反射型激光清除异物装置手动除异物方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种反射型激光清除异物装置手动除异物方法。由视觉传感器采集、显示器显示当前图像信息；控制系统进行图像识别，得到异物点缠绕信息，并对其进行解算，转化为角度坐标发送指令给转台，使其转动，跟踪异物缠绕点；根据输入装置的信息，进入切割模式；控制系统根据接收到的切割方向、切割速度指令以及当前像素信息，解算得到角度信息，计算出每一时刻对应的转台指令。激光部件发送激光，控制系统发送相对应的角度指令给转台，控制转台带动激光部件转动，完成切割任务。本发明专利技术通过视觉传感器将目标位置显示出来，在自动跟踪的基础上，通过用户端控制激光清除异物装置，提高了装置对复杂异物的适应能力，提高了控制精度与切割效率。

【技术实现步骤摘要】
反射型激光清除异物装置手动除异物方法
本专利技术涉及智能化清除高压输电线异物领域，具体地说，是一种反射型激光清除异物装置手动除异物方法。
技术介绍
架空输电线沿线环境复杂，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，导致线路跳闸停电或线路损毁，给电力系统和社会造成了极大的经济损失。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，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。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，对于不同的异物，同一装置可能需要改变多种操作方法才能完成切割，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。由于异物种类、缠绕方式多种多样，目前的有关高压线缆清除异物设备在实际工作过程中，往往需要耗费大量的体力劳动，且会存在切割不干净的现象，控制复杂、效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种反射型激光清除异物装置手动除异物方法，通过选择切割路径和速度，增加清除高压线异物过程中的灵活度、机动性、控制精度、切割效率，从而能够完成清除架空输电线路上异物的任务。实现本发现目的的技术解决方案为：一种反射型激光清除异物装置手动除异物方法，步骤如下：所述手动切割方式是指对不同形态的异物进行无差别的手动模式切割。在操作界面上选择“上”、“下”、“左”、“右”控制电机的转动方向，通过改变电机速度滑动条的大小，改变切割的速度；具体步骤如下：步骤一：视觉传感器采集当前图像信息，传送给控制系统，并在显示器上显示；步骤二：当异物处于视觉传感器画面中时，控制系统发送命令到视觉传感器，改变视觉传感器内部参数，使采集的图像放大。此时，显示器上可清晰地显示异物图像信息；步骤三：控制系统接收到操作指令，由控制系统对视觉传感器采集到的图像中框定区域进行图像识别，得到图像坐标，即异物与线缆的缠绕位置；步骤四：控制系统将异物缠绕点的图像坐标进行解算，得到角度坐标，再根据坐标系的转换关系得到转台坐标，发送指令给转台，使其转动，跟踪异物缠绕点；步骤五：根据输入装置的信息，进入切割模式；步骤六：控制系统根据接收的切割方向、切割速度指令，计算出相应的转台指令；步骤七：激光部件发送激光，控制系统将步骤六中计算得到的转台指令发送给转台，控制转台带动激光部件转动；步骤八：如果需要继续切除，重复步骤一至七。使用上述切割方式的反射型激光清除异物装置，包括转台、激光部件、输入输出装置、控制系统和视觉传感器；其中，转台包括方位部件和俯仰部件，激光部件包括激光发射头、反射镜部件一、反射镜部件二；方位部件安装在固定架上方，俯仰部件安装在方位部件上方，激光发射头安装在方位部件中，反射镜部件一、反射镜部件二安装在俯仰部件中，视觉传感器安装在俯仰部件中；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，从而带动视觉传感器和激光部件转动；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。