[发明专利]一种输电线路杆塔的三维建模系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路杆塔建模技术领域，具体涉及一种输电线路杆塔的三维建模系统及方法。

背景技术

多旋翼无人机巡检系统具有方便灵活、快速便捷优点，可以实现高效且低成本的获取输电线塔的航拍图像，但对于每次输电线路杆塔巡检得到数以千计的二维图像，需要专业检修人员一张张的筛选及辨别，效率较低且容易出错。

以往，无人机航拍的序列图像仅包含二维信息，无法再现实体的三维几何结构。传统的三维重建方法价格昂贵效率低，而有人直升机载激光雷达测量系统虽可提供高精度的三维空间信息，但成本高昂，三维模型一旦建立，更新频率极低，无法反应输电线路实时状态。

目前，移动杆塔三维模型的重建主要有两种方法。1:基于激光扫描的三维模型建立方法：光学三维激光扫描工作原理是利用激光三角测距原理，通过光源孔发射出一束水平激光束来扫描物体，该激光束经过旋转平面镜的作用改变角度，使得激光线发射到物体表面，物体表面反射激光束，每一条激光线都通过CCD传感器采集成一帧数据。高速的扫描使得用户在很短的时间内得到所需的数据。该方法的缺点是成本高，作业设备重，不宜无人机搭载；2:基于照片建模技术的三维模型建立方法：基于照片的建模方法是根据立体视觉或运动图像自动或半自动地提取场景的几何信息。基于照片的建模方法可以快速地、高效地完成物体的三维建模。基于照片三维重建的基本原理是通过两幅以上的照片获取照片中各点的空间信息，进而建立三维模型。该方法缺点是精确度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种输电线路杆塔的三维建模系统及方法，该系统及方法能够有效地协调无人机各个功能模块，保证无人机稳定飞行，充分利用无人机飞控及差分GPS采集的数据，将无人机航拍二维图像与其地理位姿信息相融合；其成本低且建模精度高，避免了检修人员的人身安全出现问题，同时为输电线路杆塔的研究工作提供了准确的依据。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种输电线路杆塔的三维建模系统，所述系统包括设置在地面站的三维建模模块、多旋翼无人机、设置在多旋翼无人机内的差分GPS单元及设置在所述多旋翼无人机底部中心处的传感控制组件；

所述三维建模模块用于接收所述传感控制组件发回的数据并整合建模；

所述差分GPS单元用于实时采集所述旋翼无人机的位置数据并将其发送至所述三维建模模块；

所述传感控制组件包括安装在所述多旋翼无人机底部中心处的飞机控制装置和竖直安装在所述飞机控制装置底部的可见光传感器单元；

所述飞机控制装置用于接收所述地面站的控制指令并根据所述控制指令控制所述多旋翼无人机的飞行轨迹、实时采集所述多旋翼无人机的姿态数据并将其发送至所述三维建模模块；

所述可见光传感器用于拍摄所述输电线路杆塔的图片并将其发送至所述三维建模模块。

优选的，所述飞机控制装置为扁平状长方体、且其上下端板的边长均大于所述扁平状长方体的高；

所述飞机控制装置的上端板固定安装在所述多旋翼无人机底部中心处；

所述飞机控制装置的下端板用调整台与所述可见光传感器单元连接。

优选的，所述可见光传感器单元包括传感器固定架和安装在所述传感器固定架下部的可见光传感器；

所述传感器固定架的顶端与所述调整台固定连接。

优选的，所述调整台包括四角用螺钉连接且间距可调的上下板；

所述上板的底面中心处设有圆形凸台，且所述凸台的中心处设有正方形定位槽，所述定位槽的中心处设有螺孔；

所述上板远离所述凸台的四角处均设有腰型孔，所述飞机控制装置的下端板在所述上板的顶面用螺钉穿过所述腰型孔与所述调整台可移动式连接；

所述下板的板中心处设有半径大于所述凸台半径的圆形孔。

优选的，所述传感器固定架包括顶板、底板及用于连接所述顶板和底板的粗调滑板；

所述顶板和底板均与所述粗调滑板可滑动式连接；

所述顶板与所述凸台上的所述定位槽用螺钉固定连接；

所述底板上固定安装有所述可见光传感器。

优选的，所述顶板的中心处设有螺孔；所述螺钉穿过所述顶板中心处的螺孔至所述定位槽中心处的螺孔内、固定所述调整台与所述传感器固定架。

优选的，所述三维建模模块包括计算单元、存储单元、显示单元、整合单元、建模单元及遥控单元；

所述计算单元用于计算每张照片拍摄时的作业相机位置及姿态信息；

所述存储单元用于存储可见光传感器拍摄的照片；