[發明專利]基于鏡片微振與轉向控制的激光異物清除裝置及方法

有效

• 申請號: 202011505471.X
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112756801B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 張貴新;王一波;張梓奎;尤正軍;殷志敏;眭舅寶;俞偉勇;焦曉鵬;范鳴雷;胡曉軍
• 申請（專利權）人: 浙江泰侖電力集團有限責任公司;清華大學
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/064;B23K26/70;G02B26/08
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 張超艷;董永輝

本發明提供一種基于鏡片微振與轉向控制的激光異物清除裝置及方法，包括激光發射裝置，可調光學鏡片和微振動與轉向控制系統，所述激光發射裝置發射激光束，所述可調光學鏡片用于反射激光束且受微振動與轉向控制系統控制轉向和微振動，通過可調光學鏡片轉向使得反射的激光束瞄準異物，通過可調光學鏡片微振動使得反射激光形成與異物形狀相對應的切割寬度、速度與方向的激光刀。上述裝置及方法精確切割異物、操作方便、重量輕。

技術領域

本發明涉及架空輸電線路上異物清除技術領域，更具體地，涉及一種基于鏡片微振與轉向控制的激光異物清除裝置及方法。

背景技術

電力系統的輸配電線路由于環境復雜，常受風箏、風箏線等飄浮型異物纏繞，以及樹枝等異物障礙，容易造成線路的絕緣問題，進而造成極大的安全隱患和經濟損失。傳統的清障手段依靠人工攀爬或采用吊車等大型可移動設備來進行人工清理，缺陷是操作麻煩，安全性差，耗費過多的人力物力，且適用范圍有限，在山區等復雜地形中難以實現。

在此背景下，激光的遠距離切割技術作為一種無接觸式的清障手段，具有更好的便捷性與安全性，開始在電網中逐漸發展并得以廣泛應用。

現有的激光異物清除器，通過云臺進行激光瞄準。云臺的使用，很大程度上加重了設備重量，原有裝置的重量大多在50kg左右，難以達到連續移動作業的便捷性要求。此外，云臺也存在控制不便的缺陷，需要人眼規劃激光的切割路徑，并作出人工轉向調整，在實際工程中無法做到平滑且高精度的切割控制。現有的云臺設備，運動速度靠檔位調節，速度固化，無法滿足實際情況下針對不同異物的清障使用，缺乏智能化、自動化。尤其在遇到線路隨風晃動等情況，云臺很難實現激光對于異物的晃動跟隨，切割效率低下。

另外，高功率激光的發射，全路徑無法封閉。現有激光清障技術缺乏在整個激光路徑中的異常侵入保護機制，在人員誤入激光作業范圍時，往往造成重大的人員傷害。

發明內容

本發明提供一種精確切割異物、操作方便、重量輕的基于鏡片微振與轉向控制的激光異物清除裝置及方法。

根據本發明的一個方面，提供一種基于鏡片微振與轉向控制的激光異物清除裝置，包括激光發射裝置，可調光學鏡片和微振動與轉向控制系統，所述激光發射裝置發射激光束，所述可調光學鏡片用于反射激光束且受微振動與轉向控制系統控制轉向和微振動，通過可調光學鏡片轉向使得反射的激光束瞄準異物，通過可調光學鏡片微振動使得反射激光形成與異物形狀相對應的切割寬度、速度與方向的激光刀。

進一步的，所述可調光學鏡片包括固定鏡片和活動鏡片，所述固定鏡片反射激光束到活動鏡片，活動鏡片根據受微振動與轉向控制系統指令二維轉向和微振動。

進一步的，所述微振動與轉向控制系統包括壓電陶瓷堆疊制動器或微動電機或電磁諧振電路。

進一步的，還包括測距與圖像識別系統，通過光信號的傳輸識別可調光學鏡片與異物之間的距離，通過圖像識別方法獲得異物輪廓信息。

進一步的，還包括數據處理控制模塊，根據測距與圖像識別系統識別的可調光學鏡片與異物之間的距離和異物輪廓信息輸出可調光學鏡片的振動角度、振動頻率、切割路徑、二維轉向調整的控制指令給微振動與轉向控制系統。

進一步的，所述數據處理控制模塊根據激光工作區域的圖像的瞬時變化率判斷是否有人誤入激光工作區域，當有人誤入激光工作區域，發送閉鎖指令給激光發射裝置及微振動與轉向控制系統。

進一步的，所述數據處理控制模塊還根據異物形狀規劃切割路徑，所述切割路徑包括直線路經和點陣曲線路徑。

進一步的，還包括電源模塊，為激光發射裝置，可調光學鏡片和微振動與轉向控制系統供電。

根據本發明的另一方面，提供一種基于鏡片微振與轉向控制的激光異物清除方法，包括：

通過激光發生裝置發射激光束；