CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统及切削方法技术方案

本发明专利技术涉及一种CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统及切削方法，左光路系统和右光路系统通过悬挂机构对称悬挂于带电导线两侧，CO2激光器设置在下方；左光路系统由左路反射镜组和左路振镜盒组成，右光路系统由右路反射镜组和右路振镜盒组成；左路第一反射镜和右路第一反射镜一上一下设置，设置在下方的反射镜设有反射镜移动装置；CO2激光器、左路振镜盒、右路振镜盒和反射镜移动装置分别连接控制系统。本发明专利技术利用CO2激光对橡胶和金属不同的物理烧灼特性，以及振镜盒对激光束的引导作用，双光路系统从两侧分别在带电导线绝缘外皮上切削“H”形切口，通过精准对接实现对绝缘外皮的完整切削；用1个CO2激光器实现双光路分时工作，并可实现全方位远程监控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压带电作业领域，尤其涉及一种CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统及切削方法。
技术介绍
电力供应是维持社会生产和居民生活的基本保障，是国民经济发展的重要支柱。然而，随着国家经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，电网系统逐渐庞大，电网扩建更为频繁，需要经常大量地进行检修维护、新设备安装、接电等施工。仅就10kV供电线路而言，因供电线路较长，供电用户增多，一但停电会造成不可估量的损失，特别是遇到高楼层密集的小区，停电信息经常传递不到位，造成人员被关在电梯里数小时，群众反映强烈，造成不良影响。随着工农业生产的发展，用户迫切的用电要求与停电检修之间形成了日益尖锐的矛盾。在供电网中，最多的接引作业发生在10kV供电线路，常规接引作业必须将10kV供电线路停电进行接引或更換部件。如果能在10kV供电线路不停电情况下进行接引，即带电接引作业，就能解决上述矛盾。国内10kV供电线路带电接引作业是高压带电常规作业，经历了绝缘手套、绝缘工具、绝缘斗臂车及机器人四个技术阶段，前3个阶段都属人工带电作业，操作人员处于高电压、强电场的威胁中，危险系数大，容易引发人身伤亡事故，而机器人带电接引作业因其操作引线切削绝缘皮工具时，无应力感受，经常出现机械刀具刻伤金属缆芯情况，无法普及使用。还有一种绝缘穿刺接引线夹的技术形式，目前也是带电接引技术发展的一个方向，但其穿刺接触片受材质所限，在高电压等级带电接引作业中，面对高压电缆绝缘保护层的致密和厚度，穿刺接触片与电缆金属芯接触面积不易控制，极易出现因接触不良导致电流过载发热，甚至发生火灾事故。
技术实现思路
本专利技术提供了一种CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统及切削方法，利用CO2激光
对橡胶和金属不同的物理烧灼特性，以及振镜盒对激光束的引导作用，实现对带电导线外层绝缘皮的精确切削；采用一个CO2激光器实现双光路分时工作，简化了结构，降低了成本；整个作业过程可实现全方位远程监控。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统，包括CO2激光器、左光路系统、右光路系统、控制系统和悬挂机构，所述左光路系统和右光路系统设置于固定横梁上，通过悬挂机构对称悬挂于带电导线两侧，CO2激光器设置在固定横梁的下方，其激光束发射口正对带电导线；左光路系统由左路反射镜组和左路振镜盒组成，用于将CO2激光器发出的激光束引导到带电导线一侧；右光路系统由右路反射镜组和右路振镜盒组成，用于将CO2激光器发出的激光束引导到带电导线另一侧；左路反射镜组的左路第一反射镜和右路反射镜组的右路第一反射镜沿激光器激光束射出方向一上一下设置，且设置在下方的左路/右路第一反射镜设有反射镜移动装置；CO2激光器、左路振镜盒、右路振镜盒和反射镜移动装置分别连接控制系统。所述反射镜移动装置由角度电机、齿轮、齿条、连杆和导轨组成，角度电机与齿轮同轴设置，齿轮与齿条啮合传动，齿条通过连杆连接左路/右路第一反射镜并可带动左路/右路第一反射镜沿导轨移动。