CN112495946A - 基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及绝缘子清洗技术领域，更具体地，涉及一种基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗系统及其方法，包括以下步骤：S1.根据待清洗的支柱绝缘子的型号、电压等级在数据库中选择对应的型号、电压等级；S2.从数据库中调出对应的绝缘子三维立体模型并与实际支柱绝缘子相对应；S3.根据绝缘子三维立体模型提供对应的清洗参数；S4.通过图像采集模块采集支柱绝缘子表面图像，并通过测距模块进行实时测距聚焦；S5.根据清洗参数在激光机构上进行设置，使激光能量射出并进行清洗；S6.通过图像采集模块采集支柱绝缘子的表面图像并查看其上的污秽是否已清洗完毕，若是则结束清洗，否则执行步骤S2。本发明能够提高工作效率和清洗效率。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘子清洗技术领域，更具体地，涉及一种基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗系统及其方法。
背景技术
激光清洗以它快速、高效、无污染的特点逐步替代传统清洗方式，现有的激光清洗装置大多可以完成对绝缘子的清洗。但由于绝缘子类型过多，人工记录繁琐，且存在无法直观观察绝缘子表面清洗的情况，并常常由于绝缘子位置变化而出现聚焦不准确，存在清洗效率过低的现象。
公开号为CN106807693A的中国专利文献，公开了一种激光清理供电系统绝缘子的方法及设备，使用激光有序的对绝缘子表面进行照射扫描，使绝缘子表面的积污被剥离和冲击掉。
但上述方案无法根据不同类型的绝缘子选择合适的清洗方式。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗系统及其方法，能够根据不同类型的绝缘子选择合适的清洗方式，以及能够提高工作效率和清洗效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗方法，包括激光机构、支柱绝缘子数据库，所述支柱绝缘子数据库中包括支柱绝缘子的型号、电压等级、以及与型号、电压等级对应的绝缘子三维立体模型的数据，所述清洗方法包括以下步骤：
S1.根据待清洗的支柱绝缘子的型号、电压等级在所述支柱绝缘子数据库中选择对应的型号、电压等级；
S2.在步骤S1之后，从所述支柱绝缘子数据库中与型号、电压等级对应的绝缘子三维立体模型，并与所述待清洗的支柱绝缘子相对应，若确认对应，则执行步骤S3，否则返回步骤S1；
S3.所述支柱绝缘子数据库根据对应的绝缘子三维立体模型提供对应的清洗参数；
S4.在步骤S3之后，使用图像采集模块采集所述待清洗的支柱绝缘子表面图像，并通过测距模块进行实时测距聚焦，若完成聚焦，则执行步骤S5，否则重复执行步骤S4；
S5.根据所述步骤S3中的清洗参数在所述激光机构上进行设置，使激光能量射出至所述待清洗的支柱绝缘子上并进行清洗；
S6.在步骤S5之后，通过所述图像采集模块采集支柱绝缘子的表面图像并查看其上的污秽是否已清洗完毕，若是，则结束清洗，否则执行步骤S2。
本发明包括一种基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗方法，由于支柱绝缘子具有多种型号，每种型号的支柱绝缘子具有多种电压等级，且不同的型号、电压等级的支柱绝缘子具有不同的形状，因此对于不同型号、电压等级的支柱绝缘子需要选择不同的清洗参数对支柱绝缘子进行清洗，而通过在支柱绝缘子数据库中存入多个支柱绝缘子的型号、电压等级、以及对应的绝缘子三维立体模型，能够提高对激光清洗信息的存储效率；在支柱绝缘子数据库中找到对应的绝缘子三维立体模型后，再确认是否与待清洗的支柱绝缘子对应，然后根据该绝缘子三维立体模型提供对应的清洗参数并输入至激光机构中，使激光机构能够使用不同的清洗参数对不同类型的支柱绝缘子进行清洗；还有，设置图像采集模块能够获得支柱绝缘子表面的实时状况；再有，通过设置测距模块能够保证激光焦点始终在支柱绝缘子表面附近，提高清洗效率。
