一種基于四軸飛行器的交變磁場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種交變磁場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于四軸飛行器的交變磁場(chǎng) 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)電力工程量不斷壯大，電力化程度不斷提高，輸電線路的維護(hù)和修理成為一 個(gè)棘手的難題，怎么解決巡視工人視野范圍之外的巡線工作及簡(jiǎn)化巡線工作正是研宄人員 努力去研宄的課題。目前國(guó)內(nèi)多采用人工排查，配合巡線望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行巡線，也有使用巡線機(jī) 器人的，但巡線望遠(yuǎn)鏡和巡線機(jī)器人易受光線，場(chǎng)地等環(huán)境影響，適應(yīng)性不強(qiáng)；用無(wú)人機(jī)作 為平臺(tái)，搭載電力巡檢設(shè)備巡線是一門新興技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)集安全、高效、全面于一身，利用 四翼無(wú)人機(jī)對(duì)輸電線路進(jìn)行巡航，在輸電線路發(fā)生故障時(shí)，第一時(shí)間趕到故障地點(diǎn)進(jìn)行分 析，確定正確的應(yīng)對(duì)辦法，故障發(fā)生部位可切換手動(dòng)操作，獲得細(xì)致影像，一方面縮短了故 障應(yīng)對(duì)時(shí)間，另一方面也保證了工作人員的安全，且無(wú)人機(jī)具有一定承受載荷能力，適合搭 載攝像頭，磁場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種檢測(cè)成本低、探測(cè)靈活度高、制作簡(jiǎn)單、便攜性強(qiáng)的基 于四軸飛行器的交變磁場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0005] 一種基于四軸飛行器的交變磁場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，包括四軸飛行器，所述四軸飛行 器包括主機(jī)體，主機(jī)體固定連接有四個(gè)碳纖維機(jī)臂，四個(gè)碳纖維機(jī)臂呈90°十字交叉設(shè)置， 所述碳纖維機(jī)臂的末端固定有盤式無(wú)刷電機(jī)，盤式無(wú)刷電機(jī)上安裝有螺旋槳；所述主機(jī)體 上設(shè)有安放平臺(tái)，主機(jī)體內(nèi)部設(shè)有機(jī)體腔，所述主機(jī)體的下方通過(guò)起落架固定頭固定安裝 有起落架，主機(jī)體的下方設(shè)有電池，電池前方安裝有攝像頭云臺(tái)及云臺(tái)控制器；所述攝像機(jī) 云臺(tái)由控制系統(tǒng)控制；所述控制系統(tǒng)包括機(jī)載控制系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)，機(jī)載控制系統(tǒng)包 括機(jī)載微控制器、姿態(tài)測(cè)量單元和應(yīng)用測(cè)量單元，所述機(jī)載微控制器采用ATMEGA2560 ;姿 態(tài)控制單元包括六軸數(shù)字傳感器、所述六軸數(shù)字傳感器采用MPU6000,其數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘 線SCL連接到機(jī)載微控制器的PB2和PBl上，將采集的數(shù)據(jù)傳到機(jī)載微控制器中，通過(guò)數(shù)據(jù) 處理運(yùn)算，將角速度積分轉(zhuǎn)換為角度，阻磁安裝于主機(jī)體上側(cè)，阻磁采用HMC5883芯片，阻 磁的SDA和SCL通過(guò)雙向電平轉(zhuǎn)化器PCA9306DC連接到機(jī)載微控制器的PDO和PDl上，應(yīng) 用測(cè)量單元包括數(shù)字?jǐn)z像頭、氣壓計(jì)和聲納，數(shù)字?jǐn)z像頭搭載在攝像機(jī)云臺(tái)上，并與機(jī)載微 控制器相連，所述氣壓計(jì)采用MS5611-01IBA芯片，其數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL連接到機(jī)載 微控制器的PB2和PBl上；所述機(jī)體腔內(nèi)還設(shè)有GPS傳感器模塊、交流磁場(chǎng)檢測(cè)器和電機(jī)驅(qū) 動(dòng)模塊，機(jī)載微控制器的輸入端與GPS傳感器模塊、交流磁場(chǎng)檢測(cè)器的輸出端相連，GPS傳 