Page 126 - 无损检测2024年第十二期

岳贤强，等：
基于 FPV 飞行技术的耐张线夹无人机数字射线检测技术

表1 两种型号无人机技术参数对比
参数 大疆T40 拓攻TG26
整机重量/kg 38（不含电池）50（含电池） 24.2（不含电池）
最大起飞重量/kg 90 59.5
最大轴距/mm 2 184 2 034
外形尺寸（机臂展开，桨叶展开）/mm 2 800×3 150×780 2 660×2 474×780
悬停精度/cm 启用RTK定位： 水平±10，垂直±10 启用RTK定位：水平±10，垂直±10
满载悬停时间/min 9
最大飞行半径/m 2 000 -
参数相差不大。综合考虑设备价格、改装难易程度 备，数字成像板是接收穿过被检件的射线并将其
等，最终选择拓攻TG26型植保无人机。 转化为图像信号的设备，是项目中的关键设备。
2.1.2 数字射线系统选择 在我国数字射线检测产品市场，进口厂商占据
（1）脉冲射线机 了主要高端市场，国内生产厂商主要占据中低端市
DR 检测系统主要包括数字成像板、脉冲射 场。在工业应用领域，各厂商产品以工频射线机为
线机、移动工作站、信号传输设备、电池以及其 主，便携式脉冲射线机以美国高登的XR系列为主，
他配件等。其中脉冲射线机是产生 X 射线的设 其常见脉冲射线机型号及参数如表2所示。

表2 常见脉冲射线机型号及参数
型号 生产厂家 最高电压/kV 重量/kg 供电方式 备注
XRS 150 美国高登（Golden） 150 2.42 电池 无线遥控
XRS3 美国高登（Golden） 270 5.4 电池 无线遥控
XRS4 美国高登（Golden） 370 8.3 电池 无线遥控

考虑射线机穿透力及质量，选择XRS3型脉冲 由于采用了倾斜照射的方式，在检测耐张塔大
射线机。 号侧和小号侧耐张线夹时，需要无人机飞到导线的
（2）数字成像板 不同侧挂载。如检测同塔双回线路左线小号侧线夹
数字成像板的功能是接收X射线信号并将其转 （从小号侧面向大号侧，左侧线路）时，无人机从导
化成数字化的图像信号，通过无线方式传输给地面 线左侧靠近导线并将整套检测装置挂载在导线上。
的移动工作站，从而实时显示耐张线夹内部结构。 检测左线大号侧线夹时，就需要从导线右侧靠近导
文中采用京东方1417型数字成像板，其有效成像尺 线，也就是说无人机需要从同塔双回线路中间穿过，
寸为443 mm×365 mm（长×宽），无线传输距离不 安全风险较大。为避免这种风险，专用挂载装置有
低于100 m，质量约3 kg。 两种组装方式（见图4），变更组装方式时仅需将上
2.2 工装设计 半部分拆卸下来更换一个方向即可。
设计专用挂载工装时应遵循以下原则：① 结构 该专用挂载装置和多旋翼无人机之间通过软绳
尽量简单，在减轻质量的同时还应避免其被导线、金 连接，射线机和数字成像板都经过了加固保护，可以
具等勾缠住；② 适应不同类型导线，避免垂直双分 在地面、农田等环境下垂直起降。多旋翼无人机射
裂导线的下方导线的遮挡；③ 通过结构设计降低挂 线检测过程如图5所示。
载时的操作难度；④ 可在地面起降，无需专用起落 2.3 FPV飞行技术
架；⑤ 成像板等脆弱部位要加强防护；⑥ 适用于不 由于耐张线夹数字射线检测的特殊性，需要将检
同DR检测系统， 有一定通用性。 测装置挂载在导线或耐张线夹上，使数字成像板紧贴
基于以上考虑，设计并加工制作了用于无人机 待检测耐张线夹。由于整套装置体积、质量都较大，
挂载的专用装置（见图3）。图3中①为开放式结构 如何克服天空背景下存在视觉误差、距离估算难度大
主体，②为数字成像板保护组件，③为可移动挂耳， 等困难，在不触碰输电铁塔或导线前提下，操作翼展

④为防脱挂钩，⑤为脉冲射线机挂载组件，⑥为可移 较大的无人机将检测装置精确挂载在导线或耐张线
动横担，⑦为成像板固定件，⑧为倾斜滑块。经称量， 夹上成为制约耐张线夹无人机射线检测的难题之一。
该结构质量约为5. 3 kg。 第一人称视角（FPV）飞行技术是通过无人机
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2024 年 第 46 卷 第 12 期
无损检测