CN207166020U - 一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置，属于激光应用技术领域，所述清除装置包括跟踪机架、激光输出机构、指示光源、光路调整机构、目标监视机构、激光测距机构以及供能机构，所述光路调整机构包括平面镜组件和扩束组件，本实用新型通过跟踪机架指向目标飘挂物所在的方位，使目标飘挂物进入目标监视机构视场内并成像，利用激光测距机构测量跟踪机架与目标飘挂物的间距，根据测量距离对扩束组件进行调焦，使激光聚焦于目标飘挂物并切割清除飘挂物，操作便捷，安全性高，并能实现远距离、快速清除工作。

Description

一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置

技术领域

本实用新型属于激光应用技术领域，具体地说涉及一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置。

背景技术

输电线路是电网的重要组成部分，对输电线路的定期巡查是保证输电线路及其设备安全运行的一项基础性工作。随着城市建设的不断推进，输电线路中经常会缠绕有塑料袋、鱼线、孔明灯、风筝、广告布等飘挂物，飘挂物已成为威胁电网安全稳定运行的一大因素。传统的飘挂物处理方法非常繁杂，需设备停电或者带电作业，设备停电将造成经济损失，降低供电可靠性；带电作业需要操作人员登塔作业，操作人员间接或者直接接触带电体，存在较高的作业风险。

实用新型内容

针对现有技术的种种不足，实用新型人采用激光清理输电线路飘挂物，克服了传统处理方法的不足，无需设备停电和人员攀爬杆塔，能够直接远距离、及时、安全地清除导电线上异物，操作方便，省时省力。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置，包括：

跟踪机架，其包括俯仰机架和方位机架；

激光输出机构和指示光源，分别用于输出激光和指示光；

光路调整机构，其包括平面镜组件和扩束组件，所述激光、指示光分别经平面镜组件耦合进入扩束组件中，且位于扩束组件中的激光与指示光的光轴平行；

目标监视机构，用于对目标飘挂物成像，以引导激光聚焦于目标飘挂物上并实时评估清除效果；

激光测距机构，用于测量跟踪机架与目标飘挂物的间距；

以及分别与激光输出机构、指示光源、激光测距机构连接的供能机构，所述激光输出机构、指示光源、光路调整机构、目标监视机构、激光测距机构和供能机构均位于跟踪机架上。

进一步，所述跟踪机架采用地平式结构，所述方位机架设为U型结构，其顶部贯穿设有水平轴，其底部设有垂直轴，所述俯仰机架与水平轴固连，水平轴的外围套设有俯仰调节机构，所述垂直轴的外围套设有方位调节机构，所述垂直轴下方固设有基座。

进一步，所述激光输出机构包括光纤激光器、激光准直头及电控元件，所述光纤激光器固设于俯仰机架的下表面，所述激光准直头、电控元件均固设于俯仰机架的上表面，所述光纤激光器与激光准直头通过光纤连接，所述光纤激光器与电控元件电连接。

进一步，所述目标监视机构位于俯仰机架的上表面，其包括长焦成像镜头、滤光片、监视相机和显示器，所述滤光片位于监视相机上，所述显示器与监视相机电连接，用于显示监视相机输出图像。

进一步，所述扩束组件位于俯仰机架的上表面，其包括扩束镜头和调焦元件，所述扩束镜头包括物镜组和目镜组，所述目镜组与调焦元件连接，且两者沿着扩束镜头的光轴移动。

进一步，所述长焦成像镜头位于监视相机上，且监视相机的光轴与扩束组件的光轴平行，所述平面镜组件依次包括同光轴设置的第一反射镜、第一分光镜和第二反射镜，所述第一反射镜与指示光源对应设置，所述第一分光镜与激光准直头对应设置，所述第二反射镜与目镜组对应设置。

进一步，所述第一反射镜上镀有指示光增反膜，所述第一分光镜上镀有指示光增透膜和激光增反膜，所述第二反射镜上镀有指示光和激光增反膜。

进一步，所述监视相机的光轴与扩束组件的光轴垂直，所述长焦成像镜头包括扩束镜头、第二分光镜和聚焦透镜，长焦成像镜头与扩束组件共用扩束镜头，所述平面镜组件依次包括第一反射镜、第一分光镜和第二反射镜，所述第一反射镜与指示光源对应设置，所述第一分光镜与激光准直头对应设置，所述第二分光镜与目镜组对应设置，所述聚焦透镜、第二反射镜和监视相机同光轴设置，所述第二分光镜与第二反射镜垂直设置。

进一步，所述第一反射镜上镀有指示光增反膜，所述第二反射镜上镀有除指示光、激光外的可见光增反膜，所述第一分光镜上镀有指示光增透膜和激光增反膜，所述第二分光镜上镀有指示光、激光增反膜和除指示光、激光外的可见光增透膜。

