激光清除异物装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激光清除异物装置，包括转台、激光部件、底座、电源系统、输入输出装置、控制系统、视觉传感器，转台包括方位部件和俯仰部件，控制系统与视觉传感器连接，调整视觉传感器参数，视觉传感器用于捕获异物点，将图像传给控制系统进行图像识别；控制系统分别与方位部件、俯仰部件相连，控制系统对图像识别的结果进行处理，驱动方位部件、俯仰部件进行方位和俯仰两自由度的转动，从而带动激光部件和视觉传感器转动。本发明专利技术的激光清除异物装置具有远程控制、适应性强、自动化水平高等特点，在高压输电线清除异物领域，可以适应各种异物类型和缠绕类型，提高了架空线路异物清除工作的效率，降低了维护成本，减轻了作业人员工作强度和作业风险，提升了输电系统可靠性。

Laser device for removing foreign matter

The invention discloses a laser cleaning device for foreign bodies, which comprises a turntable, a laser component, a base, a power supply system, an input and output device, a control system, and a visual sensor. The turntable comprises an azimuth component and a pitching component. The control system is connected with the visual sensor, and the parameters of the visual sensor are adjusted. The visual sensor is used for capturing. The foreign object points are transmitted to the control system for image recognition; the control system is connected with the azimuth component and the pitching component respectively, and the control system processes the result of image recognition, and drives the azimuth component and the pitching component to rotate in azimuth and pitching two degrees of freedom, thus driving the laser component and the vision sensor to rotate. The laser removing foreign body device of the invention has the characteristics of remote control, strong adaptability and high automation level. In the field of removing foreign bodies from high voltage transmission lines, the laser removing foreign body device can adapt to various foreign body types and winding types, improve the efficiency of removing foreign bodies from overhead lines, reduce the maintenance cost and reduce the working intensity of operators. And operational risks enhance the reliability of transmission systems.

【技术实现步骤摘要】
激光清除异物装置
本专利技术属于电力系统高压输电线异物清除领域，特别是一种激光清除异物装置。
技术介绍
