一种用于电力铁塔的高空强激光打孔装置的制作方法

本发明属于激光加工设备领域，尤其是涉及一种用于电力铁塔的高空强激光打孔装置。

背景技术：

近年来，随着国民经济的快速增长，电力行业发展迅速，推动了电力铁塔行业的快速发展。电力铁塔作为架空线路的支撑点，其结构特点是各种塔型均属空间桁架结构，杆件主要由单根等边角钢或组合角钢组成，杆件连接采用粗制螺栓，靠螺栓受剪力连接，整个塔大部分由角钢、连接钢板和螺栓组成。在电力高塔的安装和现场维修中，由于螺栓孔设计及机械加工精度的原因，经常会在安装时发现杆件或板材上的孔位安装错位的情况，需要现场重新打孔或修孔。目前，在高空上传统的金属板材切割打孔方法，需携带众多设备登高作业，且设备笨重，不易携带，打孔精度差，打孔效率低，危险系数高，易发生安全事故。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于电力铁塔的高空强激光打孔装置，以解决电力铁塔高空打孔时设备笨重、不易携带、打孔精度差、打孔效率低、危险系数高、易发生安全事故等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于电力铁塔的高空强激光打孔装置，包括激光切割装置、传输线缆、光纤激光器、控制系统和保护气装置，所述激光切割装置包括激光切割头、三维运动控制机构、防护罩、视觉采集装置和固定装置，所述激光切割装置为矩形框架结构，所述矩形框架结构的四周设有防护罩，底部通过所述固定装置安装在电力铁塔的角铁上，所述激光切割装置的内部设有三维运动控制机构，所述三维运动控制机构的一侧固定安装所述激光切割头和所述视觉采集装置，所述三维运动控制机构内设置的电机和所述视觉采集装置均通过传输线缆信号连接至所述控制系统，所述控制系统与所述光纤激光器、所述保护气装置分别信号连接。

进一步的，所述三维运动控制机构包括第一电机模组、第二电机模组和第三电机模组，所述第一电机模组包括第一电机、第一导轨、第一动子座、第四导轨和第四动子座，所述第一导轨和第四导轨通过连接杆连接，且分别安装在所述激光切割装置底部的两侧，所述第一导轨的一侧固定连接至第一电机，所述第一导轨顶部滑动连接第一动子座，所述第四导轨顶部滑动连接第四动子座，所述第二电机模组包括第二电机、第二导轨和第二动子座，所述第二导轨底部的两端分别与所述第一动子座、所述第四动子座固定连接，所述第二导轨的一侧固定连接至所述第二电机，顶部与所述第二动子座滑动连接，所述第三电机模组包括第三电机、第三导轨和第三动子座，所述第三导轨的上方安装所述第三电机，一侧固定连接至所述第二动子座，另一侧与所述第三动子座固定连接，所述第三动子座的一侧安装所述视觉采集装置，下方固定安装所述激光切割头；所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机均通过传输线缆与控制系统连接，所述控制系统分别信号连接至所述光纤激光器和所述保护气装置。

进一步的，所述防护罩由透明且耐高温的材料制成。

进一步的，所述视觉采集装置为工业相机。

进一步的，所述固定装置包括第一固定板和第二固定板，所述第一固定板上设有滑道，所述第二固定板上设有用于插入所述滑道的螺栓，所述第一固定板和所述第二固定板的下方均设有磁铁。

进一步的，所述控制系统是单片机或笔记本电脑。

进一步的，所述传输线缆内包含有运动控制电路线缆、保护气路和光纤。

进一步的，所述保护气装置内存储保护性气体。

进一步的，所述保护性气体为高压氮气。

相对于现有技术，本发明所述的用于电力铁塔的高空强激光打孔装置具有以下优势：

(1)本发明所述的用于电力铁塔的高空强激光打孔装置，可固定于高空电力铁塔上，利用远距离传输高功率激光，实现远程高硬度和韧性的金属板材的切割打孔技术，提高作业效率，减少携带设备，保证作业人员安全。

(2)本发明所述的用于电力铁塔的高空强激光打孔装置，激光切割装置的激光切割头固定于三维运动控制机构上，实现激光切割头的三维运动，实现切割打孔的功能。

(3)本发明所述的用于电力铁塔的高空强激光打孔装置，设置的防护罩，为切割作业提供保护，防止切割的高温金属火花飞溅或激光的反射和折射伤及作业人员。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的用于电力铁塔的高空强激光打孔装置的外观结构示意图；

图2为本发明实施例所述的激光切割装置的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的固定装置和角铁的连接示意图。

