CN108616078A - 便携式输电线路异物远程激光清障器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种便携式输电线路异物远程激光清障器，包括机体、三角支架、CCD观瞄部件、激光扩束镜光束聚焦系统，机体上设有测距装置、激光器，机体上设有观瞄显示器，激光扩束镜光束聚焦系统与激光器在一条光路上；机体、三角支架之间设有高精度云台，高精度云台上设有水平旋转控制装置和俯仰控制装置，机体通过导线连接有遥控手柄。采用本发明技术方案的便携式输电线路异物远程激光清障器，在保证作用点功率的情况下，做到真正意义上的单人便携操作，功率转化效率高，激光产生的作用时间短，水平旋转控制装置和俯仰控制装置作为瞄准系统，可在地面将高能激光束精确投射到挂在高压输电线上的异物表面，将异物烧毁或切断。

Description

便携式输电线路异物远程激光清障器

技术领域

本发明涉及激光清障器技术领域，具体涉及一种便携式输电线路异物远程激光清障器。

背景技术

现有技术中，输电线路异物清除方式主要包括人工登高拆除、无人机喷火清除、绝缘斗臂车升空摘取等，而由于技术存在局限性，清除仪器距带电设备过近存在安全风险，或者作业耗时长、工作强度大、劳动风险高等不足。目前的激光电网少量投入适用的远程激光清障系统，利用传统的二氧化碳激光辐射原理，结构上激光管体积大，不经转化效率低，而且整机的重量也提到了40－50KG，激光光路能量发散高，作用距离只有120m，在实际运用过程中呈现效率低、能耗高、操作复杂、不便移动等诟病。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种便携式输电线路异物远程激光清障器，它通过先进的掺Yb：YAG光纤激光技术和激光扩束镜光束聚焦系统，在保证作用点功率的情况下，整机重量缩小到10kg，做到真正意义上的单人便携操作，不仅功率转化效率高，而且激光产生的作用时间短，利用激光方向性强，能量集中的优点，使作用距离达到了300m，通过设置高精度云台，高精度云台上设有水平旋转控制装置和俯仰控制装置作为瞄准系统，可在地面将高能激光束精确投射到挂在高压输电线上的异物表面，将异物烧毁或切断，安全、简便、可靠的实现对异物的清除。

基于此，本发明提出了一种便携式输电线路异物远程激光清障器，包括机体、三角支架，所述机体由三角支架支撑，所述机体上设有测距装置、激光器，还包括设置在机体上的CCD观瞄部件、激光扩束镜光束聚焦系统，所述机体上远离CCD观瞄部件一侧设有观瞄显示器，所述激光扩束镜光束聚焦系统与激光器在一条光路上；所述机体、三角支架之间设有高精度云台，所述高精度云台上设有水平旋转控制装置和俯仰控制装置，所述高精度云台底部与三角支架可拆卸连接；所述机体通过导线连接有遥控手柄。

作为优选方案，所述测距装置为半导体测距机。

作为优选方案，所述激光器为光纤激光器。

作为优选方案，所述CCD观瞄部件由CCD摄像机和红外成像系统组成。

作为优选方案，所述机体顶部设有红外补光灯。

作为优选方案，所述水平旋转控制装置包括蜗轮蜗杆传动装置和连接架，所述俯仰控制装置包括齿轮啮合传动装置，所述机体底部设有架杆，所述架杆两端设有内部侧凸板，所述连接架包括竖轴和竖轴顶部的外部侧凸板，所述高精度云台相对立的一侧分别设有水平调节把手和俯仰调节手轮，所述蜗轮蜗杆传动装置包括主动蜗杆和从动涡轮，所述水平调节把手与主动蜗杆传动连接，所述从动涡轮与竖轴键连接；所述外部侧凸板上设有滚动轴承，所述内部侧凸板上设有内齿轮槽，所述齿轮啮合传动装置包括主动齿轮和从动齿轮，所述俯仰调节手轮连接有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮相啮合，所述从动齿轮上设有传动轴，所述传动轴与滚动轴承内径相适应，所述传动轴上设有与内齿轮槽相配合的外齿轮。