另，本实用新型还提供一种采用所述的基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置的清除方法，包括如下步骤：

S1：开启指示光源，指示光经平面镜组件耦合进入扩束组件中，然后传输到目标飘挂物处并经目标飘挂物散射，形成散射光；

S2：旋转跟踪机架使其指向目标飘挂物所在的方位，并使散射光进入监视相机的视场中心，监视相机对目标飘挂物成像并显示于显示器上；

S3：根据激光测距机构提供的距离信息对扩束镜头进行调焦，使激光聚焦点位于目标飘挂物上；

S4：开启光纤激光器，激光经平面镜组件耦合进入扩束组件中，然后聚焦于目标飘挂物上，在显示器中观察激光清除效果，旋转跟踪机架直至激光清除全部目标飘挂物。

本实用新型的有益效果是：

通过俯仰机架和方位机架实现整个装置在方位和俯仰方面的旋转，保证跟踪机架指向目标飘挂物所在的方位，使目标飘挂物进入目标监视机构视场内并成像，利用激光测距机构测量跟踪机架与目标飘挂物的间距，根据测量距离对扩束组件进行调焦，使激光聚焦于目标飘挂物并切割清除飘挂物，操作便捷，安全性高，并能实现远距离、快速清除工作。

附图说明

图1是本实用新型一种实施方式的整体结构示意图；

图2是图1所示结构的俯视图；

图3是本实用新型另一种实施方式的整体结构俯视图；

图4是本实用新型的方位调节机构的结构示意图；

图5是本实用新型的俯仰调节机构的结构示意图。

附图中：1-跟踪机架、101-方位机架、102-俯仰机架、103-水平轴、104-垂直轴、105-基座、2-激光输出机构、201-光纤、202-激光准直头、203-电控元件、204-光纤激光器、3-指示光源、4-扩束组件、401-扩束镜头、402-调焦元件、5-目标监视机构、501-长焦成像镜头、502-显示器、503-监视相机、504-第二分光镜、505-聚焦透镜、6-激光测距机构、7-供能机构、801-第一反射镜、802-第一分光镜、803-第二反射镜、9-方位调节机构、901-方位轴承、902-方位调节台、903-连接板、904-方位轴承盖、905-方位固定座、906-方位转动盘、907-转接板、908-螺纹通孔、909-方位锁紧螺钉、10-俯仰调节机构、1001-俯仰轴承、1002-俯仰调节台、1003-俯仰锁紧螺钉、1004-俯仰固定座、1005-俯仰转动盘。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本实用新型创造。

实施例一：

如图1-2和图4-5所示，一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置，包括跟踪机架1、激光输出机构2、指示光源3、光路调整机构、目标监视机构5、激光测距机构6以及供能机构7，所述激光输出机构2、指示光源3、光路调整机构、目标监视机构5和激光测距机构6均位于跟踪机架1上，跟踪机架1具有方位旋转和俯仰旋转功能，对内提供上述各部件的安装接口和空间，对外提供整个清除装置的外部安装接口。

所述跟踪机架1采用地平式结构，结构紧凑稳定，瞄准精度高，角度覆盖面大，其包括俯仰机架102和方位机架101，其中，所述方位机架101设为U型结构，其顶部贯穿设有水平轴103，其底部设有垂直轴104，所述俯仰机架102与水平轴103固连，水平轴103的外围套设有俯仰调节机构10，促使俯仰机架102可以围绕水平线进行360°旋转，以实现跟踪机架1的俯仰旋转功能，所述垂直轴104的外围套设有方位调节机构9，促使方位机架101可以围绕垂直线进行360°旋转，以实现跟踪机架1的方位旋转功能，所述垂直轴下方固设有基座105，为了提高灵活度，俯仰机架102和方位机架101的旋转方式为手动驱动或电机驱动。

所述激光输出机构2用于输出激光，其包括光纤激光器204、激光准直头202及电控元件203，所述光纤激光器204固设于俯仰机架102的下表面，所述激光准直头202、电控元件203均固设于俯仰机架102的上表面，本实施例中采用风冷光纤激光器，具有环境适应能力强、野外工作可靠性高的特点，具有良好的应用前景，所述光纤激光器204与激光准直头202通过光纤201连接，也就是说，光纤激光器204产生的激光通过光纤201从激光准直头202输出，电控元件203用于控制激光的输出与停止，并可调节输出激光功率，其与光纤激光器204电连接。所述指示光源3用于输出指示光，所述指示光为可见光，为半导体激光、固体激光或气体激光。

所述目标监视机构5用于对目标飘挂物成像，以引导激光聚焦于目标飘挂物上并实时评估清除效果，所述目标监视机构5位于俯仰机架102的上表面，其包括长焦成像镜头501、滤光片、监视相机503和显示器502，其中，所述滤光片位于监视相机503上，所述显示器502与监视相机503电连接，用于显示监视相机503输出图像。