进一步地，所述支柱绝缘子数据库中的型号包括X-3、X-3C、X-4.5、ZA-6Y、ZA-6T、ZB-6Y、ZB-6T。
进一步地，所述支柱绝缘子数据库中的电压等级包括10kV、35kV、110kV、220kV。
进一步地，在步骤S3中，所述清洗参数包括能量密度、扫描速度、扫描线长、重复频率。
进一步地，所述能量密度的参数范围为0-4.2J/cm2，所述扫描速度的参数范围为0-5000mm/s，所述扫描线长的参数范围为5-10mm，所述重复频率的参数范围为1k-200kHz。
本发明还包括一种基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗系统，包括激光机构和与激光机构无线通信连接的远程客户端，所述远程客户端具有支柱绝缘子数据库，所述激光机构包括激光头和与激光头通信连接的激光主机，所述激光头上连接有驱动装置；所述激光头上设有控制模块和与控制模块通信连接的图像采集模块、测距模块。
优选地，所述测距模块包括顺次通信连接的光线发射单元、驱动单元、控制单元、滤波整流单元、信号放大单元、光电转换单元、光线接收单元，所述控制单元与控制模块通信连接。
优选地，所述图像采集模块位于所述测距模块的正下方。
优选地，所述激光头内还设有激光出射模块，所述激光出射模块与激光主机通信连接。
优选地，所述激光出射模块包括场镜和与场镜连接的激光振镜，还包括与所述激光振镜通信连接的QBH准直系统，所述QBH准直系统与激光主机通信连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在支柱绝缘子数据库中存入多个支柱绝缘子的型号、电压等级、以及对应的绝缘子三维立体模型，能够提高对激光清洗信息的存储效率；在支柱绝缘子数据库中根据对应的型号、电压等级找到对应的绝缘子三维立体模型，确认是否与待清洗的支柱绝缘子对应，再根据支柱绝缘子数据库提供对应的清洗参数输入至激光机构中，使激光机构能够使用不同的参数对不同类型的支柱绝缘子进行清洗；还有，设置图像采集模块能够获得支柱绝缘子表面的实时状况；再有，通过设置测距模块能够保证激光焦点始终在支柱绝缘子表面附近，提高清洗效率。
附图说明
图1为本发明一种基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗方法的流程图。
图2为本发明一种基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗系统的结构示意图。
图3为本发明测距模块的结构示意图。
图4为本发明激光头的结构示意图。
图5为本发明激光机构的结构示意图。
图示标记说明如下：
1-测距模块，2-图像采集模块，3-激光头，4-支柱，5-圆盘，6-旋转电机。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
如图1所示为本发明一种基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗方法的实施例，包括激光机构、支柱绝缘子数据库，支柱绝缘子数据库中包括支柱绝缘子的型号、电压等级、以及对应的绝缘子三维立体模型，清洗方法包括以下步骤：
S1.根据待清洗的支柱绝缘子的实际型号、电压等级在支柱绝缘子数据库中选取对应的型号、电压等级；
其中，支柱绝缘子数据库中的型号包括X-3、X-3C、X-4.5、ZA-6Y、ZA-6T、ZB-6Y、ZB-6T；支柱绝缘子数据库中的电压等级包括10kV、35kV、110kV、220kV。
S2.在步骤S1之后，从支柱绝缘子数据库中调出与型号、电压等级对应的绝缘子三维立体模型，并与待清洗的支柱绝缘子相对应，若待清洗的支柱绝缘子与该绝缘子三维立体模型一致，则执行步骤S3，否则返回步骤S1。
S3.支柱绝缘子数据库根据对应的绝缘子三维立体模型提供相对应的清洗参数；其中，清洗参数包括能量密度、扫描速度、扫描线长、重复频率；本实施例中能量密度的参数范围为0-4.2J/cm2，扫描速度的参数范围为0-5000mm/s，扫描线长的参数范围为5-10mm，重复频率的参数范围为1k-200kHz。
