CN105242392B - 一种用于架空线路异物激光远程清除的瞄准装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于架空线路异物激光远程清除的瞄准装置及其方法，装置包括可调焦长焦摄像机、滤光片、半反半透镜、反射镜、精密电动云台和主控制器；具体方法如下：(A)可调焦长焦摄像机采集入射的可见光，通过调节焦距，将红外激光光斑所在位置一直保持在可调焦长焦摄像机视野中央；(B)主控制器控制精密电动云台转动，即可带动反射镜转动；(C)当远程异物目标处于动态时，主控制器通过图像算法实时计算出远程异物目标的动向，并通过闭环控制算法实时控制精密电动云台跟随转动，从而实现光束始终跟踪瞄准远程异物目标。本发明能够精确瞄准远程异物，并且能够持续跟踪瞄准动态的异物。

Description

一种用于架空线路异物激光远程清除的瞄准装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种用于架空线路异物激光远程清除的瞄准装置及其方法，属于输变电技术领域。

背景技术

目前，输配电线路绝大部分是由无绝缘层保护的裸金属线通过杆塔架设在空中，但是，风筝、风筝线、塑料布、广告布等漂浮性异物很容易吹落到裸露的金属导线上，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。

传统的清除输电线路上的异物采用等电位带电作业处理或者停电处理，普遍具有作业程序复杂、作业时间长、人员体力消耗大、作业安全风险高、人力物力消耗大等问题。采用红外激光远程清除架空输电线路异物是一种新的清除方法，这种方法通过在地面发射一束激光到空中的异物目标，通过光热作用将架空线路上的漂浮型异物熔断、灼烧损毁或掉落，是一种安全、方便、快捷的清除方式。然而由于红外激光对人眼不可见，异物目标距离较远，依靠传统的枪械瞄准原理精确瞄准目标比较困难，尤其是对动态的异物目标很难持续跟踪瞄准，难以起到远程异物清除应有的作用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种用于架空线路异物激光远程清除的瞄准装置及其方法，能够精确瞄准远程异物，并且能够持续跟踪瞄准动态的异物。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的一种用于架空线路异物激光远程清除的瞄准装置，包括与光轴线垂直放置的可调焦长焦摄像机、放置在可调焦长焦摄像机镜头前面的滤光片、半反半透镜、放置在光轴线末端的反射镜、可在两个维度上旋转用于控制激光输出方向的精密电动云台和用于控制精密电动云台转动的主控制器；反射镜固定在精密电动云台的前面；可调焦长焦摄像机的镜头面对准半反半透镜的反射面中心；半反半透镜放置在红外激光光路上，且与光轴线成45度放置；可调焦长焦摄像机的输出端通过数据线连接到主控制器，主控制器的输出端通过控制线连接到精密电动云台。

本发明还包括设置在可调焦长焦摄像机镜头外围的辅助光源，所述辅助光源的光轴与可调焦长焦摄像机的光轴同向，辅助光源发出的光通过半反半透镜和反射镜反射出去。

上述可调焦长焦摄像机的镜头面也可以平行于光轴线，在所述镜头面设有一片可将光线反射进入可调焦长焦摄像机镜头的发射镜。

本发明的瞄准装置的瞄准方法，具体包括以下几个步骤：

(A)所述可调焦长焦摄像机采集入射的可见光，可观察到红外激光光斑所在位置的物体图像，红外激光光斑所在位置一直保持在可调焦长焦摄像机视野中央；

(B)所述主控制器将可调焦长焦摄像机采集得到的图像显示在屏幕上，并控制精密电动云台转动，即可带动反射镜转动，从而改变红外激光出射方向和可调焦长焦摄像机视野；

(C)当远程异物目标处于动态时，所述主控制器通过对比采集到的每帧图像，计算图像中远程异物目标的移动方向，然后通过实时控制精密电动云台跟随转动，实现光束始终跟踪瞄准远程异物目标。