作为优选方案，两侧所述外部侧凸板之间的平底板上设有凸块，所述凸块上设有弧形槽，所述内部侧凸板底部设有与弧形槽弧度相适应的弧形面。

作为优选方案，所述高精度云台底部设有插柱，所述三角支架顶部设有柱槽，所述插柱插在柱槽内通过固定螺栓固定。

作为优选方案，所述从动涡轮底部设有推力轴承。

作为优选方案，所述俯仰调节手轮、主动齿轮均设有两个，所述从动齿轮两端分别与两个主动齿轮相啮合。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、本装置的激光器为光纤激光器，激光扩束镜光束聚焦系统与激光器在一条光路上，通过先进的掺Yb：YAG光纤激光技术和激光扩束镜光束聚焦系统，在保证作用点功率的情况下，整机重量缩小到10kg，而且高精度云台底部与三角支架可拆卸连接，做到真正意义上的单人便携操作，不仅功率转化效率高，而且激光产生的作用时间短，利用激光方向性强，能量集中的优点，使作用距离达到了300m，通过设置高精度云台，高精度云台上设有水平旋转控制装置和俯仰控制装置作为瞄准系统，可在地面将高能激光束精确投射到挂在高压输电线上的异物表面，将异物烧毁或切断，安全、简便、可靠的实现对异物的清除。

2、通过采用半导体测距机对目标进行测距，半导体测距机具有功耗低，系统体积、重量小的显著特点。

3、光纤激光器产生的不可见连续激光束，经过激光扩束镜光束聚焦系统智能聚焦汇聚，保证被作用位置的光斑直径最小，激光穿透过程中能量损失小，目标汇聚点能量达到最高。采用掺Yb：YAG光纤激光器，增益介质吸收带宽，无需对激光器4进行加热或制冷，具有无准备时间，即开即用的鲜明特点。激光器4的光束质量好，能够使得在同样的系统体积重量的情况下，光斑的汇聚效果达最好具有光电转换效率高、光束质量好等显著特点。

4、CCD观瞄部件由CCD摄像机和红外成像系统组成，具有白天、晚上都可以观瞄目标的功能。系统的倍率高，可保证目标在视场内的合适大小和好的清晰度，便于快速搜索、精准烧毁被清除物体。

5、雾、水气、雨雪等恶劣海洋气象环境会严重影响CCD摄像机和红外成像系统的图像质量，主要表现在图像对比度下降，远处目标模糊不清，难以分辨。从而影响对周围态势的感知能力，红外补光灯的设置能够提高红外成像系统的图像质量。

附图说明

图1为本发明实施例中便携式输电线路异物远程激光清障器的其中一个视角的结构示意图。

图2为本发明实施例中便携式输电线路异物远程激光清障器的其中一个视角的结构示意图。

图3为本发明实施例中便携式输电线路异物远程激光清障器的其中一个视角的结构示意图。

图4为本发明实施例中水平旋转控制装置和俯仰控制装置结构的结构示意图。

图5为图4中A向视图。

图6为图5中I部的局部放大视图。

图7为本发明实施例中插柱与柱槽连接方式结构示意图。

图中：1、机体；2、三角支架；3、测距装置；4、激光器；5、CCD观瞄部件；6、观瞄显示器；7、高精度云台；8、遥控手柄；9、红外补光灯；10、连接架；11、架杆；12、内部侧凸板；13、竖轴；14、外部侧凸板；15、水平调节把手；16、俯仰调节手轮；17、主动蜗杆；18、从动涡轮；19、滚动轴承；20、内齿轮槽；21、主动齿轮；22、从动齿轮；23、传动轴；24、外齿轮；25、平底板；26、凸块；27、弧形槽；28、插柱；29、柱槽；30、固定螺栓；31、推力轴承。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图7所示，本实施例提供一种便携式输电线路异物远程激光清障器，主体结构包括机体1、三角支架2，所述机体1由三角支架2支撑，所述机体1上设有测距装置3、激光器4，测距装置3用于对输电线路异物目标进行测距，激光器4用于发射激光。还包括设置在机体1上的CCD观瞄部件5、激光扩束镜光束聚焦系统，所述机体1上远离CCD观瞄部件5一侧设有观瞄显示器6，所述激光扩束镜光束聚焦系统与激光器4在一条光路上，CCD观瞄部件5采用补偿激光发射光轴与瞄准光轴的空间相对位置，形成瞄准分划线，以及采用低功率输出进行瞄准，指示打击位置，可保证大功率发射攻击的精确性，达到满意的攻击效果。具有白天、晚上都可以观瞄目标的功能。系统的倍率高，可保证目标在视场内的合适大小和好的清晰度，便于快速搜索、精准烧毁被清除物体。所述机体1、三角支架2之间设有高精度云台7，所述高精度云台7上设有水平旋转控制装置和俯仰控制装置，水平旋转控制装置和俯仰控制装置，能够对机体1进行位置调节，调节后可在地面将高能激光束精确投射到挂在高压输电线上的异物表面，将异物烧毁或切断，安全、简便、可靠的实现对异物的清除。所述高精度云台7底部与三角支架2可拆卸连接，高精度云台7底部与三角支架2可拆卸连接，做到真正意义上的单人便携操作；所述机体1通过导线连接有遥控手柄8，遥控手柄8用来控制激光束，采用遥控手柄8进行操控使用，直到可在移动终端上观察到清晰的目标头像，具有使用方便，在进行按键操作时，不会影响观瞄、激光作业的效果。本装置的内部采用高储能体积比的锂离子电池组。具备主加热功能，在极地带能够正常放电，释放超过10A的大电流。