感器模塊安放于安放平臺(tái)上，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊受機(jī)載微控制器輸出的PWM控制，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模 塊用來(lái)驅(qū)動(dòng)盤式無(wú)刷電機(jī)；所述地面控制系統(tǒng)包括手動(dòng)控制單元和自動(dòng)駕駛控制中心，手 動(dòng)控制單元包括遙控器和機(jī)載接收機(jī)，機(jī)載接收機(jī)置于機(jī)體腔內(nèi)，并與機(jī)載微控制器相連， 遙控器與機(jī)載接收機(jī)通過(guò)無(wú)線的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通信；所述自動(dòng)駕駛控制中心包括地面 微控制器和上位機(jī)，地面微控制器采用STM32F103RBT6芯片，地面微控制器受上位機(jī)控制， 上位機(jī)通過(guò)第一無(wú)線射頻通信模塊和第二無(wú)線通信模塊與機(jī)載微控制器進(jìn)行通信、指令傳 輸。
[0006] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述螺旋槳由緊固裝置夾緊，且位于對(duì)角線上的兩螺 旋槳互為正反槳。
[0007] 作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述氣壓計(jì)和六軸數(shù)字傳感器復(fù)用引腳PB2和PB1。
[0008] 作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述遙控器的遙控優(yōu)先級(jí)高于自動(dòng)駕駛控制中心。
[0009] 作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述第一無(wú)線射頻通信模塊和第二無(wú)線通信模塊均 采用 NRF24L01。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明克服傳統(tǒng)人工檢測(cè)成本高和傳統(tǒng) 探測(cè)的固定性，采樣樣本少，代表性差等不足，具有成本較低、制作簡(jiǎn)單、便攜性強(qiáng)、不受空 間限制、對(duì)飛行空域要求不高的特點(diǎn)，具有良好的前景；四軸飛行器搭載攝像相機(jī)和磁場(chǎng)探 測(cè)器，可測(cè)量較大范圍內(nèi)空間場(chǎng)強(qiáng)情況，方便三維建模；飛行器可實(shí)現(xiàn)遙控控制和地面站 控制切換，通過(guò)地面站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制測(cè)量；實(shí)時(shí)反饋信息，保證數(shù)據(jù)安全可靠，并且可以懸 停在空中一點(diǎn)，同一地點(diǎn)多次采樣，數(shù)據(jù)更加科學(xué)有效。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本發(fā)明的俯視圖；
[0012] 圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖；
[0013] 圖3為本發(fā)明控制系統(tǒng)的工作原理圖；
[0014] 圖4為本發(fā)明中機(jī)載微控制器ATMEGA2560的外圍電路圖；
[0015] 圖5為本發(fā)明中姿態(tài)調(diào)整測(cè)量模塊和氣壓檢測(cè)模塊電路圖；
[0016] 圖6為本發(fā)明中GPS傳感器電路模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖7為本發(fā)明中交流磁場(chǎng)檢測(cè)器的工作原理圖；
[0018] 圖8為本發(fā)明中電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的電路圖。
[0019] 圖9為本發(fā)明中無(wú)線射頻通信模塊外圍電路圖；
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021] 請(qǐng)參閱圖1-3,本發(fā)明實(shí)施例中，一種基于四軸飛行器的交變磁場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置， 包括四軸飛行器，所述四軸飛行器包括主機(jī)體5,主機(jī)體5固定連接有四個(gè)碳纖維機(jī)臂3,四 個(gè)碳纖維機(jī)臂3呈90°十字交叉設(shè)置，所述碳纖維機(jī)臂3的末端固定有盤式無(wú)刷電機(jī)6,盤 式無(wú)刷電機(jī)6上安裝有螺旋槳4,所述螺旋槳4由緊固裝置2夾緊，且位于對(duì)角線上的兩螺 