激光除冰装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激光除冰装置，包括转台、激光部件、底座、电源系统、控制系统和视觉传感器模块，转台包括方位部件、俯仰部件，方位部件安装在所述底座上方，俯仰部件安装在方位部件上方，激光部件和视觉传感器模块安装俯仰部件上；控制系统与转台、视觉传感器模块、激光部件连接，驱动转台完成覆冰跟踪与清除。本发明专利技术具有可带电作业、适应性强、自动化水平高、智能化特性强的特点，在高压输电线除冰领域，可以适应各种形状厚度的冰块覆盖类型，应用范围广；本发明专利技术能够提高架空线路冰雪清除工作效率，降低维护成本，减轻作业人员工作强度和作业风险，提升输电系统可靠性。

【技术实现步骤摘要】
激光除冰装置
本专利技术涉及电力系统高压输电线除冰领域，具体涉及一种激光除冰装置。
技术介绍
架空输电线路点多面广、跨度大、线路长，冬季严寒雨雪天气或严寒地区，输电线路、塔架容易覆冰覆雪，严重时可引起线缆舞动甚至断裂、塔架倒塌等，造成周围人畜伤亡，同时导致输电线路损坏、引起大面积停电，损失极大。现有的清除高压输电线路覆冰覆雪的手段主要有机械除冰、热力熔冰、自然除冰、混合方式四类。机械除冰是一种接触式除冰操作，操作困难、安全性能差，需要线路断电进行除冰，且易受地形限制等；自然脱冰无需附加能量，但仅局部、单次有效，适用性与可控性较差。热力熔冰以加热措施使覆冰熔化或脱落，使用最为广泛，目前，主要利用的热力熔冰措施如阻性线、热气、过电流等的装置复杂、使线路负荷增大，有时需断电操作，因而存在局限性。激光除冰技术作为一种热力熔冰方式，通过激光加热使高压电缆的温度高于零度无法凝结成冰，或者直接熔冰，具有功率强、非接触操作、可移动等优点。但当前激光除冰技术装置仍需全程人为操作控制，并通过人来观察除冰效果，具有一定危险性，且通过人进行观察，反馈实时性差，工作效率低，在智能化与自动化方面远远不够。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种激光除冰装置，使得清除高压线冰雪的过程操作安全性增强，具有可带电作业，自动化水平高，智能化特性强的特点。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种激光除冰装置，包括转台、激光部件、底座、电源系统、控制系统和视觉传感器模块；所述转台包括方位部件和俯仰部件，所述方位部件安装在所述底座上方，所述俯仰部件安装在方位部件上方，所述激光部件和视觉传感器模块安装在俯仰部件的联接部件上；所述控制系统包括工控机和控制驱动部件，工控机与视觉传感器模块连接，调整视觉传感器参数，并对视觉传感器模块采集的图像进行识别，将识别结果传输给控制驱动部件；所述控制驱动部件和方位部件、俯仰部件相连，用于控制转台进行方位和俯仰两自由度的转动，进而带动激光部件和视觉传感器模块转动；所述电源系统为控制系统、视觉传感器模块、方位部件、俯仰部件和激光部件供电。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)本专利技术可以远程、“地对空”进行作业，除冰过程无需接触，过程安全，取代了机械除冰等需要接触式操作的方式；(2)本专利技术可带电作业，减少断电带来的经济损失；(3)本专利技术的自动化水平高，采用图像识别可以实现激光自动跟踪覆冰覆雪，系统可按照设定模式执行除冰操作，采用通信模块可以实现远程控制或者任务信息的传达；(4)本专利技术智能化特性强，采用视觉传感器进行识别与反馈线缆或塔架等及其覆冰覆雪，有利于促进与完善除冰工作的执行。本专利技术极大的降低了的操作人员的工作安全风险，并提高了工作效率，极大的提高了清除高压线覆冰覆雪工作的自动化水平和智能化水平。附图说明图1是本专利技术激光除冰装置的总装结构示意图。图2是本专利技术激光除冰装置的俯仰部件和方位部件结构示意图。