一种通用型无人机机库内充电监控系统

技术领域

本发明涉及一种通用型无人机机库内充电监控系统，属于无人机电能传输技术。

背景技术

无人机是近年来技术进步的产物，他们不仅可以帮助人们拍摄照片和视频，还可以完成特定任务。无人机的体积及重量限制了其电池容量，这就导致无人机续航能力受到很大的限制，无法实现远距离、长时间的飞行。因此，当设备运维人员利用无人机执行相关任务时，则需要频繁对无人机进行充电。

无人机充电分主要有更换电池和外部自动充电两种方式。更换电池需要操作人员采用手动方式对无人机的电池进行拆卸，并更换新的电池，这种方式会消耗较多的人力和时间成本，降低了任务执行效率，同时，在无人值班变电站以及长输电线路的应用场景下，这种方式也不利于无人机的无人化、智能化发展。外部自动充电是无人机通过自主接入外部电源的方式实现充电，由于无人监管，通常会遇到飞机降落后充电接口不能完全对准、不同机型的充电器和电池存在差异等问题，另外，现有的机巢或机库功能较为简单，还不具备充电保护的相关技术，比如充电时间不准确、充电电压电流无法得到实时监控、不能对电池进行智能化保护等。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种通用型无人机机库内充电视频监控系统，通过智能化的方式实现充电的自动化和安全化，提高充电效率和充电安全性，延长电池寿命。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种通用型无人机机库内充电监控系统，该无人机机库内设置有配电源和无人机充电单元，无人机充电单元包括充电支架和充电控制器；所述充电控制器内设置有图像识别器；所述充电支架包括底板，在底板上安装有充电接头支架和无人机停放支架；所述充电接头支架为Y向伸缩支架，与无人机的充电接口相适配的充电接头安装在Y向伸缩支架的伸缩端；所述无人机停放支架上设置有一对X向移动压条和一对Z向移动压条，无人机停落在X向移动压条和Z向移动压条形成的矩形框内；所述图像识别器用于识别无人机上的充电接口，根据识别结果移动X向移动压条和Z向移动压条调节无人机的位置，同时调整Y向伸缩支架调节充电接头的位置，直至充电接头与无人机的充电接口充电连接。

本案将充电接头设计为高度可调节的结构，同时通过X向移动压条和Z向移动压条调整无人机正面朝向充电接头，通过图像识别器确认接头朝向是否准确，在准确接触后再开启充电模式。本案通过一种智能化的方法实现了充电的自动化和安全化，能够避免人工操作的繁琐和充电时间不准确等问题，从而提高充电效率。

所述充电控制器内还设置有文字识别器，所述文字识别器用于识别无人机上的充电电压和充电电流要求标贴，根据识别出的无人机的充电电压和充电电流要求设置充电接头的充电电压和充电电流。该设计使得本案能够适应不同的无人机电池的充电要求，通过文字识别器识别不同无人机电池的充电要求，充电控制器根据该要求调整充电电压和充电电流。因此，本案系统能够根据不同机型选取不同电池或充电器或充电电压/电流设置，具有广泛的适用性。

优选的，所述充电电压和充电电流要求标贴印制在无人机的充电接口位置处，文字识别器设置在Y向伸缩支架上，位于充电接头的上方，朝向充电接头的正前方。由于该系统适配的充电机型较多，除了通过整机外形了解无人机型号等要求外，将该信息硬刷

优选的，所述充电控制器内还设置有红外监测器、充电电压电流监测器和充电时长监测器；所述红外监测器对充电接头、无人机电池在充电过程中的温度变化进行实时监测；所述充电电压电流监测器实时监测充电电压和充电电流；所述充电时长监测器对充电时间长度进行监测。通过红外监控、OCR识别、充电监控等技术实现了充电的安全性，能够避免充电过程中发生短路、过热等情况，提高了充电的安全性。

优选的，所述充电电压电流监测器上配置有无人机电池的电量提示灯或电量显示屏。以便于现场人员能够迅速了然充电进程。

优选的，所述充电控制器内还设置有报警装置，在红外监测器监测到异常、充电电压电流监测器监测到异常、充电时长监测器监测到异常时发出报警信号。

优选的，本案对电池电量进行监控，可以在充电控制器内设置有过充保护器，在无人机电池的电量达到设定值时暂停充电，比如白天充电到达100%时立刻停止充电，而夜间充电到达80%时就立即停止，以延长电池的使用寿命。

优选的，所述X向移动压条和Z向移动压条上均设置有压力传感器或接近开关。通过压力传感器或接近开关可以感知X向移动压条和Z向移动压条与无人机相应位置触碰，并且避免过分的移动对无人机产生破坏性压力。

