[实用新型]激光快速跟瞄树枝清除系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域。

背景技术

目前，在室外高压线传输中，为了保证安全稳定，防止短路、断路，不希望传输过程中有导电体。一旦金属或者其它的导电体存在，就有危险存在。比较常见的一个现象就是室外高压线下方会有树木生长，而过度生长的树枝一旦跨接在导线之间必然成为安全隐患。所以安检员需要定时对高压线进行安全检查，保障电力系统的正常运行。安检员在室外进行安全检查时，一般的做法是通过携带的工具将对导线有安全隐患的树枝清除掉，当遇到位置比较高的树枝时，就需要搭建高架台，然后人工携带工具进行清除作业。安检员不可能时时携带大量的工具，也不可能有很多的人员随行。另外使用电锯或者其他清除工具，携带困难，设备工作时产生很大的噪音，还存在很大的污染问题，人员工作量大。

基于这些问题，迫切需要寻找新的工作方式。清除树枝作业的机器人也有很多，通过配以其它辅助动作可以实现树枝清除，并且树枝清除技术一直是清除作业机器人装备开发的重点。由于清除机器人作业环境的高度非结构化，树枝分布、树枝位置以及尺寸都呈现高度差异性和随机性，从而造成机器人装置和方式的有效清除率和轻便型等与实际应用要求存在相当大的差距。与上述方式对比，激光切割技术最大的特点在于通过激光束的聚焦实现对象的非接触式切割，近年来在金属和非金属无机材料加工中得到了广泛应用，在木材等有机材料的切割上也显示出了独特优势。

激光切割在农业以及食品加工领域应用前景十分广阔，但是目前仅Ferraz对土豆激光切割、肖宏伟对板栗激光划口方面开展了探索性研究。与上述应用对比，树枝的切割具有极大的特殊性，对其切割性能的实验和机理研究尚属于空白。本实用新型通过通过实验和理论分析结合，对树枝进行激光切割的可行性、特殊性、适应性和效率等进行分析和探讨，说明树枝进行激光清除的可行性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种通过激光对高压线路附近的树枝进行精确去除的激光快速跟瞄树枝清除系统。

本实用新型包含激光器电源、激光器、聚焦系统、热像仪、控制系统、位置限定和三维平移台；其中激光器电源包括脉冲恒流输出部分电路、功率变换电路、隔离模块电路、短路保护电路、过压保护电路、过温检测电路、过流保护电路；控制系统包括加速度陀螺仪传感器、输出芯片电路、基准电压芯片电路、脉冲输出电路、稳压电路、PWM脉宽调制芯片、场效应管驱动电路、通讯芯片电路、接口电路、隔离模块电源、485隔离通讯芯片、缓冲芯片电路、主控芯片；位置限定包括位置控制传感器接口；激光器采用的是以固体材料为工作物质的固体激光器；

脉冲恒流输出部分电路：电阻R33的1脚连接脉冲信号CurPulseCtl，2脚连接电阻R34的1脚和电阻R38的1脚，构成分压，电阻R38的2脚接地，电阻R34的2脚接入运放U4A的3脚，经过同相输入端输入脉冲信号，运放U4A反向输入端连接电阻R40的1脚和电阻R43的1脚构成分压，电阻R43的2脚接地，电阻R40的2脚接运放U4A的1脚，运放U4A的1脚输出连接电阻R35的1脚，电阻R35的2脚连接运放U4B的同相输入端5脚，U4B的7脚输出接电阻R36的1脚，经过NPN三极管Q3和PNP三极管Q5构成的图腾柱推挽输出，电阻R37的1脚连接瞬态抑制二极管D13的1脚和电阻R39的1脚，加载到绝缘栅双极晶体管Q4的栅极，Q4漏极连接接插件J3的2脚和反向抑制二极管D11的阳极，以及无极性电容C24的1脚，电阻R32的1脚和电容C24的2脚连接，电阻R32的2脚和接插件J3的1脚、以及D11阴极连接到+160V，绝缘栅双极晶体管Q4源极连接到采样电阻R42的1脚，以及反馈电阻R41的1脚和反馈电容C25的1脚，反馈电阻R41的2脚和反馈电容C25的2脚连接到运放U4B的反向输入端6脚；接插件J3连接激光器中激光电源（11），+160V连接功率变换电路中的+160V输出，CurPulseCtl连接脉冲输出电路中U5的3脚，+12V连接隔离模块电路中的+12V，-12V连接隔离模块电路中的-12V；