所述光路调整机构包括平面镜组件和扩束组件4，扩束组件4同时具有增大激光发射口径和调焦功能，所述激光、指示光分别经平面镜组件耦合进入扩束组件4中，且位于扩束组件4中的激光与指示光的光轴平行。所述扩束组件4位于俯仰机架102的上表面，其包括扩束镜头401和调焦元件402，其中，所述扩束镜头401包括物镜组和目镜组，物镜和目镜的材料均采用光学玻璃，表面镀增透膜，所述目镜组与调焦元件402连接，且两者沿着扩束镜头401的光轴移动，实现激光聚焦点位置的变化。激光测距机构6用于测量跟踪机架1与目标飘挂物的间距，为调焦元件402的调焦量提供数据支持，使激光聚焦于目标飘挂物上。供能机构7分别与激光输出机构2、指示光源3、激光测距机构6连接，其采用可充电电池为上述机构供电。

本实施例中，所述长焦成像镜头501位于监视相机503上，且监视相机503的光轴与扩束组件4的光轴平行，也就是说，扩束组件4与目标监视机构5分别为独立的部件，因此，当目标飘挂物位于监视相机503视场内时，其同样位于扩束组件4视场内。所述平面镜组件依次包括同光轴设置的第一反射镜801、第一分光镜802和第二反射镜803，其中，第一反射镜801、第一分光镜802平行设置，两者与水平线的夹角为45°，所述第一反射镜801与指示光源3对应设置，其表面镀有指示光增反膜，所述第一分光镜802与激光准直头202对应设置，其表面镀有指示光增透膜和激光增反膜，所述第二反射镜803与目镜组对应设置，其表面镀有指示光和激光增反膜。

具体清除过程为：

S1：开启指示光源3，指示光依次经第一反射镜801、第一分光镜802、第二反射镜803耦合进入扩束组件4中，然后传输到目标飘挂物处并经目标飘挂物散射，形成散射光；

S2：旋转跟踪机架1使其指向目标飘挂物所在的方位，并使散射光进入监视相机503的视场内，监视相机503对目标飘挂物成像并显示于显示器502上，精确控制旋转跟踪机架1的方位和俯仰角度，使目标飘挂物位于监视相机503的视场中心；

S3：根据激光测距机构6提供的距离信息对扩束镜头401进行调焦，使激光聚焦点位于目标飘挂物上；

S4：开启光纤激光器204，在显示器502中观察激光清除效果，清除过程中，缓慢旋转跟踪机架1，改变激光在目标飘挂物上的位置，直至激光清除全部目标飘挂物。

实施例二：

如图3所示，本实施例与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：

所述监视相机403的光轴与扩束组件4的光轴垂直，所述长焦成像镜头501包括扩束镜头401、第二分光镜504和聚焦透镜505，也就是说，扩束组件4与目标监视机构5共用部分光学元件，即长焦成像镜头501与扩束组件4共用扩束镜头401。所述平面镜组件依次包括第一反射镜801、第一分光镜802和第二反射镜803，其中，聚焦透镜505正对监视相机503设置，所述第二分光镜504与目镜组对应设置，所述聚焦透镜505、第二反射镜803和监视相机503同光轴设置，所述第二分光镜504与第二反射镜803垂直设置，也就是说，经目标飘挂物散射的指示光注入扩束组件4，因此，扩束镜头401同时具有两个作用，一个作用是对激光进行扩束并发射激光，另一个作用是收集目标飘挂物散射光线。

所述第一反射镜801上镀有指示光增反膜，所述第二反射镜803上镀有除指示光、激光外的可见光增反膜，所述第一分光镜802上镀有指示光增透膜和激光增反膜，所述第二分光镜504上镀有指示光、激光增反膜和除指示光、激光外的可见光增透膜，促使成像光线与其它光束分离。本实施例中，扩束镜头401与第二分光镜504、第二反射镜803、聚焦透镜505共同组成成像镜头，对目标飘挂物成像。

实施例三：

如图1和图4所示，所述方位调节机构9包括方位轴承901、方位调节台902以及连接板903，所述垂直轴104贯穿方位调节台902，其顶部通过连接板903与方位机架101连接，其底部通过方位轴承901与基座105连接，所述方位轴承901外侧设置有方位轴承盖904，且方位轴承盖904通过螺钉与基座105连接。

所述方位调节台902设置为蜗轮蜗杆结构，其包括方位固定座905和方位转动盘906，其中，所述方位固定座905通过螺钉与基座105固定连接，方位转动盘906与方位机架101之间设置有转接板907，所述转接板907通过螺钉与方位转动盘906固定连接,所述转接板907的侧边上设置有螺纹通孔908，所述螺纹通孔908内设置有方位锁紧螺钉909，旋转方位锁紧螺钉909至螺纹通孔908最深处，使方位锁紧螺钉909与垂直轴104接触并锁紧，从而使方位调节台902与垂直轴104联动，方位转动盘906带动转接板907旋转，进而带动垂直轴104、方位机架101旋转。