步骤(A)中，当光线较暗时，辅助光源发出辅助光，与红外激光同向输出到远程异物目标位置，用于增加亮度。

步骤(B)中，通过操作按钮或手柄控制精密电动云台转动。

本发明可以方便地将远距离的激光光斑所在位置精确定位，解决了由于激光光束对人眼和图像采集设备不可见带来的远程瞄准问题，同时，针对动态异物目标，本发明可以根据图像处理快速精确地控制激光光束方向，使光斑始终停留在异物目标所在位置，从而对动态异物目标实现激光清除。本发明激光光斑始终保持在图像视野中央，只要内部光路可靠，就不需担心偏离问题；光路中具有同轴可见光束或摄像机可见的近红外光，用来增加亮度，在光线较暗时帮助摄像机采集图像。

附图说明

图1为本发明的一种用于架空线路异物激光远程清除的瞄准装置结构示意图；

图中各标号：1、可调焦长焦摄像机，2、滤光片，3、半反半透镜，4、反射镜，5、精密电动云台，6、主控制器，7、辅助光源，8、控制线，9、远程异物目标，10、光轴线，11、可见光，12、辅助光，13、数据线。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图1，本发明的一种用于输电线路异物激光远程清除的瞄准装置，利用该装置，可以方便地对远程异物目标9进行观察和瞄准，具体包括可调焦长焦摄像机1、滤光片2、半反半透镜3、反射镜4、精密电动云台5、主控制器6、辅助光源7。

可调焦长焦摄像机1垂直光轴线10放置，镜头面对光轴10方向，也可以平行于红外光轴10放置，只需要再加一片发射镜即可；滤光片2放置在摄像机1的镜头前面；半反半透镜3放置在红外激光光路上，与光轴线10成45度放置；反射镜4放置光轴线10末端，与精密电动云台5固定；精密电动云台5放置在反射镜4后面；主控制器6通过控制线8连接到精密电动云台5，通过数据线13连接到可调焦长焦摄像机1；辅助光源7在摄像机1的镜头外围位置，其光轴与摄像机1的光轴同向，并且处于半反半透镜3和反射镜4的工作范围内。

半反半透镜3一面对红外激光高透，另一面对可见光高反；反射镜4对红外激光和可见光高反；滤光片2可以滤除红外光线，起到保护摄像机1，提高成像质量的功能。红外激光通过半反半透镜3出射到反射镜4，然后被反射出去照射到远程异物目标9，远程异物目标9表面反射的可见光或对摄像机CCD可见的光通过反射镜4反射到半反半透镜3的反射面，然后被反射到滤光片2，滤光片2滤除杂光和可能的高能红外光，允许对摄像机1可见的光进入摄像机1的镜头，从而使摄像机1采集到远程异物目标9图像。

精密电动云台5可以在两个维度上精确、快速地旋转，从而控制激光输出方向。

主控制器6通过摄像机1获得图像并显示，图像正中央位置为红外激光光斑所在位置，主控制器6可以控制精密电动云台5转动，从而带动激光光束和摄像机视野变化。

本发明的瞄准原理为：

红外激光光束10通过半反半透镜3对红外光高透的一面，射入反射镜4的反射面；反射镜4将红外光反射出去；由光路可逆原理，红外激光可以用过光路将激光发射到物体9表面，物体9表面反射的可见光也可以通过光路反射回来，因此红外激光光斑所在的物体9表面自然光可以通过反射镜反射到半反半透镜3对可见光高反的一面，半反半透镜3将可见光反射到滤光片2的位置；滤光片2滤除红外光，将可见光透射进入可调焦长焦摄像机1的镜头。由于可调焦长焦摄像机1的镜头中央与整个光路的光轴线完全重合，通过这种设计，可调焦长焦摄像机图像视野中央位置，一定是红外激光光斑所在的位置，通过调节电动云台5，可以改变摄像机图像视野，同时也改变了激光方向，从而实现图像看到哪里，激光就射向哪里的功能。