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)灵活度高，反射型结构使设备更轻便，能适应不同地形，且根据不同的实际情况选择不同的切割方式，能获得最佳的切割效果；(2)控制精度高，提高了操作精度；(3)切割效率高，能够在最合适的点对异物进行切割。(4)控制方便、机动性强，可以直接在操作界面上选择切割方向和切割速度，并在切割过程中可以随时停止，或调整速度和方向。附图说明图1是本专利技术的反射型激光清除异物装置的总装结构示意图。图2是本专利技术的反射型激光清除异物装置的方位部件和俯仰部件的侧视图。图3是本专利技术的反射型激光清除异物装置的转台的剖面图和侧视图。图4是本专利技术的反射型激光清除异物装置的方位部件的俯视图和剖面图。图5是本专利技术的反射型激光清除异物装置的俯仰部件的正视图和侧视图。图6是本专利技术的反射型激光清除异物装置的控制系统工作示意图。图7是本专利技术反射型激光清除异物装置手动操作方法的流程图。图8是本专利技术手动操作方法中的切割方法的流程图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术作进一步说明。结合图7，所述手动切割方式是指对不同形态的异物进行无差别的手动模式切割。由工作人员在操作界面上选择“上”、“下”、“左”、“右”控制电机的转动方向，通过改变电机速度滑动条的大小，改变切割的速度。具体步骤如下：步骤一：视觉传感器采集当前图像信息，传送给控制系统，并在显示器上显示；步骤二：当异物处于视觉传感器画面中时，控制系统发送命令到视觉传感器，改变视觉传感器内部参数，使采集的图像放大。此时，显示器上可清晰地显示异物图像信息；步骤三：控制系统接收到操作指令，由控制系统对视觉传感器采集到的图像中框定区域进行图像识别，得到图像坐标，即异物缠绕位置；步骤四：控制系统将异物缠绕点的图像坐标进行解算，得到角度坐标，再根据坐标系的转换关系得到转台坐标，发送指令给转台，使其转动，跟踪异物缠绕点；步骤五：根据输入装置的信息，进入切割模式；步骤六：控制系统根据接收到的切割方向、切割速度指令，控制转台转动；步骤七：激光部件发送激光，控制系统发送相对应的角度指令给转台，控制转台带动激光部件转动；步骤八：如果需要继续切除，重复步骤一至七。所述步骤三控制系统对采集到的图像中框定区域进行图像识别，得到图像坐标，即异物与线缆的缠绕位置的具体方法为：步骤3.1：控制系统将相机捕捉到的像素值为n*m的图像灰度化；步骤3.2：将图像转化成byte数组的形式，得到一个n*m的图像矩阵，其中每一个元素Aij对应该像素点的灰度值步骤3.3：获取图像中指定区域的图像信息，转换为图像识别矩阵，将矩阵表示的图像信息在相机平面的坐标系中分别进行x轴和y轴的投影；对于图像识别矩阵中每一行、每一列求∑Ai,j，对该结果作曲线图，得到在x轴和y轴上的投影；步骤3.4：通过分析投影得到的曲线，得到波谷值对应的图像坐标，即异物缠绕点坐标(x1,y1)；求出y轴上波谷的像素宽，即得到线缆直径在相机平面中投影的宽度d。所述步骤四的具体方法为：根据摄像机模型中的针孔模型和三角形相似原理得出其中，f为相机焦距，d是线缆直径在相机平面中投影的宽度，d0是线缆真实直径，通过该公式求出异物距离装置的真实距离Zc；根据光路与相机成像轴心绝对平行，得出激光点在相机轴心对应点的相对固定位置处；现实坐标系中，设相机轴心对应点的坐标为(ac,bc)，则激光点位置为(ac+dx,bc+dy)，dx和dy分别为相同距离下，激光点与相机轴心对应点在现实坐标系下的固定位置差；相机成像轴心对应的点在成像过程中，其在相机平面中的坐标始终不变，为(xc,yc)；设激光点在相机平面中的坐标为(x0,y0)，(x0,y0)＝(xc+dx’,yc+dy’)，dx’和dy’为激光点与相机轴心对应点在相机平面坐标系下的坐标差，则：解得(x0,y0)；解算激光点相对角度坐标(θx0,θy0)解算异物点相对角度坐标(θx1,θy1)如图1所示，为使用本专利技术手动除异物方法的反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反射型激光清除异物装置手动除异物方法，其特征在于：该方法基于反射型激光清除异物装