附图标记说明：

1-激光切割装置；11-激光切割头；12-三维运动控制机构；121-第一电机；122-第一导轨；123-第一动子座；124-第二电机；125-第二导轨；126-第二动子座；127第三电机；128-第三导轨；129-第三动子座；1210-第四导轨；1211-第四动子座；13-防护罩；14-视觉采集装置；15-固定装置；151-第一固定板；1511-滑到；152-第二固定板；1521-螺栓；153-电磁铁；2-传输线缆；3-光纤激光器；4-控制系统；5-保护气装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种用于电力铁塔的高空强激光打孔装置，如图1至图3所示，包括激光切割装置1、传输线缆2、光纤激光器3、控制系统4和保护气装置5，所述激光切割装置1包括激光切割头11、三维运动控制机构12、防护罩13、视觉采集装置14和固定装置15，所述激光切割装置1为矩形框架结构，所述框架结构的四周设有防护罩13，底部通过所述固定装置15安装在电力铁塔的角铁6上，所述激光切割装置1的内部设有三维运动控制机构12，所述三维运动控制机构12的一侧固定安装所述激光切割头11和所述视觉采集装置14，所述三维运动控制机构12内设置的电机和所述视觉采集装置14均通过传输线缆2信号连接至所述控制系统4，所述控制系统4与所述光纤激光器3、所述保护气装置5信号连接，

光纤激光器3通过传输线缆2向激光切割装置1上发射强激光用于切割作业，控制系统4分别控制着激光切割装置1的切割状态、光纤激光器3的激光状态和保护气装置5的供气状态，保护气装置5在激光切割过程中提供气体保护。

所述三维运动控制机构12包括第一电机模组、第二电机模组和第三电机模组，所述第一电机模组包括第一电机121、第一导轨122、第一动子座123、第四导轨1210和第四动子座1211，所述第一导轨122和第四导轨1210通过连接杆连接，且分别安装在所述激光切割装置1底部的两侧，所述第一导轨122的一侧固定连接至第一电机121，所述第一导轨122顶部滑动连接第一动子座123，所述第四导轨1210顶部滑动连接第四动子座，所述第二电机模组包括第二电机124、第二导轨125和第二动子座126，所述第二导轨125底部的两端分别与所述第一动子座123、所述第四动子座1211固定连接，所述第二导轨125的一侧固定连接至所述第二电机124，顶部与所述第二动子座126滑动连接，所述第三电机模组包括第三电机127、第三导轨128和第三动子座129，所述第三导轨128的上方安装所述第三电机127，一侧固定连接至所述第二动子座126，另一侧与所述第三动子座129固定连接，所述第三动子座129的一侧安装所述视觉采集装置14，下方固定安装所述激光切割头11；所述第一电机121、所述第二电机124和所述第三电机127均通过传输线缆2与所述控制系统4连接，所述控制系统4与光纤激光器3、保护气装置5分别信号连接。

所述激光切割装置1的激光切割头11固定于三维运动控制机构上，实现激光切割头的三维运动，实现切割打孔的功能；所述防护罩13由透明且耐高温的材料制成。

激光切割头11采用具有准直、对焦、调节焦深功能的激光头，可用于切割金属板材。

防护罩13为切割作业提供保护，防止切割的高温金属火花飞溅或激光的反射和折射伤及作业人员。

视觉采集装置14为工业相机，所述视觉采集装置14实时监控切割状态并调整切割参数，实现切割过程优化。

所述固定装置15包括第一固定板151和第二固定板152，所述第一固定板151上设有滑道1511，所述第二固定板152上设有用于插入所述滑道1511的螺栓1521，所述第一固定板151和所述第二固定板152的下方均设有电磁铁。第一固定板151和第二固定板152底部的两个磁铁呈90°，分别吸附在角铁6的两个面上，第二固定板152的螺栓1521在滑道1511上调整好位置后通过螺母固定，保证整体吸附结构的稳定性。

所述视觉采集装置14为工业相机。

控制系统4是单片机或笔记本电脑。

所述控制系统4可以控制激光切割头运动路径、激光器出光功率和出光时间、保护气源的开关。

传输线缆2内包含有运动控制电路线缆、保护气路和光纤。

保护气装置5通过保护气路提供高压氮气或其它保护气体。

一种用于电力铁塔的高空强激光打孔装置的工作原理为：

第一固定板151和第二固定板152底部的两个磁铁呈90°，分别吸附在角铁6的两个面上，第二固定板152的螺栓1521在滑道1511上调整好位置后通过螺母固定，视觉采集装置14将采集到的信息实时发送到控制系统4，控制系统4通过控制三维运动控制机构12内的电机，使得激光切割头11对准带切割位置，控制系统控制光纤激光器3通过传输线缆2向激光切割装置1上发射强激光用于切割作业，控制系统4同时控制保护气装置5的供气状态，保护气装置5在激光切割过程中提供气体保护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。