所述左路反射镜组由左路第一反射镜、左路第二反射镜和左路第三反射镜组成，左路第一反射镜设置在激光束射出光路上，左上右下倾斜45°设置；左路第二反射镜沿水平方向与左路第一反射镜平行设置，左路第三反射镜沿竖直方向与左路第二反射镜垂直设置；其反射光路末端设左路振镜盒；所述右路反射镜组由右路第一反射镜、右路第二反射镜和右路第三反射镜组成，右路第一反射镜也设置在激光束射出光路上，左下右上倾斜45°设置；右路第二反射镜沿水平方向与右路第一反射镜平行设置，右路第三反射镜沿竖直方向与右路第二反射镜垂直设置；其反射光路末端设右路振镜盒；右路第一反射镜位于左路第一反射镜的下方，其上设有反射镜移动装置。所述悬挂装置由分别设于固定横梁两侧的2个定位支撑板和对应设于定位支撑板上的2个绝缘挂钩组成，2个绝缘挂钩平行设置，绝缘挂钩与带电导线接触面为圆弧形，并与带电导线直径相适应。所述左光路系统和右光路系统外部设有一体的绝缘密闭防护罩体，CO2激光器外部也设有绝缘防护罩，CO2激光器底部设激光器底座；激光器底座可通过定位销与电气控制箱
上的销孔配合实现固定连接，电气控制箱与CO2激光器之间的电路及气路连接均为软连接且留有冗余长度；电气控制箱底部设绝缘固定板。所述控制系统由控制器、图像采集处理卡、开关量驱动器、GPRS收发器、ZigBee收发器、USB存贮器、键盘、看门狗和LCD屏组成，图像采集处理卡通过RS-485接口与控制器连接，开关量驱动器、GPRS收发器、ZigBee收发器、USB存贮器、键盘、看门狗和LCD屏分别与控制器连接；控制器通过DC/DC电源转换模块连接锂电池；图像采集处理卡另外与摄像头连接，摄像头至少为1个，设置于悬挂装置和/或左、右光路系统的绝缘密闭防护罩体上。基于CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统的带电导线绝缘外皮切削方法，包括如下步骤：1)将CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统连同底部电气控制箱一起放置在绝缘斗臂车斗内，通过绝缘斗臂车将其举升到带电导线切皮作业点处，将悬挂装置的2个绝缘挂钩分别挂接到作业带电导线上；将CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统与底部电气控制箱脱开，绝缘斗臂车车斗下移，使CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统悬挂在作业带电导线上，悬挂好后作业带电导线即处于CO2激光器激光束焦距范围内；2)启动控制系统，CO2激光器产生激光束，右光路系统先工作；激光束通过右路第一反射镜、右路第二反射镜和右路第三反射镜的连续折射作用后，进入右路振镜盒中；在右路振镜盒中，激光束入射到X轴振镜和Y轴振镜上，通过X轴振镜电机和Y轴振镜电机分别控制X轴振镜和Y轴振镜的反射角度，使激光聚焦点在作业带电导线右半侧绝缘外皮上切割出“H”型切口；3)作业带电导线右半侧绝缘外皮切割完成后，右光路系统停止工作；启动反射镜移动装置，角度电机带动齿轮旋转一定角度，齿轮与齿条啮合传动并通过连杆带动右路第一反射镜移动，使左路第一反射镜能够接收CO2激光器产生的激光束；激光束通过左路第一反射镜、左路第二反射镜和左路第三反射镜的连续折射作用后，进入左路振镜盒中；在左路振镜盒中，激光束入射到X轴振镜和Y轴振镜上，通过X轴振镜电机和Y轴振镜电机分别控制X轴振镜和Y轴振镜的反射角度，使激光聚焦点在作业带电导线左半侧绝缘外皮上切割出“H”型切口；且左半侧绝缘外皮上的“H”型切口与右半侧绝缘外皮上的“H”型切口精密对接，最终在作业带电导线上形成位于两侧的2个环形切口及位于2个环形切口之间的2条连贯纵向切口；4)作业带电导线绝缘外皮切削完成后，CO2激光器和左光路系统停止工作，反射镜移动装置带动右路第一反射镜回位；绝缘斗臂车车斗举升将CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统从作业带电导线上取下，重新安装到底部电气控制箱上；5)最后，通过绝缘作业操作杆将切割后的绝缘外皮从作业带电导线上剥落即可进行高压带电接引后续作业。CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统悬挂及切削带电导线绝缘外皮作业过程中，通过摄像头将采集到的图像传送到控制系统，并通过LCD屏播放，方便进行远距离监测、视觉定位和激光及供气状态实时监控。控制系统通过GPRS通信实现远程无线连接，通过ZigBe本文档来自技高网...