置，该装置包括转台(22)、激光部件(4)、输入输出装置、控制系统和视觉传感器(10)；其中，转台(22)包括方位部件(1)和俯仰部件(2)，激光部件(4)包括激光发射头(19)、反射镜部件一(20)、反射镜部件二(21)；方位部件(1)安装在固定架(5)上方，俯仰部件(2)安装在方位部件(1)上方，激光发射头(19)安装在方位部件(1)中，反射镜部件一(20)、反射镜部件二(21)安装在俯仰部件(2)中，视觉传感器(10)安装在俯仰部件(2)中；控制系统与视觉传感器(10)连接，调整视觉传感器参数；视觉传感器(10)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(1)、俯仰部件(2)相连，控制系统对图像识别的结果进行处理，驱动方位部件(1)、俯仰部件(2)进行方位和俯仰两自由度的转动，从而带动视觉传感器(10)和激光部件(4)转动；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；所述手动切割方法具体步骤如下：步骤一：视觉传感器采集当前图像信息，传送给控制系统，并在显示器上显示；步骤二：当异物处于视觉传感器画面中时，控制系统发送命令到视觉传感器，改变视觉传感器内部参数，使采集的图像放大，显示器上清晰地显示异物图像信息；步骤三：控制系统接收到操作指令，对视觉传感器采集到的图像中框定区域进行图像识别，得到图像坐标，即异物与线缆的缠绕位置；步骤四：控制系统将异物缠绕点的图像坐标进行解算，得到角度坐标，再根据坐标系的转换关系得到转台坐标，发送指令给转台，使其转动，跟踪异物缠绕点；步骤五：根据输入装置的信息，进入切割模式；步骤六：控制系统根据接收的切割方向、切割速度指令，计算出相应的转台指令；步骤七：激光部件发送激光，控制系统将得到的转台指令发送给转台，控制转台带动激光部件转动；步骤八：如果需要继续切除，重复步骤一至七。...

【技术特征摘要】
1.一种反射型激光清除异物装置手动除异物方法，其特征在于：该方法基于反射型激光清除异物装置，该装置包括转台(22)、激光部件(4)、输入输出装置、控制系统和视觉传感器(10)；其中，转台(22)包括方位部件(1)和俯仰部件(2)，激光部件(4)包括激光发射头(19)、反射镜部件一(20)、反射镜部件二(21)；方位部件(1)安装在固定架(5)上方，俯仰部件(2)安装在方位部件(1)上方，激光发射头(19)安装在方位部件(1)中，反射镜部件一(20)、反射镜部件二(21)安装在俯仰部件(2)中，视觉传感器(10)安装在俯仰部件(2)中；控制系统与视觉传感器(10)连接，调整视觉传感器参数；视觉传感器(10)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(1)、俯仰部件(2)相连，控制系统对图像识别的结果进行处理，驱动方位部件(1)、俯仰部件(2)进行方位和俯仰两自由度的转动，从而带动视觉传感器(10)和激光部件(4)转动；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；所述手动切割方法具体步骤如下：步骤一：视觉传感器采集当前图像信息，传送给控制系统，并在显示器上显示；步骤二：当异物处于视觉传感器画面中时，控制系统发送命令到视觉传感器，改变视觉传感器内部参数，使采集的图像放大，显示器上清晰地显示异物图像信息；步骤三：控制系统接收到操作指令，对视觉传感器采集到的图像中框定区域进行图像识别，得到图像坐标，即异物与线缆的缠绕位置；步骤四：控制系统将异物缠绕点的图像坐标进行解算，得到角度坐标，再根据坐标系的转换关系得到转台坐标，发送指令给转台，使其转动，跟踪异物缠绕点；步骤五：根据输入装置的信息，进入切割模式；步骤六：控制系统根据接收的切割方向、切割速度指令，计算出相应的转台指令；步骤七：激光部件发送激光，控制系统将得到的转台指令发送给转台，...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊卫华，姜珊，郭健，李胜，文云，郭烨，王艳琴，黄紫霄，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