具体地，所述测距装置3为半导体测距机。采用半导体测距机对目标进行测距。半导体测距机具有功耗低，系统体积、重量小的显著特点。

在本实例中，所述激光器4为光纤激光器。光纤激光器产生的不可见连续激光束，经过激光扩束镜光束聚焦系统智能聚焦汇聚，保证被作用位置的光斑直径最小，激光穿透过程中能量损失小，目标汇聚点能量达到最高。采用掺Yb：YAG光纤激光器，增益介质吸收带宽，无需对激光器4进行加热或制冷，具有无准备时间，即开即用的鲜明特点。激光器4的光束质量好，能够使得在同样的系统体积重量的情况下，光斑的汇聚效果达最好具有光电转换效率高、光束质量好等显著特点。

其中，所述CCD观瞄部件5由CCD摄像机和红外成像系统组成。具有白天、晚上都可以观瞄目标的功能。系统的倍率高，可保证目标在视场内的合适大小和好的清晰度，便于快速搜索、精准烧毁被清除物体。

进一步地，所述机体1顶部设有红外补光灯9。雾、水气、雨雪等恶劣海洋气象环境会严重影响CCD摄像机和红外成像系统的图像质量，主要表现在图像对比度下降，远处目标模糊不清，难以分辨。从而影响对周围态势的感知能力，红外补光灯9的设置能够提高红外成像系统的图像质量。

优选地，所述水平旋转控制装置包括蜗轮蜗杆传动装置和连接架10，所述俯仰控制装置包括齿轮啮合传动装置，所述机体1底部设有架杆11，所述架杆11两端设有内部侧凸板12，所述连接架10包括竖轴13和竖轴13顶部的外部侧凸板14，所述高精度云台7相对立的一侧分别设有水平调节把手15和俯仰调节手轮16，所述蜗轮蜗杆传动装置包括主动蜗杆17和从动涡轮18，所述水平调节把手15与主动蜗杆17传动连接，所述从动涡轮18与竖轴13键连接；水平调节把手15的转动能够带动主动蜗杆17的转动，主动蜗杆17与从动涡轮18的传动连接能够带动从动涡轮18的转动，从动涡轮18与竖轴13键连接，从动涡轮18的转动带动竖轴13的水平转动，连接架10与机体1底部的架杆11是连接在一起的，连接架10转动时架杆11也会水平转动，架杆11的水平转动带动机体1的水平转动，从而完成整个水平旋转调节过程。

此外，所述外部侧凸板14上设有滚动轴承19，所述内部侧凸板12上设有内齿轮槽20，所述齿轮啮合传动装置包括主动齿轮21和从动齿轮22，所述俯仰调节手轮16连接有主动齿轮21，所述主动齿轮21与从动齿轮22相啮合，所述从动齿轮22上设有传动轴23，所述传动轴23与滚动轴承19内径相适应，所述传动轴23上设有与内齿轮槽20相配合的外齿轮24，俯仰调节手轮16连接有主动齿轮21，俯仰调节手轮16转动带动主动齿轮21转动，主动齿轮21转动带动从动齿轮22、传动轴23转动，传动轴23上设有与内齿轮槽20相配合的外齿轮24，外齿轮24会带着内部侧凸板12竖直转动，内部侧凸板12竖直转动也就是机体1底部的架杆11竖直转动，机体1底部的架杆11竖直转动也就是机体1的竖直转动，从而完成整个俯仰调节过程。

进一步地，两侧所述外部侧凸板14之间的平底板25上设有凸块26，所述凸块26上设有弧形槽27，所述内部侧凸板12底部设有与弧形槽27弧度相适应的弧形面。外齿轮24会带着内部侧凸板12竖直转动时，内部侧凸板12底部的弧形面沿着凸块26上的弧形槽27相对滑动，凸块26能够对内部侧凸板12起到一定的导向和支撑作用。