如图1和图5所示，所述方位机架101设共设有2个水平轴103，所述2个水平轴103的外围均套设有俯仰调节机构10，所述俯仰调节机构10包括俯仰轴承1001、俯仰调节台1002以及俯仰锁紧螺钉1003，所述俯仰轴承1001位于方位机架101内部，所述水平轴103贯穿方位机架101并与俯仰轴承1001的内圈紧密配合，俯仰调节台1002套设在水平轴103位于方位机架101外侧的一端，且其设置为蜗轮蜗杆结构，其包括俯仰固定座1004和俯仰转动盘1005，所述俯仰固定座1004通过螺钉与方位机架101固定连接，所述俯仰锁紧螺钉1003贯穿俯仰调节台1002与水平轴103螺纹连接，旋转俯仰锁紧螺钉1003使其与俯仰转动盘1005接触并锁紧，俯仰转动盘1005旋转，在俯仰锁紧螺钉1003的带动下，水平轴103和俯仰机架102旋转。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

Claims (9)

1.一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置，其特征在于，包括：

跟踪机架，其包括俯仰机架和方位机架；

激光输出机构和指示光源，分别用于输出激光和指示光；

光路调整机构，其包括平面镜组件和扩束组件，所述激光、指示光分别经平面镜组件耦合进入扩束组件中，且位于扩束组件中的激光与指示光的光轴平行；

目标监视机构，用于对目标飘挂物成像，以引导激光聚焦于目标飘挂物上并实时评估清除效果；

激光测距机构，用于测量跟踪机架与目标飘挂物的间距；

以及分别与激光输出机构、指示光源、激光测距机构连接的供能机构，所述激光输出机构、指示光源、光路调整机构、目标监视机构、激光测距机构和供能机构均位于跟踪机架上。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置，其特征在于，所述跟踪机架采用地平式结构，所述方位机架设为U型结构，其顶部贯穿设有水平轴，其底部设有垂直轴，所述俯仰机架与水平轴固连，水平轴的外围套设有俯仰调节机构，所述垂直轴的外围套设有方位调节机构，所述垂直轴下方固设有基座。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置，其特征在于，所述激光输出机构包括光纤激光器、激光准直头及电控元件，所述光纤激光器固设于俯仰机架的下表面，所述激光准直头、电控元件均固设于俯仰机架的上表面，所述光纤激光器与激光准直头通过光纤连接，所述光纤激光器与电控元件电连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置，其特征在于，所述目标监视机构位于俯仰机架的上表面，其包括长焦成像镜头、滤光片、监视相机和显示器，所述滤光片位于监视相机上，所述显示器与监视相机电连接，用于显示监视相机输出图像。

5.根据权利要求4所述的一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置，其特征在于，所述扩束组件位于俯仰机架的上表面，其包括扩束镜头和调焦元件，所述扩束镜头包括物镜组和目镜组，所述目镜组与调焦元件连接，且两者沿着扩束镜头的光轴移动。

6.根据权利要求5所述的一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置，其特征在于，所述长焦成像镜头位于监视相机上，且监视相机的光轴与扩束组件的光轴平行，所述平面镜组件依次包括同光轴设置的第一反射镜、第一分光镜和第二反射镜，所述第一反射镜与指示光源对应设置，所述第一分光镜与激光准直头对应设置，所述第二反射镜与目镜组对应设置。

7.根据权利要求6所述的一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置，其特征在于，所述第一反射镜上镀有指示光增反膜，所述第一分光镜上镀有指示光增透膜和激光增反膜，所述第二反射镜上镀有指示光和激光增反膜。

8.根据权利要求5所述的一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置，其特征在于，所述监视相机的光轴与扩束组件的光轴垂直，所述长焦成像镜头包括扩束镜头、第二分光镜和聚焦透镜，长焦成像镜头与扩束组件共用扩束镜头，所述平面镜组件依次包括第一反射镜、第一分光镜和第二反射镜，所述第一反射镜与指示光源对应设置，所述第一分光镜与激光准直头对应设置，所述第二分光镜与目镜组对应设置，所述聚焦透镜、第二反射镜和监视相机同光轴设置，所述第二分光镜与第二反射镜垂直设置。

9.根据权利要求8所述的一种基于光纤激光的输电线路飘挂物清除装置，其特征在于，所述第一反射镜上镀有指示光增反膜，所述第二反射镜上镀有除指示光、激光外的可见光增反膜，所述第一分光镜上镀有指示光增透膜和激光增反膜，所述第二分光镜上镀有指示光、激光增反膜和除指示光、激光外的可见光增透膜。