[发明专利]一种基于无人机机械臂的起重机金属结构检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及机电类特种设备安全与节能专业领域，具体涉及一种基于无人机机械臂的起重机金属结构检测装置及方法。

背景技术

起重机的金属结构在长期的使用过程中，因荷载作用、疲劳与腐蚀效应、材料老化以及缺乏及时的维护保养，不可避免地会产生损伤累积、抗力衰退，从而影响结构的承载力和使用寿命，最严重会导致事故的突然发生。为防止事故的发生，对正在使用的起重机金属结构状况进行损伤情况的检测、评估、识别、控制显得很有必要。

大型起重机结构件的检查属于高空作业，现场往往还伴随着高温、大风等恶劣环境。对于大型起重机来说，有些部位如门式起重机的主梁下盖板和支腿上部，门座式起重机的象鼻梁和人字架顶部，塔式起重机的塔帽顶端和臂架端部等，检查人员往往难以到达，或到达后受空间位置限制难以从容地使用仪器进行检查工作。但这些部位又是重要的受力部位，是检查的重点。在此背景下，迫切需要找到一种高效可靠，易操作，安全性高的方式将各类检测用传感器运送到被测部位进行相应的检测。

多旋翼无人机是一种常见的无人飞行器，具有飞行稳定，能够在空中高精度悬停等优点，在桥梁检测、电力巡线等领域得到一定程度的应用，但主要还是限制在拍摄和监控层面，即对目标对象只是“看”和“查”，还不能和目标对象进行“接触”式检测。

对于起重机金属结构表面裂纹、腐蚀等缺陷，利用无人机搭载视觉传感器对其进行非接触式检测尚可，但当结构表面存在灰尘、油污、漆皮剥落问题时，会大大降低其检测效果。以超声、涡流、磁粉、渗透为代表的无损检测方法，可有效弥补无人机视觉检测的不足，但是通常需要与待检测部位接近或接触检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于起重机金属结构表面及亚表面缺陷检测的无人机装置及检测方法，解决现有技术中利用无人机搭载视觉传感器检测起重机结构表面存在灰尘、油污、漆皮剥落问题时，其检测效果大大降低的技术问题。

本发明为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种基于无人机机械臂的起重机金属结构检测装置，包括无人机本体、地面处理装置、机械臂、无损检测装置和相机；

所述无人机本体上设置有第一控制器、第一无线通信模块，第一无线通信模块与控制器之间电连接；相机通过云台设置在无人机本体上，云台的驱动机构、相机均与第一控制器之间电连接；

所述无损检测装置、机械臂设置在无人机本体上，无损检测装置包括无损检测装置本体和无损检测探头，无损检测探头通过电缆与无损检测装置本体连接，无损检测装置本体与第一控制器之间电连接；所述机械臂包括肘部转动关节、伸缩臂、腕部转动关节和定位臂，无人机本体上固定设置有基座，基座的顶部通过肘部转动关节与伸缩臂的一端连接，伸缩臂的另一端通过腕部转动关节与定位臂连接，定位臂的末端设定有微型高清摄像头和无损检测探头，高清摄像头与第一控制器之间电连接；

所述地面处理装置包括无人机遥控操纵按钮、机械臂遥控操纵按钮、云台遥控操纵按钮、显示屏、第二无线通信模块和第二控制器；无人机遥控操纵按钮、机械臂遥控操纵按钮、云台遥控操纵按钮、显示屏、第二无线通信模块均与第二控制器之间电连接；第一控制器与地面处理装置通过第一无线通信模块、第二无线通信模块进行无线通信。

所述地面处理装置可以由地面人员操作，遥控无人机飞行、机械臂空间三自由度运动、云台转动、相机变焦运动等，并且可以运行缺陷信号特征提取与识别等检测算法，实现对起重机金属结构表面及亚表面裂纹、腐蚀、孔穴等缺陷特征的自动检测和识别。