需要说明的是，不同型号的支柱绝缘子其形状各有不同；而对于相同型号的绝缘子，根据其电压等级的不同，其串片的片数也各不相同。因此，一个绝缘子三维立体模型对应一个型号以及一个电压等级，而一个绝缘子三维立体模型对应一份清洗参数，根据不同的绝缘子三维立体模型选择与其对应的清洗参数，能够防止支柱绝缘子在清洗过程中被破坏、或是清洗不到位的情况。
S4.在步骤S3之后，使用图像采集模块2采集待清洗的支柱绝缘子表面图像，并通过测距模块1进行实时测距聚焦，若完成聚焦，则执行步骤S5，否则重复执行步骤S4。
S5.根据步骤S3中对应的能量密度、扫描速度、扫描线长、重复频率在激光主机上进行同步设置，使激光头3射出激光能量至待清洗的支柱绝缘子上进行清洗；其中，激光主机功率设置为400W。
S6.在步骤S5之后，通过图像采集模块2采集支柱绝缘子的表面图像并查看支柱绝缘子表面的污秽是否已清洗完毕，若是，则结束清洗，否则执行步骤S2。
由于支柱绝缘子具有多种型号，每种型号的支柱绝缘子具有多种电压等级，且不同的型号、电压等级的支柱绝缘子具有不同的形状，因此对于不同型号、电压等级的支柱绝缘子需要选择不同的清洗参数对支柱绝缘子进行清洗，而通过在支柱绝缘子数据库中存入多个支柱绝缘子的型号、电压等级、以及对应的绝缘子三维立体模型，能够提高对激光清洗信息的存储效率；在支柱绝缘子数据库中找到对应的绝缘子三维立体模型后，再确认是否与待清洗的支柱绝缘子对应，然后根据该绝缘子三维立体模型提供对应的清洗参数并输入至激光机构中，使激光机构能够使用不同的清洗参数对不同类型的支柱绝缘子进行清洗；还有，设置图像采集模块2能够获得支柱绝缘子表面的实时状况；再有，通过设置测距模块1能够保证激光焦点始终在支柱绝缘子表面附近，提高清洗效率。
实施例2
如图2至图5所示为本发明一种基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗系统的实施例，包括激光机构和与激光机构无线通信连接的远程客户端，远程客户端具有支柱绝缘子数据库，支柱绝缘子数据库中包括支柱绝缘子的型号、电压等级、以及与型号、电压等级对应的绝缘子三维立体模型，其中，一个绝缘子三维立体模型对应一个型号以及一个电压等级；激光机构包括激光头3和与激光头3通信连接的激光主机，激光头3上连接有驱动装置；激光头3上设有控制模块和与控制模块通信连接的图像采集模块2、测距模块1。
如图5所示，本实施例中驱动装置包括旋转支柱4、圆盘5、电机6，圆盘5与旋转电机6的输出端连接，激光头3与圆盘5通过支柱4连接，通过旋转电机6带动圆盘5旋转从而实现激光头3的旋转。本实施例中图像采集模块2为摄像头，远程客户端为平板电脑或手机，摄像头与远程客户端无线通信连接；控制模块为无线控制卡，摄像头、测距模块1均与无线控制卡电连接，且无线控制卡选用OG-PS732-2无线控制卡，无线控制卡上电连接有电池组。
其中，如图3所示，测距模块1包括顺次通信连接的光线发射单元、驱动单元、控制单元、滤波整流单元、信号放大单元、光电转换单元、光线接收单元，控制单元与控制模块通信连接。本实施例中光线发射单元为红外发射器；驱动单元为驱动数码管；控制单元为控制卡；滤波整流单元为滤波整流器；信号放大单元为放大器芯片；光电转换单元为雪崩二极管；光线接收单元为感光芯片。具体地，红外发射器可选用VSMY2942RG红外发射器，驱动数码管可选用TMC429-LI驱动数码管，放大器芯片可选用RHD2000放大器芯片，滤波整流器可选用BPF24-403高性能滤波整流器，感光芯片可选用SC2232感光芯片。
还有，如图4所示，激光头3内还设有激光出射模块，激光出射模块与激光主机通信连接；激光出射模块位于摄像头的下方，摄像头位于测距模块1的正下方。其中，激光出射模块包括场镜和与场镜连接的激光振镜，还包括与激光振镜通信连接的QBH准直系统，QBH准直系统上设有激光接口，激光接口与激光主机通过全绝缘能量光纤连接。使用时，激光振镜的振镜幅度设置为100mm，速度设置为9000mm/s。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗方法，其特征在于，包括激光机构、支柱绝缘子数据库，所述支柱绝缘子数据库包括型号、电压等级、绝缘子三维立体模型，所述清洗方法包括以下步骤：
