激光异物清除系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种激光异物清除系统，包括：执行机构控制装置、通信装置和智能终端；其中，所述智能终端用于：基于相机反馈的异物图像或异物视频信号，设置云台、激光器和调焦滑台的相应控制信号，将所述相应控制信号通过通信装置发送至执行机构控制装置；所述执行机构控制装置用于：根据所述相应控制信号控制云台、激光器和调焦滑台动作，实现异物清除。本实用新型专利技术将激光异物清除设备的控制界面和计算任务分离出来转移到便携智能终端上，并利用无线连接对设备进行操控的方法，能够在实现功能的前提下降低控制系统的体积/成本并提高使用的灵活性。的灵活性。的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
激光异物清除系统


[0001]本技术涉及高压输电网络线异物清除
，尤其涉及激光异物清除系统。

技术介绍

[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003]高压电线上缠绕的异物是高压输电网络线路故障的主要原因之一，其带来的短路事故占到外力破坏引致事故的一半以上。因此，对输电线上异物的及时清除是电力行业非常重视的问题。传统使用人工清除的做法效率低，风险高；而使用无人机、挂线机器人等进行清除的方法操控难度较大，自损率高，且容易带来次生危害。近年来，使用激光从地面远距离清除电线上异物的方法，凭借便于运输，操作方便，清除迅速，对输电线缆的安全性等优点逐渐成为一种清理的主流方式。
[0004]目前市场上已经存在用于异物清除的激光设备，对激光指向、焦点、功率等的控制决定了工作的精准度和效率，因此其控制部分的硬件和算法至关重要。针对清除任务中涉及的算法，例如视频识别，聚焦，清除方式等，很多研究者已进行过深入研究。但从已发表的研究成果来看，这部分设备大部分集供电、驱动、控制、运算、显示、操作界面于一体，使用专用工控机作为控制硬件系统的核心，处理控制算法并操作各子系统，这样存在如下缺点：系统复杂带来的成本高、使用不便、可靠性不足等问题。