架空输电线路点多面广、跨度大、线路长，沿线环境复杂，风筝和风筝线、农用塑料布、广告布、遮阳网等漂浮性异物经常缠挂在输电线路上，可造成相间短路、单相接地，导致线路跳闸停电或线路损毁。垂落的异物或烧断损毁的导线还可造成人畜伤亡，给电力系统和社会造成了极大的经济损失。带电清除异物是带电作业中安全风险最高的项目。目前，对于输电线路进行异物清除的主要方法有两种，一种是工作人员上塔清除，包括停电后电工上线摘除以及等电位带电作业摘除。这种方法耗时耗力、危险性高，且不适用于复杂地形处的架空线路。同时由于异物种类、缠绕方式多种多样，依靠带电作业过程中作业工人“随机应变”来处理异物，有些操作危险性较高，只能停电处理，直接降低了供电的可靠性，造成社会经济损失。具有需攀爬杆塔、走线、高电压高空作业、难度高、风险大、耗时长、需停电作业等缺点，耗费了大量人力物力，给电力系统线路巡检工作造成沉重的压力。另外一种使用较多的方法是无人机搭载喷火装置或者利用其他机械式遥控装置除异物，该方法对设备的可操纵性要求较高，其中一些方法也会对电缆造成损害，没有能够大面积推广使用。工作人员在清除异物的过程中，往往需要耗费大量的体力劳动，而且效率不高，目前的有关高压线缆清除异物设备在实际工作过程中仍然需要工作人员进行复杂的控制，不能做到真正的智能化与自动化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种激光清除异物装置，能够清除架空输电线路上的异物，增加清除过程的安全性、提高灵活度和自动化程度。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种激光清除异物装置，包括转台、激光部件、底座、电源系统、输入输出装置、控制系统、通信模块、视觉传感器，其中，转台包括方位部件和俯仰部件，方位部件安装在底座上方，俯仰部件安装在方位部件上方，激光部件包括激光发射头，激光发射头和视觉传感器安装俯仰部件上；控制系统与视觉传感器连接，调整视觉传感器参数，视觉传感器用于捕获异物点，将图像传给控制系统进行图像识别；控制系统分别与方位部件、俯仰部件相连，控制系统对图像识别的结果进行处理，驱动方位部件、俯仰部件进行方位和俯仰两自由度的转动，从而带动激光部件和视觉传感器转动；电源系统为控制系统、视觉传感器、方位部件、俯仰部件、激光部件供电；输入输出装置与控制系统连接，用于显示控制系统的控制界面和输入操作信息。进一步地，方位部件包括方位力矩电机、方位角度测量装置(旋变发送机或电子编码器)、方位限位锁零部件、方位底座和方位支架。其中，方位底座与底座连接，方位支架和俯仰部件连接。方位角度测量装置(旋变发送机或电子编码器)置于底座内部，由它得到实际方位转动的角度，通过电信号发送给上位机系统；方位力矩电机位于方位角度测量装置(旋变发送机或电子编码器)上方，可实现激光清除异物装置在方位上的-180～180度转动；方位限位锁零部件位于方位支架上，与方位底座连接，落入方位底座孔中时，锁定方位，固定方位支架；方位支架位于整个方位部件的正上方，用于连接俯仰部件，带动其在方位上转动。进一步地，俯仰部件包括轴承座一、轴承座二、俯仰力矩电机、联接部件、俯仰角度测量装置(旋变发送机或电子编码器)、俯仰限位锁零部件。其中，轴承座一和轴承座二与方位部件连接，跟随方位部件转动；俯仰力矩电机位于轴承座一中，可实现0～90度俯仰旋转。联接部件横架在俯仰力矩电机和俯仰角度测量装置(旋变发送机或电子编码器)中间，作为传动结构，并与视觉传感器和激光发射头相连，带动它们一起转动；俯仰角度测量装置(旋变发送机或电子编码器)置于轴承座二中，通过与联接部件转动得到实际俯仰转动的角度，通过电信号发送给上位机系统；俯仰限位锁零部件位于轴承座二内侧，用于机械限定俯仰角度。进一步地，激光部件安装在联接部件上，跟随联接部件转动，发射激光。进一步地，电源系统包括激光蓄电池和直流电源。直流电源主要用于给整个电机负载、上位机系统及视觉传感器供电。激光蓄电池主要用于给激光部件供电。进一步地，控制系统包括工控机及控制驱动部件。控制驱动部件位于底座中，接收方位部件和俯仰部件的角度信息，并通过RS422传给工控机，同时接收工控机信息控制方位部件和俯仰部件；显示器通过HDMI接收工控机信号，显示上位机系统控制界面；输入装置用于输入操作人员的操作信息，发送给工控机；工控机通过RS485接收视觉传感器图像及信息，识别线路和异物，得到位置信息反馈给控制驱动部件。进一步地，通信模块包括无线发射模块和无线接收模块，主要用于实现工控机与控制驱动部件、视觉传感器之间的数据通讯；通信模块具有无线唤醒功能和组网功能。进一步地，视觉传感器安装在俯仰部件的联接部件上，跟随其一起转动，并实时采集前方图像信息传送给控制系统。进一步地，底座位于装置的最底部，给整个装置提供稳定的支撑。本专利技术与现有技术相比，其显著优点：(1)可以远程、“地对空”进行作业，过程安全，取代了传统人工攀爬带电作业方式，降低了维修人员的工作安全风险，解决了无人机等搭载燃油装置清除异物产生火花而造成的安全问题；(2)可带电作业，减少断电带来的经济损失；(3)适应性强，适合多种异物缠绕模式；(4)采用图像识别可以实现激光自动跟踪异物，采用视觉传感器可以实现异物位置信息的获取，采用通信模块可以实现远程控制或者任务信息的传达，极大的提高了清除高压线异物的自动化水平。附图说明图1是本专利技术激光清除异物装置的总装结构示意图。图2是本专利技术激光清除异物装置的俯仰部件和方位部件的结构示意图。图3是本专利技术激光清除异物装置的方位部件的剖面图和俯视图。图4是本专利技术激光清除异物装置的俯仰部件的俯视图。图5是本专利技术激光清除异物装置的控制系统工作示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。