S1.根据待清洗的支柱绝缘子的型号、电压等级在所述支柱绝缘子数据库中选择对应的型号、电压等级；
S2.在步骤S1之后，从所述支柱绝缘子数据库中调出与型号、电压等级相对应的绝缘子三维立体模型，并与所述待清洗的支柱绝缘子进行对应，若确认对应，则执行步骤S3，否则返回步骤S1；
S3.所述支柱绝缘子数据库根据对应的绝缘子三维立体模型提供对应的清洗参数；
S4.在步骤S3之后，使用图像采集模块采集所述待清洗的支柱绝缘子表面图像，并通过测距模块进行实时测距聚焦，若完成聚焦，则执行步骤S5，否则重复执行步骤S4；
S5.根据所述步骤S3中的清洗参数在所述激光机构上进行设置，使激光能量射出至所述待清洗的支柱绝缘子上并进行清洗；
S6.在步骤S5之后，通过所述图像采集模块采集支柱绝缘子的表面图像并查看其上的污秽是否已清洗完毕，若是，则结束清洗，否则执行步骤S2。
2.根据权利要求1所述的基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗方法，其特征在于，所述支柱绝缘子数据库中的型号包括X-3、X-3C、X-4.5、ZA-6Y、ZA-6T、ZB-6Y、ZB-6T。
3.根据权利要求1所述的基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗方法，其特征在于，所述支柱绝缘子数据库中的电压等级包括10kV、35kV、110kV、220kV。
4.根据权利要求1所述的基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗方法，其特征在于，在步骤S3中，所述清洗参数包括能量密度、扫描速度、扫描线长、重复频率。
5.根据权利要求4所述的基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗方法，其特征在于，所述能量密度的参数范围为0-4.2J/cm2，所述扫描速度的参数范围为0-5000mm/s，所述扫描线长的参数范围为5-10mm，所述重复频率的参数范围为1k-200kHz。
6.一种应用于权利要求1至5任一项所述的基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗系统，其特征在于，包括激光机构和与激光机构无线通信连接的远程客户端，所述远程客户端具有支柱绝缘子数据库，所述激光机构包括激光头和与激光头通信连接的激光主机，所述激光头上连接有驱动装置；所述激光头上设有控制模块和与控制模块通信连接的图像采集模块、测距模块。
7.根据权利要求6所述的基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗系统，其特征在于，所述测距模块包括顺次通信连接的光线发射单元、驱动单元、控制单元、滤波整流单元、信号放大单元、光电转换单元、光线接收单元，所述控制单元与控制模块通信连接。
8.根据权利要求6所述的基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗系统，其特征在于，所述图像采集模块位于所述测距模块的正下方。
9.根据权利要求6所述的基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗系统，其特征在于，所述激光头内还设有激光出射模块，所述激光出射模块与激光主机通信连接。
10.根据权利要求9所述的基于三维成像和实时测距的绝缘子清洗系统，其特征在于，所述激光出射模块包括场镜和与场镜连接的激光振镜，还包括与所述激光振镜通信连接的QBH准直系统，所述QBH准直系统与激光主机通信连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210316 |