CN109530923A - 激光除异物装置的激光头角度控制装置及激光除异物装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光除异物装置的激光头发射角度控制装置及激光除异物装置，实现了远程控制激光头发射角度，以及远程定位激光除异物装置的位置，提高激光除异物装置的安全性。该激光头发射角度控制包括激光发射器、角度监控机构、角度调整机构、升降机构和远程控制平台；所述激光发射器设置在角度调整机构上，所述角度调整机构用于调整激光发射器发射激光的角度，所述角度调整机构设置在升降机构上，所述升降机构用于调整激光发射器的高度，所述角度监控机构设置在激光发射器上，用于采集激光发射器的发射角度，并反馈至远程控制平台，同时，接收远程控制平台下发的控制指令，控制角度调整机构调整激光发射器发射激光的角度。

Description

激光除异物装置的激光头角度控制装置及激光除异物装置

技术领域

本公开涉及激光除异物领域，具体涉及一种用于激光除异物装置的激光头发射角度控制装置及可自动定位的激光除异物装置。

背景技术

随着激光产业的发展，近年来出现了可移动激光设备，以服务于其他行业，例如激光除异物装置就属于可移动激光设备，现正应用于输电线路，以及高铁线路等的远距离异物清除。

现有的激光除异物装置需要人工调整激光头的对准角度，无法自动远程控制激光头发射角度。并且现有的激光除异物装置无法进行定位，无法监控激光除异物装置的去向，无法监控其是否超出合理的工作地理范围，并且无法记录该激光除异物装置的移动轨迹。

因此，如何设计一种能够远程控制激光头发射角度以及可定位的激光除异物装置，仍是待解决的技术问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种用于激光除异物装置的激光头发射角度控制装置及可自动定位的激光除异物装置，实现了远程控制激光头发射角度，以及远程定位激光除异物装置的位置，提高激光除异物装置的安全性。

本公开所采用的技术方案是：

一种激光除异物装置的激光头角度控制装置，该装置包括激光发射器、角度监控机构、角度调整机构、升降机构和远程控制平台；

所述激光发射器设置在角度调整机构上，所述角度调整机构用于调整激光发射器发射激光的角度，所述角度调整机构设置在升降机构上，所述升降机构用于调整激光发射器的高度，所述角度监控机构设置在激光发射器上，用于采集激光发射器的发射角度，并反馈至远程控制平台，同时，接收远程控制平台下发的控制指令，控制角度调整机构调整激光发射器发射激光的角度。

进一步的，所述角度监控机构包括陀螺仪、模数转换模块、单片机和无线通信模块，所述陀螺仪用于采集激光发射器的发射角度，转换为对应的电压后经模数转换模块传输给单片机，单片机通过无线通信模块将激光发射器的发射角度数据传输至远程控制平台，同时，接收远程控制平台下发的控制指令；所述远程控制平台包括主机和与主机连接的输入输出设备。

进一步的，所述角度调节机构包括角度调节平台以及嵌设在角度调节平台内并与角度调节平台固定连接的第一减速步进电机、第二减速步进电机、第一鱼眼轴承、第二鱼眼轴承和激光发射器固定座，且所述第一减速步进电机和第一鱼眼轴承相对设置，第二减速步进电机与第二鱼眼轴承相对设置。

进一步的，所述激光发射器固定座通过连接轴与激光发射器固定连接，所述激光头固定座的一端与第一减速步进电机的输出轴固定连接，所述激光头固定座的另一端通过螺栓与第一鱼眼轴承连接；

所述第二减速步进电机的输出轴通过第一支架与升降平台固定连接；所述第二鱼眼轴承通过第二支架与升降平台固定连接。

进一步的，所述升降机构包括升降平台、底座和固定设置在升降平台与底座之间的升降装置；

所述升降装置包括活动支撑支架、驱动机构、第一支杆和第二支杆，所述活动支撑支架包括位于升降平台相对两侧的两个支撑支架；驱动机构与活动支撑支架连接，每个支撑支架包括自中部内外交叉且相互转动连接的第一支撑臂和第二支撑臂，第一支撑臂的下端部转动地设置在底座上、上端部滑动地设置在升降平台的底部，第二支撑臂的下端部滑动地设置在底座上、上端部转动地设在升降平台的底部；第一支杆的两端分别连接两个第二支撑臂的下端部；第二支杆的两端分别连接两个第二支撑臂的中部。