技术实现思路

[0005]本技术实施例提供一种激光异物清除系统，用以实现功能的前提下降低控制系统的体积/成本并提高使用的灵活性，该激光异物清除系统包括：包括：执行机构控制装置、通信装置和智能终端；
[0006]其中，所述智能终端用于：基于相机反馈的异物图像或异物视频信号，设置云台、激光器和调焦滑台的相应控制信号，将所述相应控制信号通过通信装置发送至执行机构控制装置；
[0007]所述执行机构控制装置用于：根据所述相应控制信号控制云台、激光器和调焦滑台动作，实现异物清除。
[0008]本技术实施例中，与现有技术中使用工控一体机来完成供电、驱动、控制、运算、显示、操作界面的技术方案相比，通过将激光异物清除设备的控制界面和计算任务分离出来转移到智能终端上，并利用无线连接通过通信装置和执行机构控制装置对激光异物清除设备进行操控，能够在实现功能的前提下降低控制系统的体积/成本并提高使用的灵活性。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0010]图1为本技术实施例中激光异物清除系统结构框图；
[0011]图2为本技术实施例中实体设备整体形态的示意图；
[0012]图3为本技术实施例中执行机构控制装置和通信装置的结构和通信方式示意图；
[0013]图4为本技术实施例中实际清除作业效果示意图。
具体实施方式
[0014]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本技术实施例做进一步详细说明。在此，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，但并不作为对本技术的限定。
[0015]激光异物清除设备主要用于清除高压电线上缠绕的风筝、遮阳网、塑料大棚等异物。清除设备置于地面，将大功率的激光聚焦在目标物上，使其燃烧/熔化并脱落。清除任务中，目标物通常距离清除设备百米以上。在此距离上使使用激光烧灼异物，需要对激光指向和焦点的准确控制。为此，除激光器外，需要具备可水平/垂直旋转的云台以及用于调节调焦镜头所用的高精度调焦滑台。为了操控方便，定位准确，需要选用清晰程度较高的相机，并具备长距离的光学变焦功能，以实现对目标物体的视觉捕获。
[0016]异物清除的主要流程为，首先依据相机图像的反馈，通过控制接口控制云台水平和垂直角度，使得激光器输出的激光正对目标；以低功率输出激光，并通过异物上焦点的大小反馈(即按照特定的需求查询激光异物清除设备的各项状态反馈)，调整调焦镜头的位置，使激光能够聚焦在异物上，提高功率密度；之后，选择合理的清除方式，如点烧，扫描等，确定清除作业时云台的动作轨迹及激光器的输出功率。开始作业后，控制系统将依据之前选定的清除方式和坐标位置自动控制云台的旋转及激光器的输出，从而实现对异物的清除。
[0017]从以上任务及流程描述可以看出，激光异物清除设备的控制系统需要准确控制二维云台的指向、调焦镜头(即透镜)的位置、激光器的开关以及功率的能力，并控制相机参数(焦段、曝光等)，显示器反馈的图像/视频，并提供相应操作界面。
[0018]在实际使用中，激光异物清除的任务中绝大部分控制并不涉及到复杂计算的大数据量的通信，无需高性能的计算平台来完成，比如目标的寻找、激光焦点的调整等均属于一次性工作；而清除方式一旦确定，云台的控制轨迹和激光器的功率控制也是完全确定的。完整作业流程中，对数据链路的流量和计算的需求主要集中针对视频的编解码和可能的处理工作上。由于大部分相机支持直接通过有线或无线接口和智能终端(手机、平板等)直接交换视频和控制数据，可以将这一部分分离出来，利用智能电子设备，如智能手机、平板电脑等的显示反馈、人机接口、算力及网络功能，实现对激光异物清除设备的控制。剩余对于执行机构的控制即可以在很低成本和功耗下，在较小的体积内实现。这样的设计，相当于将传
统一体化控制系统拆成了两个部分：用于控制和驱动设备的低成本模块，以及一块以智能终端为核心的控制器。前者控制各执行机构的运动，后者负责图像显示、参数运算并提供人机交互接口。二者通过无线网络交换数据。
[0019]基于上述设计，本技术提出一种激光异物清除系统，如图1所示，包括：执行机构控制装置、通信装置和智能终端；
[0020]其中，所述智能终端用于：基于相机反馈的异物图像或异物视频信号，设置云台、激光器和调焦滑台的相应控制信号，将所述相应控制信号通过通信装置发送至执行机构控制装置；
[0021]所述执行机构控制装置用于：根据所述相应控制信号控制云台、激光器和调焦滑台动作，实现异物清除。
[0022]在本技术实施例中，该激光异物清除系统在原有的传统的激光异物清除流程上增加了对图像的处理，从而提高控制的效率。而如何对图像处理采用现有技术中的任何一种图像处理方法，其他流程均与原有的传统的激光异物清除流程一致。
[0023]比如，传统的激光异物清除系统中，部分步骤，例如用相机的长焦锁定目标，激光聚焦调整等功能，手动操作耗时费力。以锁定目标功能为例，相机在广角状态下，依据图像进行位置控制的精度不足；而在长焦状态下视野很窄，难以在视野中捕获目标物，实际操作中常常需要反复切换。本技术利用在智能终端中部署的图像识别等算法，在广角状态下选取目标物后，可以在调整焦段的过程中同步调整云台，保证目标物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光异物清除系统，其特征在于，包括：执行机构控制装置、通信装置和智能终端；其中，所述智能终端用于：基于相机反馈的异物图像或异物视频信号，设置云台、激光器和调焦滑台的相应控制信号，将所述相应控制信号通过通信装置发送至执行机构控制装置；所述执行机构控制装置用于：根据所述相应控制信号控制云台、激光器和调焦滑台动作，实现异物清除。2.如权利要求1所述的激光异物清除系统，其特征在于，所述智能终端包括图像处理装置，当为异物图像时，图像处理装置用于对所述相机反馈的异物图像进行图像处理，基于图像处理结果设置云台、激光器和调焦滑台的相应控制信号；当为异物视频信号时，图像处理装置用于：对所述异物视频信号进行异物图像提取，对提取到的异物图像进行图像处理，基于图像处理结果设置云台、激光器和调焦滑台的相应控制信号。3.如权利要求1所述的激光异物清除系统，其特征在于，所述相机通过通信装置异物图像反馈至智能终端。4.如权利要求1所述的激光异物清除系统，其特征在于，所述通信装置采用树莓派处理器，包括串行外设接口SPI和通信接口，通过串行外设接口SPI与执行机构控制装置进行数据交互；通过通信接口与所述智能终端进行数据交互。5.如权利要求3所述的激光异物清除系统，其特征在于，所述通信装置采用树莓派处理器，包括串行外设接口SPI和通信接口，通过串行外设接口SPI与执行机构控制装置进行数据交互；通过通信接口分别与所述智能终端、所述相机进行数据交互。6.如权利要求1所述的激光异物清除系统，其特征在于，所述执行机构控制装置采用ST...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，吴英迪，刘传利，秦岩，陈永欣，魏哲，苏洁，
申请(专利权)人：中国信息通信研究院，
类型：新型
国别省市：