[發明專利]無人機激光中繼重定向能量傳輸裝置

有效

• 申請號: 201810762914.X
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN108919289B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 李霄;周樸;許曉軍;王鵬;韓凱;王小林;司磊;陳金寶;劉澤金
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S7/481
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

本發明提出了一種無人機激光中繼重定向能量傳輸裝置，屬于激光輔助加工技術領域，包括搭載有重定向器的無人機和搭載有主控系統和發射器的激光器，無人機與所述主控系統之間建立通信信號，主控系統用于控制激光器產生不同功率的激光，激光器通過光纖與可轉向的發射器連接，發射器用于跟蹤瞄準可轉向的重定向器，重定向器用于反射和聚焦激光到作用目標上；通過調整發射器的轉向和重定向器的轉向實現系統觀測光路與激光發射光路同軸，無人機無須負載笨重的激光器，只需調節重定向器對準作用目標并調節發射器跟蹤瞄準重定向器，便可以通過折射有效地繞過障礙物，將激光傳輸并聚焦到作用目標上。

技術領域

本發明屬于激光輔助加工技術領域，具體涉及一種無人機激光中繼重定向能量傳輸裝置。

背景技術

高功率激光可廣泛應用于工業加工、國防軍事、科學研究等領域，特別是在工業方面已經出現了成熟的激光切割、激光涂敷、激光焊接等裝置，為推動我國工業發展起到了重要作用。在遠距離傳輸過程中，高功率激光沿直線傳播，且在傳播過程中不斷發散，因此目前高功率激光加工設備大多用于廠房內的室內環境，由機械臂貼近目標施工，然而在野外、林地等復雜地形作業需求或大型設備整體維護如多點遠程焊接過程中，需要加工的位置常常遠離設備或是機械臂難以抵達相應位置，此時需要中繼系統進行重定向能量傳輸，進行遠程加工。利用無人機平臺可以方便的移動至目標區域，但是無人機負載能力較輕，難以懸掛較重的高功率激光器，限制了激光技術在大區域加工場景的應用，此外，激光在傳輸的過程中容易發散，遠距離傳輸到作用目標時，激光的強度將大大降低。

發明內容

為了克服現有高功率激光應用和無人機負載能力方面存在的不足，本發明提出了一種結構簡單、節約成本、應用范圍廣泛的無人機激光中繼重定向能量傳輸裝置，借助無人機平臺實現折線和復雜光路的能量傳輸和重定向功能，解決了激光在遠距離傳輸時直線傳播且不斷發散的問題以及無人機平臺載荷無法滿足高功率激光器重量的問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種無人機激光中繼重定向能量傳輸裝置，包括無人機、激光器和主控系統，所述無人機懸飛在空中，所述激光器設置在地面，所述無人機與所述主控系統之間建立通信連接，所述激光器與所述主控系統之間電連接，所述無人機上搭載有可轉向的重定向器，所述主控系統與所述激光器之間電連接，所述主控系統用于控制所述激光器產生激光并調節所述激光器產生激光的功率，所述激光器通過光纖與可轉向的發射器連接，所述發射器用于跟蹤瞄準所述重定向器，所述重定向器用于反射和聚焦激光到作用目標上；

系統觀測光路是由所述重定向器觀測到作用目標的觀測光并傳輸到所述發射器的光路，即作用目標-重定向器-發射器之間的折線光路；

激光發射光路是由所述激光器產生的激光通過所述發射器發射到所述重定向器并在所述重定向器內反射和聚焦后投射到作用目標上的光路，即激光器-發射器-重定向器-作用目標之間的折線光路；

通過調整所述發射器的轉向和所述重定向器的轉向實現系統觀測光路與激光發射光路同軸。

作為優選的，所述發射器通過中空的轉向裝置安裝在所述主控系統上，所述轉向裝置用于在兩個不同方向上轉動，通過繞所述轉向裝置的中空部分中心線轉動來調整所述發射鏡筒在一個平面內的姿態，并通過在與繞所述轉向裝置的中空部分中心線不同的方向轉動來調整發射鏡筒在另一個平面內的姿態，使發射器能夠跟蹤瞄準無人機上的重定向器。

作為優選的，所述重定向器內設置有信標激光器，所述信標激光器用于產生與激光器所產生激光處于不同波段的信標光。