[发明专利]基于四旋翼无人机的岸桥起重机结构检测系统

说明书

本发明公开了一种基于四旋翼无人机的岸桥起重机结构检测系统，包括无人机分系统、任务吊舱分系统和地面指挥测控分系统；无人机分系统采用四旋翼无人机平台，包括四旋翼无人机及四旋翼无人机搭载的飞行控制计算机、飞行导航模块、避障模块以及动力驱动装置；任务吊舱分系统为搭载有可见光高清摄像头和信号收发器的云台；地面指挥测控分系统包括地面控制器与地面计算机。本发明结构简单，使用方便，不受时间与空间的限制。无人机可以对岸桥起重机机身进行近距离、多角度、全方位的高清拍摄，也可悬停于空中对某一点进行长时间拍摄，并将图像传送至地面计算机，及时准确的发现起重机存在的金属结构问题，解决安全隐患以保证起重机的安全运行工作。

技术领域

本发明涉及一种检测系统，具体涉及一种基于四旋翼无人机平台的岸桥起重机结构检测系统，属于起重机结构损伤的检测技术领域。

背景技术

大型起重机在物流、冶金、制造、建筑等领域应用广泛，其安全运行关系着企业命脉。其主体金属结构为焊接制造，存在的切口、咬边和维细裂纹等缺陷易形成产生裂纹的疲劳源，而且结构部件在冶金制造过程中存在缺陷。加之起重机常年在恶劣的环境中运行，金属结构除承受固定载荷、工作载荷之外，还经常承受冲击载荷、风载荷等附加载荷，主要构件长期承受交变应力的作用，使得疲劳源萌生裂纹继而扩展，直至破坏整机的安全性。

以岸边集装箱桥式起重机为例。我国目前众多港口所采用的岸桥起重机沿用上世纪60至70年代自主研发制造或从发达国家进口的二手设备，加之由于港口恶劣的工作环境与设备更新经费的限制。不少存在结构损伤的岸桥起重机仍在服役，这一实际问题对港口安全生产埋下了安全隐患。而现有的检测方法多采用人工望远镜对起重机的金属结构进行观测，此方法的局限在于检测距离较远，存在视觉盲区，不能近距离、多角度、准确的观测岸桥起重机的金属结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于四旋翼无人机平台的岸桥起重机结构检测系统。以四旋翼无人机为载体，利用其结构简单、使用便利、可悬停可避障的特点，通过搭载任务载荷对岸桥起重机结构近距离、多角度、全方位的检测，及时发现起重机存在的金属结构问题，解决安全隐患以保证起重机的安全运行工作。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于四旋翼无人机的岸桥起重机结构检测系统，包括无人机分系统、任务吊舱分系统和地面指挥测控分系统；

无人机分系统采用四旋翼无人机平台，其升力由四个旋翼通过与空气进行相对运动的反作用获得。四旋翼无人机平台包括四旋翼无人机及四旋翼无人机搭载的飞行控制计算机、飞行导航模块、避障模块以及动力驱动装置；飞行控制计算机完成无人机的飞行任务控制，飞行控制计算机通过与飞行导航模块、避障模块以及动力驱动装置的信号处理单元相连控制飞行导航模块、避障模块以及动力驱动装置的正常工作运行；飞行导航模块包括信号处理单元、GPS导航仪与三轴速率陀螺仪，GPS导航仪通过卫星定位，将无人机所处三维空间的具体位置通过信号处理单元反馈回飞行控制计算机，确保无人机按预期的航线飞行；三轴速率陀螺仪检测无人机的飞行参数与姿态通过信号处理单元反馈回飞行控制计算机，确保无人机按预期的飞行参数与姿态飞行；避障模块包括信号处理单元与超声波测距传感器，当飞行航线范围内遇到非预期性障碍物时，超声波测距传感器通过信号处理单元将距离信息传递给飞行控制计算机，飞行控制计算机做出应急飞行航线规划，控制四旋翼无人机进行即时避障；动力驱动装置包括无刷直流电机、舵机与伺服作动器，舵机控制对应旋翼的电机，对电机进行调速，实现无人机的飞行计划；伺服作动器根据飞行控制计算机发出的指令，对舵机下达指令，控制各个无刷直流电机的转动，从而控制各个旋翼的转速，实现对无人机的飞行控制；

任务吊舱分系统为搭载有可见光高清摄像头和信号收发器的云台；检测时，无人机悬停于起重机机身待检测部位下方或侧方，地面计算机通过信号收发器控制步进电机调整云台的倾斜与俯仰姿态，使高清摄像头对准需检测部位；然后经摄像头的采集图像，通过信号收发器发至地面进行下一步处理；