【技术保护点】
CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统，其特征在于，包括CO2激光器、左光路系统、右光路系统、控制系统和悬挂机构，所述左光路系统和右光路系统设置于固定横梁上，通过悬挂机构对称悬挂于带电导线两侧，CO2激光器设置在固定横梁的下方，其激光束发射口正对带电导线；左光路系统由左路反射镜组和左路振镜盒组成，用于将CO2激光器发出的激光束引导到带电导线一侧；右光路系统由右路反射镜组和右路振镜盒组成，用于将CO2激光器发出的激光束引导到带电导线另一侧；左路反射镜组的左路第一反射镜和右路反射镜组的右路第一反射镜沿激光器激光束射出方向一上一下设置，且设置在下方的左路/右路第一反射镜设有反射镜移动装置；CO2激光器、左路振镜盒、右路振镜盒和反射镜移动装置分别连接控制系统。

【技术特征摘要】
1.CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统，其特征在于，包括CO2激光器、左光路系统、右光路系统、控制系统和悬挂机构，所述左光路系统和右光路系统设置于固定横梁上，通过悬挂机构对称悬挂于带电导线两侧，CO2激光器设置在固定横梁的下方，其激光束发射口正对带电导线；左光路系统由左路反射镜组和左路振镜盒组成，用于将CO2激光器发出的激光束引导到带电导线一侧；右光路系统由右路反射镜组和右路振镜盒组成，用于将CO2激光器发出的激光束引导到带电导线另一侧；左路反射镜组的左路第一反射镜和右路反射镜组的右路第一反射镜沿激光器激光束射出方向一上一下设置，且设置在下方的左路/右路第一反射镜设有反射镜移动装置；CO2激光器、左路振镜盒、右路振镜盒和反射镜移动装置分别连接控制系统。2.根据权利要求1所述的CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统，其特征在于，所述反射镜移动装置由角度电机、齿轮、齿条、连杆和导轨组成，角度电机与齿轮同轴设置，齿轮与齿条啮合传动，齿条通过连杆连接左路/右路第一反射镜并可带动左路/右路第一反射镜沿导轨移动。3.根据权利要求1所述的CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统，其特征在于，所述左路反射镜组由左路第一反射镜、左路第二反射镜和左路第三反射镜组成，左路第一反射镜设置在激光束射出光路上，左上右下倾斜45°设置；左路第二反射镜沿水平方向与左路第一反射镜平行设置，左路第三反射镜沿竖直方向与左路第二反射镜垂直设置；其反射光路末端设左路振镜盒；所述右路反射镜组由右路第一反射镜、右路第二反射镜和右路第三反射镜组成，右路第一反射镜也设置在激光束射出光路上，左下右上倾斜45°设置；右路第二反射镜沿水平方向与右路第一反射镜平行设置，右路第三反射镜沿竖直方向与右路第二反射镜垂直设置；其反射光路末端设右路振镜盒；右路第一反射镜位于左路第一反射镜的下方，其上设有反射镜移动装置。4.根据权利要求1所述的CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统，其特征在于，所述悬挂装置由分别设于固定横梁两侧的2个定位支撑板和对应设于定位支撑板上的2个绝缘挂钩组成，2个绝缘挂钩平行设置，绝缘挂钩与带电导线接触面为圆弧形，并与带电导线直径相适应。5.根据权利要求1所述的CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统，其特征在于，所述
\t左光路系统和右光路系统外部设有一体的绝缘密闭防护罩体，CO2激光器外部也设有绝缘防护罩，CO2激光器底部设激光器底座；激光器底座可通过定位销与电气控制箱上的销孔配合实现固定连接，电气控制箱与CO2激光器之间的电路及气路连接均为软连接且留有冗余长度；电气控制箱底部设绝缘固定板。6.根据权利要求1所述的CO2激光器带电导线绝缘外皮切削系统，其特征在于，所述控制系统由控制器、图像采集处理卡、开关量驱动器、GPRS收发器、ZigBee收发器、USB存贮器、键盘、看门狗和LCD屏组成，图像采集处理卡通过RS-485接口与控制器连接，开关量驱动器、GPRS收发器、ZigBee收发器、USB存贮器、键盘、看门狗和LCD屏分别与控...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄耀阳，周培忠，王彦明，高振江，刘君，梁凯，韩春成，王春岩，李叶军，苏松，
申请(专利权)人：鞍山兰陵易电工程技术有限公司，国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21