图3是本专利技术激光除冰装置的方位部件剖面图和俯视图。图4是本专利技术激光除冰装置的俯仰部件俯视图。图5是本专利技术激光除冰装置的控制系统工作示意图。图6是本专利技术激光除冰装置的应用示意图。附图标识：1为转台，2为激光部件，3为底座，4为视觉传感器模块，5为方位部件，6为俯仰部件，7为方位力矩电机，8为方位角度测量装置，9为轴承座一，10为轴承座二，11为俯仰力矩电机，12为俯仰角度测量装置，13为联接部件，14为方位限位锁零部件，15为方位底座，16为方位支架，17为激光发射头，18为俯仰限位锁零部件，19为激光蓄电池，20为直流电源，21激光控制箱，22为工控机，23为显示器，24为输入装置。具体实施方式如图1所示，本专利技术一种激光除冰装置，包括转台1、激光部件2、底座3、电源系统、输入输出装置、控制系统和视觉传感器模块4，其中所述转台1包括方位部件5和俯仰部件6；所述方位部件5安装在底座3上方，包括方位力矩电机7、方位角度测量装置8、方位限位锁零部件14、方位底座15和方位支架16；所述俯仰部件6安装在方位部件5上方，包括轴承座一9、轴承座二10、俯仰力矩电机11、俯仰角度测量装置12、联接部件13、俯仰限位锁零部件18；所述激光部件2部分安装俯仰部件6的联接部件13上；所述视觉传感器模块4安装在俯仰部件6的联接部件13上。所述控制系统中，工控机22与视觉传感器模块4连接，调整视觉传感器参数，使图像视野清晰；视觉传感器模块4和工控机22连接，捕获线缆与覆冰后，将图像传给控制系统进行图像识别；控制系统通过控制驱动部件和方位部件5、俯仰部件6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和视觉传感器模块4转动；所述控制系统将图像识别的结果处理后，传给控制驱动部件，调整方位部件5和俯仰部件6进行跟踪，并带动激光部件2对覆冰进行清除；所述电源系统为控制系统、视觉传感器模块4、方位部件5、俯仰部件6、激光部件2供电。如图2～4所示，所述方位部件5包括方位力矩电机7、方位角度测量装置8、方位限位锁零部件14、方位底座15和方位支架16。其中，所述方位底座15与底座3连接，方位支架16和俯仰部件6连接。所述方位角度测量装置8置于方位底座15内部，由它得到实际方位转动的角度，通过电信号发送给控制驱动部件；所述方位力矩电机7位于方位角度测量装置8上方，可实现激光除冰装置在方位上的-180～180度转动；所述方位限位锁零部件14位于方位支架16边缘，与方位底座15连接，通过控制驱动部件的命令使其落入方位底座15一个圆孔中时，锁定方位，固定方位支架16；所述方位支架16位于整个方位部件5的正上方，用于连接俯仰部件6，带动其在方位上转动。所述俯仰部件6包括轴承座一9、轴承座二10、俯仰力矩电机11、联接部件13、俯仰角度测量装置12、俯仰限位锁零部件18。其中，所述轴承座一9和轴承座二10与方位部件5连接，跟随方位部件5转动；所述俯仰力矩电机11位于所述轴承座一9中，可实现0～90度俯仰旋转。所述联接部件13横架在俯仰力矩电机11和俯仰角度测量装置12中间，作为传动结构，并与所述视觉传感器模块4和激光部件2相连，带动它们一起转动；所述俯仰角度测量装置12置于轴承座二10中，通过与联接部件13转动得到实际俯仰转动的角度，通过电信号发送给控制驱动部件；所述俯仰限位锁零部件18位于所述轴承座二10内侧的联接部件13末端，用于机械限定俯仰力矩电机11的俯仰角度。所述激光部件2包括激光发射头17和激光控制箱21。其中，所述激光发射头17通过光纤与所述激光控制箱21连接，发射激光，是激光光源处，安装在联接部件13上，与所述视觉传感器模块4跟随联接部件13转动，可以将激光直接照射到视觉传感器观测区域中的所需位置。所述电源系统包括激光蓄电池19和直流电源20。所述直流电源20主要用于给整个电机负载、输入输出装置及视觉传感器模块4供电。