具体地，所述高精度云台7底部设有插柱28，所述三角支架2顶部设有柱槽29，所述插柱28插在柱槽29内通过固定螺栓30固定。插柱28与柱槽29的插接实现了高精度云台7底部与三角支架2的可拆卸连接，插柱28插在柱槽29内后通过固定螺栓30固定。

在本实施例中，所述从动涡轮18底部设有推力轴承31，推力轴承能够对从动涡轮18进行支撑，保证从动涡轮18平稳运行转动。

优选地，所述俯仰调节手轮16、主动齿轮21均设有两个，所述从动齿轮22两端分别与两个主动齿轮21相啮合，旋拧两个俯仰调节手轮均能进行俯仰调节，从动齿轮22设置在两个主动齿轮21之间，两个主动齿轮21能够将从动齿轮22很好的进行限位，避免从动齿轮22与主动齿轮21之间发生脱离。

采用本发明实施例的便携式输电线路异物远程激光清障器，本装置的激光器4为光纤激光器，激光扩束镜光束聚焦系统与激光器4在一条光路上，通过先进的掺Yb：YAG光纤激光技术和激光扩束镜光束聚焦系统，在保证作用点功率的情况下，整机重量缩小到10kg，而且高精度云台7底部与三角支架2可拆卸连接，做到真正意义上的单人便携操作，不仅功率转化效率高，而且激光产生的作用时间短，利用激光方向性强，能量集中的优点，使作用距离达到了300m，通过设置高精度云台7，高精度云台7上设有水平旋转控制装置和俯仰控制装置作为瞄准系统，可在地面将高能激光束精确投射到挂在高压输电线上的异物表面，将异物烧毁或切断，安全、简便、可靠的实现对异物的清除。

综上所述，本发明所述的便携式输电线路异物远程激光清障器，主体结构包括机体1、三角支架2，所述机体1由三角支架2支撑，所述机体1上设有测距装置3、激光器4，所述测距装置3为半导体测距机。所述激光器4为光纤激光器。本装置还包括设置在机体1上的CCD观瞄部件5、激光扩束镜光束聚焦系统，所述CCD观瞄部件5由CCD摄像机和红外成像系统组成，所述机体1顶部设有红外补光灯9，所述机体1上远离CCD观瞄部件5一侧设有观瞄显示器6，所述激光扩束镜光束聚焦系统与激光器4在一条光路上；所述机体1、三角支架2之间设有高精度云台7，所述高精度云台7上设有水平旋转控制装置和俯仰控制装置，所述水平旋转控制装置包括蜗轮蜗杆传动装置和连接架10，所述俯仰控制装置包括齿轮啮合传动装置，所述机体1底部设有架杆11，所述架杆11两端设有内部侧凸板12，所述连接架10包括竖轴13和竖轴13顶部的外部侧凸板14，所述高精度云台7相对立的一侧分别设有水平调节把手15和俯仰调节手轮16，所述蜗轮蜗杆传动装置包括主动蜗杆17和从动涡轮18，所述水平调节把手15与主动蜗杆17传动连接，所述从动涡轮18与竖轴13键连接；所述外部侧凸板14上设有滚动轴承19，所述内部侧凸板12上设有内齿轮槽20，所述齿轮啮合传动装置包括主动齿轮21和从动齿轮22，所述俯仰调节手轮16连接有主动齿轮21，所述主动齿轮21与从动齿轮22相啮合，所述从动齿轮22上设有传动轴23，所述传动轴23与滚动轴承19内径相适应，所述传动轴23上设有与内齿轮槽20相配合的外齿轮24。两侧所述外部侧凸板14之间的平底板25上设有凸块26所述凸块26上设有弧形槽27所述内部侧凸板12底部设有与弧形槽27弧度相适应的弧形面。所述高精度云台7底部与三角支架2可拆卸连接；所述高精度云台7底部设有插柱28，所述三角支架2顶部设有柱槽29，所述插柱28插在柱槽29内通过固定螺栓30固定。所述机体1通过导线连接有遥控手柄8，所述从动涡轮18底部设有推力轴承31，所述俯仰调节手轮16、主动齿轮21均设有两个，所述从动齿轮22两端分别与两个主动齿轮21相啮合。