本发明的一种用于输电线路异物激光远程清除的瞄准方法，具体步骤如下：

(A)可调焦长焦摄像机1采集入射的可见光11，从而观察到红外激光光斑所在位置的物体图像，通过调节焦距，可以缩放视野、拉近拉远图像；得益于半反半透镜3和反射镜4的组合，红外激光光斑所在位置一直保持在可调焦长焦摄像机1视野中央；当光线较暗时，辅助光源7发出可辅助光12，与红外激光同向输出到远程异物目标9位置，增加亮度；

(B)主控制器6将可调焦长焦摄像机1采集得到的图像显示在屏幕上，通过操作按钮或手柄控制精密电动云台5转动，即可带动反射镜4转动，从而改变红外激光出射方向和摄像机视野；

(C)当远程异物目标9处于动态时，控制器6通过图像算法实时计算出远程异物目标9的动向，通过闭环控制算法实时控制精密电动云台5跟随转动，从而实现光束始终跟踪瞄准远程异物目标9的功能。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于架空线路异物激光远程清除的瞄准装置，其特征在于，包括与光轴线（10）垂直放置的可调焦长焦摄像机（1）、放置在可调焦长焦摄像机（1）镜头前面的滤光片（2）、半反半透镜（3）、放置在光轴线（10）末端的反射镜（4）、可在两个维度上旋转用于控制激光输出方向的精密电动云台（5）和用于控制精密电动云台（5）转动的主控制器（6）；

所述反射镜（4）固定在精密电动云台（5）的前面；

所述可调焦长焦摄像机（1）的镜头面对准半反半透镜（3）的反射面中心；

所述半反半透镜（3）放置在红外激光光路上，且与光轴线（10）成45度放置；

所述可调焦长焦摄像机（1）的输出端通过数据线（13）连接到主控制器（6），所述主控制器（6）的输出端通过控制线（8）连接到精密电动云台（5）。

2.根据权利要求1所述的用于架空线路异物激光远程清除的瞄准装置，其特征在于，

还包括设置在可调焦长焦摄像机（1）镜头外围的辅助光源（7），所述辅助光源（7）的光轴与可调焦长焦摄像机（1）的光轴平行，辅助光源（7）发出的光通过半反半透镜（3）和反射镜（4）反射出去。

3.根据权利要求1或2所述的用于架空线路异物激光远程清除的瞄准装置，其特征在于，

所述可调焦长焦摄像机（1）的镜头面平行于光轴线（10），在所述镜头面设有一片可将光线反射进入可调焦长焦摄像机（1）镜头的反射镜。

4.根据权利要求2所述瞄准装置的瞄准方法，其特征在于，具体包括以下几个步骤：

（A）所述可调焦长焦摄像机（1）采集入射的可见光（11），可观察到红外激光光斑所在位置的物体图像，红外激光光斑所在位置一直保持在可调焦长焦摄像机（1）视野中央；

（B）所述主控制器（6）将可调焦长焦摄像机（1）采集得到的图像显示在屏幕上，并控制精密电动云台（5）转动，即可带动反射镜（4）转动，从而改变红外激光出射方向和可调焦长焦摄像机（1）视野；

（C）当远程异物目标（9）处于动态时，所述主控制器（6）通过对比采集到的每帧图像，计算图像中远程异物目标（9）的移动方向，然后通过实时控制精密电动云台（5）跟随转动，实现光束始终跟踪瞄准远程异物目标（9）。

5.根据权利要求4所述瞄准装置的瞄准方法，其特征在于，步骤（A）中，当光线较暗时，辅助光源（7）发出辅助光（12），与红外激光同向输出到远程异物目标（9）位置，用于增加亮度。

6.根据权利要求4所述瞄准装置的瞄准方法，其特征在于，步骤（B）中，通过操作按钮或手柄控制精密电动云台（5）转动。