所述激光蓄电池19主要用于给所述激光部件2中的激光控制箱21供电。所述输入输出装置包括显示器23和输入装置24。所述显示器23通过HDMI接口接收工控机22信号，显示控制系统控制界面；所述输入装置24用于输入操作人员的操作信息，发送给工控机22。如图5所示，所述控制系统包括工控机22和控制驱动部件。所述工控机22以太网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光除冰装置，其特征在于，包括转台(1)、激光部件(2)、底座(3)、电源系统、控制系统和视觉传感器模块(4)；所述转台(1)包括方位部件(5)和俯仰部件(6)，所述方位部件(5)安装在所述底座(3)上方，所述俯仰部件(6)安装在方位部件(5)上方，所述激光部件(2)和视觉传感器模块(4)安装在俯仰部件(6)的联接部件(13)上；所述控制系统包括工控机(22)和控制驱动部件，工控机(22)与视觉传感器模块(4)连接，调整视觉传感器参数，并对视觉传感器模块(4)采集的图像进行识别，将识别结果传输给控制驱动部件；所述控制驱动部件和方位部件(5)、俯仰部件(6)相连，用于控制转台进行方位和俯仰两自由度的转动，进而带动激光部件(2)和视觉传感器模块(4)转动；所述电源系统为控制系统、视觉传感器模块(4)、方位部件(5)、俯仰部件(6)和激光部件(2)供电。

【技术特征摘要】
1.一种激光除冰装置，其特征在于，包括转台(1)、激光部件(2)、底座(3)、电源系统、控制系统和视觉传感器模块(4)；所述转台(1)包括方位部件(5)和俯仰部件(6)，所述方位部件(5)安装在所述底座(3)上方，所述俯仰部件(6)安装在方位部件(5)上方，所述激光部件(2)和视觉传感器模块(4)安装在俯仰部件(6)的联接部件(13)上；所述控制系统包括工控机(22)和控制驱动部件，工控机(22)与视觉传感器模块(4)连接，调整视觉传感器参数，并对视觉传感器模块(4)采集的图像进行识别，将识别结果传输给控制驱动部件；所述控制驱动部件和方位部件(5)、俯仰部件(6)相连，用于控制转台进行方位和俯仰两自由度的转动，进而带动激光部件(2)和视觉传感器模块(4)转动；所述电源系统为控制系统、视觉传感器模块(4)、方位部件(5)、俯仰部件(6)和激光部件(2)供电。2.根据权利要求1所述的激光除冰装置，其特征在于，所述方位部件(5)包括方位力矩电机(7)、方位角度测量装置(8)、方位限位锁零部件(18)、方位底座(15)和方位支架(16)；所述方位底座(15)与底座(3)连接，方位支架(16)和俯仰部件(6)连接；所述方位角度测量装置(8)置于方位底座(15)内部，用于将实际方位转动的角度通过电信号发送给控制驱动部件；所述方位力矩电机(7)位于方位角度测量装置(8)上方，实现激光除冰装置在方位上的-180～180度转动；所述方位限位锁零部件(14)位于方位支架(16)边缘，与方位底座(15)连接，通过控制驱动部件的命令使其落入方位底座(15)一个圆孔中时，锁定方位，固定方位支架(16)；所述方位支架(16)位于整个方位部件(5)的正上方，用于连接俯仰部件(6)，带动其在方位上转动。3.根据权利要求2所述的激光除冰装置，其特征在于，所述方位角度测量装置(8)为旋变发送机或电子编码器。4.根据权利要求1所述的激光除冰装置，其特征在于，所述俯仰部件(6)包括轴承座一(9)、轴承座二(10)、俯仰力矩电机(11)、联接部件(13)、俯仰角度测量装置(12)和俯仰限位锁零部件(18)；所述轴承座一(9)和轴承座二(10)与方位部件(5)连接，跟随方位部件(5)转动；所述俯仰力矩电机(11)位于所述轴承座一(9)中，用于驱动联接部件(13)在0～90度俯仰旋转；所述联接部件(13)横架在俯仰力矩电机(11)和俯仰角度测...

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