通过设置高精度云台7，高精度云台7上设有水平旋转控制装置和俯仰控制装置作为瞄准系统进行瞄准，使用测距机测出目标的距离，然后通过内置计算机进行参数计算，根据参数调整激光扩束镜光束聚焦系统，将光纤激光器的发射的激光汇聚到目标位置。其优点在于，在整个射程内只有大气对激光能量进行衰减，不会因为激光束散角的扩大造成激光能量的衰减，而传统的二氧化碳激光器4，它的转换效率不如使用光纤激光器高。没有变焦系统的，所以传统的二氧化碳激光器4的激光束散角逐步扩大的，所以它的特点就是离激光器4越近能量越集中，越远能量越分散。本装置通过采用光纤激光器，转换效率更高，所以整个产品体积比它小巧，其次是我们采用了激光扩束镜光束聚焦系统，这样就不会因为距离的增加而造成激光束散角的扩大，在整个射程内只有大气对激光能量进行衰减。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种便携式输电线路异物远程激光清障器，包括机体(1)、三角支架(2)，所述机体(1)由三角支架(2)支撑，所述机体(1)上设有测距装置(3)、激光器(4)，其特征在于：还包括设置在机体(1)上的CCD观瞄部件(5)、激光扩束镜光束聚焦系统，所述机体(1)上远离CCD观瞄部件(5)一侧设有观瞄显示器(6)，所述激光扩束镜光束聚焦系统与激光器(4)在一条光路上；所述机体(1)、三角支架(2)之间设有高精度云台(7)，所述高精度云台(7)上设有水平旋转控制装置和俯仰控制装置，所述高精度云台(7)底部与三角支架(2)可拆卸连接；所述机体(1)通过导线连接有遥控手柄(8)。

2.根据权利要求1所述便携式输电线路异物远程激光清障器，其特征在于：所述测距装置(3)为半导体测距机。

3.根据权利要求1所述便携式输电线路异物远程激光清障器，其特征在于：所述激光器(4)为光纤激光器。

4.根据权利要求1所述便携式输电线路异物远程激光清障器，其特征在于：所述CCD观瞄部件(5)由CCD摄像机和红外成像系统组成。

5.根据权利要求4所述便携式输电线路异物远程激光清障器，其特征在于：所述机体(1)顶部设有红外补光灯(9)。

6.根据权利要求1所述便携式输电线路异物远程激光清障器，其特征在于：所述水平旋转控制装置包括蜗轮蜗杆传动装置和连接架(10)，所述俯仰控制装置包括齿轮啮合传动装置，所述机体(1)底部设有架杆(11)，所述架杆(11)两端设有内部侧凸板(12)，所述连接架(10)包括竖轴(13)和竖轴(13)顶部的外部侧凸板(14)，所述高精度云台(7)相对立的一侧分别设有水平调节把手(15)和俯仰调节手轮(16)，所述蜗轮蜗杆传动装置包括主动蜗杆(17)和从动涡轮(18)，所述水平调节把手(15)与主动蜗杆(17)传动连接，所述从动涡轮(18)与竖轴(13)键连接；所述外部侧凸板(14)上设有滚动轴承(19)，所述内部侧凸板(12)上设有内齿轮槽(20)，所述齿轮啮合传动装置包括主动齿轮(21)和从动齿轮(22)，所述俯仰调节手轮(16)连接有主动齿轮(21)，所述主动齿轮(21)与从动齿轮(22)相啮合，所述从动齿轮(22)上设有传动轴(23)，所述传动轴(23)与滚动轴承(19)内径相适应，所述传动轴(23)上设有与内齿轮槽(20)相配合的外齿轮(24)。

7.根据权利要求6所述便携式输电线路异物远程激光清障器，其特征在于：两侧所述外部侧凸板(14)之间的平底板(25)上设有凸块(26)，所述凸块(26)上设有弧形槽(27)，所述内部侧凸板(12)底部设有与弧形槽(27)弧度相适应的弧形面。

8.根据权利要求1所述便携式输电线路异物远程激光清障器，其特征在于：所述高精度云台(7)底部设有插柱(28)，所述三角支架(2)顶部设有柱槽(29)，所述插柱(28)插在柱槽(29)内通过固定螺栓(30)固定。

9.根据权利要求6所述便携式输电线路异物远程激光清障器，其特征在于：所述从动涡轮(18)底部设有推力轴承(31)。

10.根据权利要求6所述便携式输电线路异物远程激光清障器，其特征在于：所述俯仰调节手轮(16)、主动齿轮(21)均设有两个，所述从动齿轮(22)两端分别与两个主动齿轮(21)相啮合。