如图1所示，为本专利技术激光清除异物装置的总装结构示意图，激光清除异物装置包括转台1、激光部件2、底座3、电源系统、输入输出装置、控制系统、通信模块、视觉传感器8(优选高清工业相机)，其中转台1包括方位部件9和俯仰部件10。方位部件9安装在底座3上方，包括方位力矩电机11、方位角度测量装置(旋变发送机或电子编码器)12；俯仰部件10安装在方位部件9上方，包括轴承座一13、轴承座二14、俯仰力矩电机15；激光部件2包括激光发射头21和激光控制箱25，激光发射头21安装俯仰部件10的联接部件17上；视觉传感器8安装在俯仰部件10的联接部件17上。控制系统中，工控机26与视觉传感器8连接，调整视觉传感器8参数，使视野清晰；视觉传感器8和工控机26连接，捕获异物点后，将图像传给工控机26进行图像识别；工控机26通过控制驱动部件29和方位部件9、俯仰部件10相连，可以进行方位和俯仰两自由度的转动，从而带动激光部件2和视觉传感器8转动；工控机26将图像识别的结果处理后，传给控制驱动部件29，调整方位部件9和俯仰部件10进行跟踪，并带动激光部件2对异物进行切割；控制系统和通信模块连接用于获取远程控制信息；电源系统为控制系统、视觉传感器8、方位部件9、俯仰部件10、激光部件2、通信模块供电。如图2～4所示，方位部件9包括方位力矩电机11、方位角度测量装置(旋变发送机或电子编本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光清除异物装置，其特征在于：包括转台(1)、激光部件(2)、底座(3)、电源系统、输入输出装置、控制系统、视觉传感器(8)；其中，转台(1)包括方位部件(9)和俯仰部件(10)，方位部件(9)安装在底座(3)上方，俯仰部件(10)安装在方位部件(9)上方，激光部件(2)包括激光发射头(21)，激光发射头(21)和视觉传感器(8)安装俯仰部件(10)上；控制系统与视觉传感器(8)连接，调整视觉传感器(8)参数，视觉传感器(8)用于捕获异物点，将图像传给控制系统进行图像识别；控制系统分别与方位部件(9)、俯仰部件(10)相连，控制系统对图像识别的结果进行处理，驱动方位部件(9)、俯仰部件(10)进行方位和俯仰两自由度的转动，从而带动激光部件(2)和视觉传感器(8)转动；电源系统为控制系统、视觉传感器(8)、方位部件(9)、俯仰部件(10)、激光部件(2)供电；输入输出装置与控制系统连接，用于显示控制系统的控制界面和输入操作信息。

【技术特征摘要】
1.一种激光清除异物装置，其特征在于：包括转台(1)、激光部件(2)、底座(3)、电源系统、输入输出装置、控制系统、视觉传感器(8)；其中，转台(1)包括方位部件(9)和俯仰部件(10)，方位部件(9)安装在底座(3)上方，俯仰部件(10)安装在方位部件(9)上方，激光部件(2)包括激光发射头(21)，激光发射头(21)和视觉传感器(8)安装俯仰部件(10)上；控制系统与视觉传感器(8)连接，调整视觉传感器(8)参数，视觉传感器(8)用于捕获异物点，将图像传给控制系统进行图像识别；控制系统分别与方位部件(9)、俯仰部件(10)相连，控制系统对图像识别的结果进行处理，驱动方位部件(9)、俯仰部件(10)进行方位和俯仰两自由度的转动，从而带动激光部件(2)和视觉传感器(8)转动；电源系统为控制系统、视觉传感器(8)、方位部件(9)、俯仰部件(10)、激光部件(2)供电；输入输出装置与控制系统连接，用于显示控制系统的控制界面和输入操作信息。2.根据权利要求1的激光清除异物装置，其特征在于：所述方位部件(9)包括方位力矩电机(11)、方位角度测量装置(旋变发送机或电子编码器)(12)、方位限位锁零部件(18)、方位底座(19)和方位支架(20)；其中，方位支架(20)安装在方位底座(19)上，用于连接俯仰部件(10)；方位底座(19)固定在底座(3)上，俯仰部件(10)固定在方位支架(20)上；方位角度测量装置(12)固定在方位底座(19)内下方，由它得到实际方位转动的角度，通过电信号发送给控制系统；方位力矩电机(11)固定在方位底座(19)内上方，与方位角度测量装置(12)通过转动轴连接，可实现装置在方位上的-180～180度转动；方位限位锁零部件(18)位于方位支架(20)上，用于锁定方位，固定方位支架(20)。3.根据权利要求1的激光清除异物装置，其特征在于：所述俯仰部件(10)包括轴承座一(13)、轴承座二(14)、俯仰力矩电机(15)、联接部件(17)、俯仰角度测量装置(16)、俯仰限位锁零部件(22)；其中，轴承座一(13)和轴承座二(14)平行安装在方位部件(9)的方位支架(20)上，跟随方位部件(9)转动；俯仰力矩电机(15)设于轴承座一(13)中，可实现0～90度俯仰旋转；联接部件(17)横架在俯仰力矩电机(15)和俯仰角度测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭健，董晟，樊卫华，李胜，姜珊，文云，黄紫霄，韩宇，王艳琴，郭烨，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32