优选的，所述图像识别器的视线方向在XY平面内，X向移动压条和Z向移动压条在XZ平面内，X向移动压条为长压条，Z向移动压条为短压条，Z向移动压条在两条X向移动压条的区域内移动。

有益效果：本发明提供的通用型无人机机库内充电监控系统，相对于现有技术，具有如下优势：1、通过图像识别和机械结构的组合确保无人机降落后充电口处于充电位置；2、能够适配不同型号的充电需求；3、能够通过红外设备对充电过程中的温度情况进行监测，避免温度过高造成设备损伤；4、提供充电保护功能，可以延长电池的使用寿命。

附图说明

图1为本发明中充电支架的结构示意图；图中包括：1-底板，2-Y向伸缩支架，3-X向移动压条，4-Z向移动压条，5-无人机支脚；

图2为本发明中充电控制器的信号连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

一种通用型无人机机库内充电监控系统，该无人机机库内设置有配电源和无人机充电单元，无人机充电单元包括充电支架和充电控制器。

如图1所示，所述充电支架包括底板，在底板上安装有充电接头支架和无人机停放支架；所述充电接头支架为Y向伸缩支架，与无人机的充电接口相适配的充电接头安装在Y向伸缩支架的伸缩端；所述无人机停放支架上设置有一对X向移动压条和一对Z向移动压条，无人机停落在X向移动压条和Z向移动压条形成的矩形框内。所述图像识别器的视线方向在XY平面内，X向移动压条和Z向移动压条在XZ平面内，X向移动压条为长压条，Z向移动压条为短压条，Z向移动压条在两条X向移动压条的区域内移动。所述X向移动压条和Z向移动压条上均设置有压力传感器或接近开关。

无人机在停落前，X向移动压条和Z向移动压条均位于最大间隔位置，其形成的矩形框尽可能大，以进一步适应不同尺寸的无人机。当然，也可以通过设置最大最小间隔来选定所使用的无人机尺寸。当无人机停落在矩形框框内时，两片X向移动压条相向缓慢移动，直至两片X向移动压条均轻压无人机支脚的侧面，该轻压状态可以通过压力传感器或是接近开关实现，最终完成Z向位置夹持。两片Z向移动压条相向缓慢移动，直至两片Z向移动压条均轻压无人机支脚的侧面，该轻压状态可以通过压力传感器或是接近开关实现，最终完成X向位置夹持。当Z向位置夹持和X向位置夹持均完成后，通过图像识别器用于识别无人机的充电接口，根据识别结果移动X向移动压条和Z向移动压条调节无人机的位置，同时调整Y向伸缩支架调节充电接头的位置，直至充电接头与无人机的充电接口充电连接。

如图2所示，所述充电控制器内设置有图像识别器、文字识别器、红外监测器、充电电压电流监测器、充电时长监测器、电量提示灯、过充保护器和报警装置。所述图像识别器用于识别无人机上的充电接头，以协助完成充电接头与无人机充电位置的准确连接。所述文字识别器用于识别无人机上的充电电压和充电电流要求标贴，根据识别出的无人机的充电电压和充电电流要求设置充电接头的充电电压和充电电流；所述充电电压和充电电流要求标贴印制在无人机的充电接口位置处，文字识别器设置在Y向伸缩支架上，位于充电接头的上方，朝向充电接头的正前方；要求在充电接头与无人机充电连接前，文字识别器能够采集到充电电压和充电电流要求标贴。所述红外监测器对充电接头、无人机电池在充电过程中的温度变化进行实时监测；所述充电电压电流监测器实时监测充电电压和充电电流；所述充电时长监测器对充电时间长度进行监测。所述电量提示灯用于提示无人机电池的电量。所述充电控制器内还设置有报警装置，在红外监测器监测到异常、充电电压电流监测器监测到异常、充电时长监测器监测到异常时发出报警信号。所述过充保护器在无人机电池的电量达到80%时停止充电。

本案提供的通用型无人机机库内充电监控系统，在无人机降落后能够自动进行位置校准，使得充电位置准确；通过文字识别自动调整充电电压和充电电流，使得本系统能够适应多种型号的无人机；通过红外监控能够对充电过程中的温度进行监控，避免短路或过热情况发生；本系统还能够对电池电量给出提示，通过设定80%电量停止充电的方式，延长电池寿命；同时，本案还设计了电池充电时长的统计，能够对过短或过长的充电情况给出报警，提示电池可能存在异常。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。