一种用于架空线的全自动激光清障系统及方法与流程

本发明涉及架空线清障领域，具体涉及一种用于架空线的全自动激光清障系统及方法。

背景技术：

架空线路主要指架空明线,架设在地面之上，是用绝缘子将输电导线固定在直立于地面的杆塔上以传输电能的输电线路，因架空线路直接裸露在空气中，风筝、塑料布、塑料袋、风筝线等漂浮物容易吹落到架空线上，一旦此类漂浮性的异物受雨、雪、露浸湿，极易造成金属导线相间短路、单相接地等故障，从而导致输配电线路的跳闸或线路损毁，甚至垂落到人畜可接触位置的异物，则有可能造成人畜伤亡，因此，及时清理输电线路上的异物对于供电安全十分重要，但由于安装地面异形、架空线远离地面等限制，给清除异物带来很大的困难，传统的清障方法是工人们通过攀爬杆塔在架空线上安装爬行装置，爬行装置在架空线上移动清除异物，但由于攀爬危险性较大、作业时间长、操作复杂、成本高、效果不佳等诸多缺陷，所以这种清障方法在慢慢被淘汰，取而待之的是采用激光器进行清障，工作人员只需在地面上开启和移动激光器，把激光对准架空线上的障碍物，待等到足够长时间障碍物就会燃烧或气化，从而消除障碍物，操作非常简单快捷，但对于较高的架空线和体积较小的障碍而言，人工移动激光对准困难，定位不精准，以致无法正常工作。

技术实现要素：

为了克服现有技术中架空线清障所遇到作业时间长、效果不佳、定位困难、作业风险高等问题，本发明提供一种用于架空线的全自动激光清障系统及方法，具体技术方案如下：

一种用于架空线的全自动激光清障系统，包括激光器本体、工业相机、控制器、显示屏、激光测距仪和动态聚焦系统，工业相机摄取待清障的架空线图像，架空线图像放大显示在显示屏上便于观察，激光测距仪测试出障碍物距离并把信号输送到控制器，控制器设有判断模块和控制模块，判断模块根据所摄取架空线图像信号判断架空线上障碍物的位置，激光器本体发出激光进入动态聚焦系统，控制模块控制动态聚焦系统把激光聚焦到障碍物，激光点燃障碍物，障碍物燃烧或气化。

作为本发明的一种优选方案，所述激光器本体包括安装在金属外壳内部的二氧化碳激光器、激光光束整形装置和可见光不可见光合束装置，二氧化碳激光器产生CO2激光进入激光光束整形装置，激光光束整形装置改变入射激光束的强度分布并输送到可见光不可见光合束装置，可见光不可见光合束装置把可见光加入激光中便于肉眼识别激光位置，动态聚焦系统把CO2激光聚焦于一点。

作为本发明的一种优选方案，还包括快反镜和反射镜，动态聚焦系统聚焦的激光经快反镜折射到反射镜，反射镜把激光反射45°出去

作为本发明的一种优选方案，所述二氧化碳激光器后面安装高压保护套，金属外壳后方设有供水进出的水管和供电源线穿入的线孔，金属外壳前方安装保护窗。

作为本发明的一种优选方案，所述激光光束整形装置包括壳体和两块倍数不同凹凸镜，两块凹凸镜分别安装在壳体的前后端。

作为本发明的一种优选方案，所述动态聚焦系统包括动态聚焦镜、凹面镜和非球面镜。

作为本发明的一种优选方案，还包括便于工业相机捕抓图像的瞄准器。

一种用于架空线的全自动激光清障方法，包括以下步聚，

⑴发现障碍物，工业相机摄取架空线的实时图像信号传输到控制器，控制器调取数据库中架空线正常无障碍物时的图像型号与实时图像信号进行对比，判断模块判断障碍物的方位，激光测距仪测试出障碍物离激光器本体的距离并传输信号到控制器；

