[实用新型]可自主飞行的煤矿立井井壁裂痕巡检飞行器系统

说明书

本实用新型涉及一种可自主飞行的煤矿立井井壁裂痕巡检飞行器系统，其特征为包括四旋翼飞行系统，定位测距系统，图像采集系统，各个系统之间通过串口和SPI端口进行通信。飞行器主控制器通过控制搭载的各传感器和处理各传感器反馈的数据来实现控制整个井壁裂痕巡检飞行器系统进行升降、悬停、自转和拍照。通过可自主飞行的四旋翼飞行器实现煤矿立井井壁裂痕巡检，设备简单，自动化程度高，稳定性强，巡检效率高，节省人力物力，极大增加了立井井壁裂痕巡检过程的安全性和可靠性。

技术领域

本实用新型涉及飞行器领域，具体是一种基于四旋翼飞行器作为载体，利用定位测距系统和图像采集系统来实现对煤矿立井井壁裂痕自主巡检的飞行器系统。

背景技术

对于很多矿井地区环境恶劣，土层物质种类多样，软硬不均，混凝土水化热反应差异较大，这些都使深井井壁承受不同的压力，部分井壁会出现开裂的情况，严重时可能导致井壁毁坏，矿井坍塌，财产乃至生命安全都有可能受到威胁，因此定期的检查维护是十分有必要的。

目前四旋翼飞行器技术较为成熟，稳定性高，可以在各种复杂的环境中进行定高悬停。飞行器主控制器可开发性强，支持多种通讯协议，支持多种外设与主控制器进行通信。

现有的检测立井井壁裂缝的方法多为人工检查和升降机搭载摄像头检查，工作人员靠肉眼检查存在诸多缺点：(1)矿井深度深，肉眼检查费时；(2)在长时间的工作环境下容易产生误判，准确性差；(3)用罐笼搭载工作人员长期检查对工作人员的人身安全有一定的潜在危险等。用升降机搭载摄像头，再通过无线传输上传地面站的方法也存在诸多缺点：(1)安装起降装置耗费工期长，步骤繁琐，安全低，费用昂贵；(2)传输图像步骤复杂，整套系统人工耗费多；(3)长距离无线传输容易受到干扰，稳定性较差。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种采用现在技术成熟的四旋翼飞行器搭载定位测距系统和图像采集系统对立井井壁裂痕进行巡检的系统。该系统通过定位测距系统来实现飞行器在立井井内定高定点悬停，通过惯性传感器与控制器来实现自转角度控制，通过图像采集系统对井壁图像采集并保存，完成任务后飞行器直接上升飞出立井，后期再对飞行器采集的图像进行分析，完成整个立井井壁裂痕巡检任务。该系统设备简单，通过飞行器的控制器和各模块之间的相互通信使整个井壁裂痕巡检过程完全自主，不需要人工干预，可以精确实现对立井井壁裂痕的巡检，极大减少巡检成本和增加巡检的安全性与可靠性。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种可自主飞行的煤矿立井井壁裂痕巡检飞行器系统，其特征在于：包括四旋翼飞行系统，定位测距系统，图像采集系统，所述四旋翼飞行器自身飞行系统包括控制器STM32F407，惯性传感器ICM20602，6S航模电池，电调，工业电机，碳纤维机架组件；所述定位测距系统包括激光测距仪LRF26-1000L，激光雷达RPLIDAR A3；所述图像采集系统包括摄像头IMX274，光敏传感器 MAX44009，可调投光灯；所述四旋翼飞行系统中的惯性传感器ICM20602与控制器STM32F407之间通过SPI通信，所述四旋翼飞行系统和定位测距系统通过控制器STM32F407分别与激光测距仪LRF26-1000L和激光雷达RPLIDAR A3 之间通过串口通信；所述四旋翼飞行系统和图像采集系统通过控制器 STM32F407与摄像头IMX274之间进行串口通信和SPI通信，控制器STM32F407 分别与光敏传感器MAX44009和可调投光灯之间进行串口通信。

本实用新型有益效果体现在：