组合形式，电控喷头仅用于控制通断，利用防锈漆喷涂罐内的气压实现自动喷涂。

为了便于运维人员实时观察线缆夹持架3的位置和连接金具的表面情况，线缆夹持架3的前端设置有高清摄像头32。高清摄像头32的采集及信号传输均属于现有技术，在此不再赘述。

线缆夹持架3的上端设置有无人机连接装置，无人机连接装置采用卡轴33，卡轴33的上端沿卡轴33周向设置有环形的卡槽34，无人机下部设置有与卡轴33匹配的电控卡具，无人机和线缆夹持架3通过卡轴33和电控卡具实现可拆卸连接。电控卡具可采用市购产品中的相关具有卡接功能的装置，如内部设置有两个相对设置的电控移动板，电控移动板相对一侧端部设置有半圆开槽，且两个电控移动板对接后形成的圆形开槽与卡轴33上端环形卡槽3424相匹配。无人机连接装置也可使用如电控挂钩等能实现可拆卸连接的结构，实现无人机与线缆夹持架3的可拆卸连接。本申请中各类电机控制，也为本领域常规技术，在此不再赘述。

本发明充分利用到各类连接金具均与线缆连接的特点，以与连接金具结合处的线缆作为支撑点，实现对连接金具的观测、打磨、抛光和防锈漆喷涂的一整套除锈工序，能够在正常供电情况下高效完成高压线路上连接金具除锈工作，降低运维人员工作强度，减少停电损失。