⑵激光聚焦，二氧化碳激光器产生CO2激光，CO2激光依次经过激光光束整形装置、可见光不可见光合束装置、动态聚焦系统、快反镜、反射镜、保护窗发射到外部；

⑶定位，控制模块根据判断模块的判断结果和激光测距仪测试的距离，控制动态聚焦系统把激光聚焦移动扫射到障碍物上；

⑷清除，障碍物燃烧或气化。

本发明的有益效果：激光清障系统操作简单，工业相机摄取待清障的架空线图像经显示屏放大显示，无需攀爬工作，省时省力，判断模块判断障碍物的位置，激光测距仪测试出障碍物距离，控制模块控制动态聚焦系统聚焦到障碍物上，从而调节激光的照射位置，精确度非常高，适用于较高架空线、细小障碍物等情形，成本低廉，作业人员得到安全保障，实用性强，另外，激光器本体结构合理，二氧化碳激光器、激光光束整形装置、可见光不可见光合束装置、协同工作，发出高能远射程的CO2激光光束。

附图说明

图1是本发明系统的示意图；

图2是本发明激光光束整形装置的示意图；

图3是本发明动态聚焦系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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位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。

如图1所示，一种用于架空线的全自动激光清障系统，包括激光器本体1、工业相机2、控制器3、显示屏、激光测距仪4和动态聚焦系统5，工业相机2摄取待清障的架空线图像，架空线图像放大显示在显示屏上便于观察，激光测距仪4测试出障碍物离激光器本体1得距离并把距离信号输送到控制器3，控制器3为带有算法的计算机，控制器3设有判断模块和控制模块，判断模块根据所摄取架空线图像信号跟数据库中架空线无异物的图像信号进行比对判断，从而清楚知道架空线上障碍物的位置，激光器本体1发出激光进入动态聚焦系统5，控制模块根据工业相机摄取的架空线图像信号和激光测距仪4收集的距离信号控制动态聚焦系统5把激光聚焦到障碍物，激光点燃障碍物，障碍物燃烧或气化。

具体的，所述激光器本体1包括安装在金属外壳11内部的二氧化碳激光器12、激光光束整形装置13和可见光不可见光合束装置14，二氧化碳激光器产生CO2激光进入激光光束整形装置13，激光光束整形装置13包括壳体13a和两块倍数不同凹凸镜13b，两块凹凸镜13b分别安装在壳体13的前后端，激光光束整形装置13改变入射激光束的强度分布，调整它的相位分布以控制其传播特性，使其传播的更远，激光进入可见光不可见光合束装置14，可见光不可见光合束装置14把可见光加入激光中便于肉眼识别激光位置，人眼可看到激光的光路轨迹，动态聚焦系统5把CO2激光聚焦于一点。

为了获得更好的使用效果，全自动激光清障系统还包括快反镜6和反射镜7，动态聚焦系统5聚焦的激光经快反镜6折射到反射镜7，快反镜6由快速电机和反射镜组成，快速电机驱动反射镜快速震荡，把点照射的激光变化成面扫射，范围更广，反射镜7把激光反射45°出去。

具体的，所述二氧化碳激光器12后面安装高压保护套15，金属外壳11后方设有供水进出的水管16和供电源线穿入的线孔17，金属外壳11前方安装保护窗18，冷却水经水管16进入金属外壳11内部且位于二氧化碳激光器12后方，高压保护套15盖合二氧化碳激光器12防止冷却水直接接触二氧化碳激光器12的电源端，以防损坏，保护窗18防止异物进入金属外壳11内，损坏各部件。

具体的，动态聚焦系统5包括包括动态聚焦镜53、凹面镜51和非球面镜52，凹面镜51起聚光作用，非球面镜52可减少光学矫正镜片的象差，动态聚焦镜53对激光进行聚焦,控制模块具体控制动态聚焦镜53转动从而实现调节激光聚焦位置的目的，另外，全自动激光清障系统还包括还包括便于工业相机2捕抓图像的瞄准器8。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。