旋槳4互為正反槳；所述主機(jī)體5上設(shè)有安放平臺(tái)1，主機(jī)體5內(nèi)部設(shè)有機(jī)體腔10,所述主 機(jī)體5的下方通過(guò)起落架固定頭8固定安裝有起落架7,主機(jī)體5的下方設(shè)有電池9,電池9 前方安裝有攝像頭云臺(tái)11及云臺(tái)控制器12 ;所述攝像機(jī)云臺(tái)11由控制系統(tǒng)控制；所述控 制系統(tǒng)包括機(jī)載控制系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)，機(jī)載控制系統(tǒng)包括機(jī)載微控制器18、姿態(tài)測(cè)量 單元和應(yīng)用測(cè)量單元，所述機(jī)載微控制器18采用ATMEGA2560 ;姿態(tài)控制單元包括六軸數(shù)字 傳感器16、所述六軸數(shù)字傳感器16采用MPU6000,其數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL連接到機(jī)載 微控制器18的PB2和PBl上，將采集的數(shù)據(jù)傳到機(jī)載微控制器18中，通過(guò)數(shù)據(jù)處理運(yùn)算， 將角速度積分轉(zhuǎn)換為角度，阻磁17安裝于主機(jī)體5上側(cè)，阻磁17采用HMC5883芯片，阻磁 17的SDA和SCL通過(guò)雙向電平轉(zhuǎn)化器PCA9306DC連接到機(jī)載微控制器18的PDO和PDl上， 應(yīng)用測(cè)量單元包括數(shù)字?jǐn)z像頭13、氣壓計(jì)14和聲納15,數(shù)字?jǐn)z像頭13搭載在攝像機(jī)云臺(tái) 11上，并與機(jī)載微控制器18相連，所述氣壓計(jì)14采用MS5611-01IBA芯片，氣壓計(jì)14和六 軸數(shù)字傳感器16復(fù)用引腳PB2和PB1，氣壓計(jì)14的數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL連接到機(jī)載 微控制器18的PB2和PBl上；所述機(jī)體腔10內(nèi)還設(shè)有GPS傳感器模塊23、交流磁場(chǎng)檢測(cè) 器24和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊25,機(jī)載微控制器18的輸入端與GPS傳感器模塊23、交流磁場(chǎng)檢測(cè) 器24的輸出端相連，GPS傳感器模塊23安放于安放平臺(tái)1上，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊25受機(jī)載微 控制器18輸出的PWM控制，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊25用來(lái)驅(qū)動(dòng)盤式無(wú)刷電機(jī)6 ;所述地面控制系統(tǒng) 包括手動(dòng)控制單元和自動(dòng)駕駛控制中心，手動(dòng)控制單元包括遙控器26和機(jī)載接收機(jī)21，機(jī) 載接收機(jī)21置于機(jī)體腔10內(nèi)，并與機(jī)載微控制器18相連，遙控器26與機(jī)載接收機(jī)21通 過(guò)無(wú)線的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通信，遙控器26的遙控優(yōu)先級(jí)高于自動(dòng)駕駛控制中心；所述自 動(dòng)駕駛控制中心包括地面微控制器22和上位機(jī)27,地面微控制器22采用STM32F103RBT6 芯片，地面微控制器22受上位機(jī)27控制，上位機(jī)27通過(guò)第一無(wú)線射頻通信模塊19和第二 無(wú)線通信模塊20與機(jī)載微控制器18進(jìn)行通信、指令傳輸，所述第一無(wú)線射頻通信模塊19 和第二無(wú)線通信模塊20均采用NRF24L01。
[0022] 請(qǐng)參閱參圖4,機(jī)載微控制器18 (ATMEGA2560)的外圍電路模塊：ATMEGA2560各電 源引腳和個(gè)地線引腳分別與外接電源和地分別連接，模擬地AGND獨(dú)立引出，33引腳XTAL2 和34引腳XTALl外接晶振，提供時(shí)鐘頻率，其頻率為16MHz，引腳PE3、PE4、PE5、PH3、PH4、 PH5、PB5、PB6為PWM波形輸出引腳，分別與PWM Outputs中相應(yīng)的引腳連接，PA3、PA4、PA5 為L(zhǎng)ED電平輸出引腳，控制LED亮滅，HXK PDl分別與通過(guò)PCA9306DC與阻磁HMC5883L連 接。
[0023] 請(qǐng)參閱圖5,姿態(tài)調(diào)整測(cè)量模塊和氣壓檢測(cè)模塊電路：六軸數(shù)字傳感器 15(MPU6000)和高精度氣壓計(jì)13(MS5611-10BA)的數(shù)