一种激光除异物装置，该装置包括如上所述的激光头角度控制装置和定位装置；

所述定位装置包括定位盒和两个对称设置在定位盒内两侧的安全锁；所述定位盒可拆卸地安装在激光发射器上。

进一步的，所述定位盒33包括由第一外壳和第二外壳卡接相成的壳体；所述壳体上安装有多个卡扣，所述激光发射器的壳体上开设有与卡扣相匹配的卡槽。

进一步的，所述安全锁包括第一夹板、第二夹板和第三夹板，所述第一夹板和第三夹板分别与第二夹板相垂直设置，所述第一夹板和第三夹板相平行设置，所述第一夹板与壳体的顶部固定连接，所述第三夹板与定位盒33的壳体的底部固定连接，所述第二夹板上设置有两排限位凹槽，所述壳体的内侧壁上设置有两排与限位凹槽相配合的限位凸部。

进一步的，所述定位盒内设置有定位器，所述定位器包括主控制器、GPS定位模块、GPS天线、无线通信模块、电源模块，所述GPS定位模块的输入端与GPS天线连接，输出端与主控制器连接，用于采集激光除异物装置的定位信息；所述主控制器通过无线通信模块将定位信息反馈给远程监控端。

进一步的，所述第一外壳内部的四个角落上分别设有卡接凸柱，所述第二塑胶外壳内部的四个角落上对应设有卡接孔，四根卡接凸柱对应卡接于四个卡接孔内。

通过上述技术方案，本公开的有益效果是：

(1)本公开采用陀螺仪采集激光发射器的发射角度，并无线传输至远程监控平台，同时接收远程监控平台发送的控制指令，实现远程控制角度调整机构调整激光发射器的发射角度，实现激光设备的安全使用；

(2)本公开采用由两个减速步进电机和两个鱼眼轴承组成的角度调整机构来调整激光发射器的发射角度，保证激光发射器在设定的角度范围内发射激光，实现激光设备的安全使用。

(3)本公开采用定位装置对激光除异物装置进行定位，实时采集激光除异物装置的位置信息，并反馈至远程监控端，通过远程监控端远程记录激光除异物装置的移动轨迹。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本公开的不当限定。

图1是根据一种或多种实施方式的激光头角度控制装置的结构示意图；

图2是根据一种或多种实施方式的角度监控机构的结构示意图；

图3是根据一种或多种实施方式的角度调整机构的结构示意图；

图4是根据一种或多种实施方式的升降机构的结构示意图；

图5是根据一种或多种实施方式的定位装置的结构示意图；

图6是根据一种或多种实施方式的安全锁的结构示意图；

图7是根据一种或多种实施方式的定位器的结构示意图；

图中，1、激光发射器，2、激光发射头，3、光束整形器，4、合束镜，5、角度监控机构，6、远程控制平台，7、角度调整机构，8、升降平台，9、连接轴，10、第一支架，11、第二支架，12、底座，13、升降装置，14、单片机，15、陀螺仪，16、模数转换模块，17、无线通信模块，18、主机，19、输入输出设备，20、电源模块，21、角度调节平台，22、第一减速步进电机，23、第二减速步进电机，24、第一鱼眼轴承，25、第二鱼眼轴承，26、激光发射器固定座，27、第一支杆，28、第二支杆，29、支撑支架，30、第一液压油缸，31、第二液压油缸，32、液压站，33、定位盒，34、卡扣，35、第一夹板，36、第二夹板，37、第三夹板，38、限位凹槽，39、定位器，40、GPS定位模块，41、GPS天线，42、无线通信模块，43、电源模块，44、主控制器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

一种或多种实施例提供一种用于激光除异物装置的激光头角度控制装置，如图1所示，该激光头角度控制装置包括激光发射器1、角度监控机构5、角度调整机构7、升降机构和远程控制平台6。

如图1所示，所述激光发射器1包括激光发射头2、可见光指示器、光束整形器3和合束镜4，所述激光发射头2、光束整形器3和合束镜4依次设置在发出光轴上，激光发射头发出光纤激光后，由光束整形器对光束进行整形，将发散的光束整形为准平行光束或者发散角更小的光束或者聚焦的光束后输出；可见光指示器与激光发射头的发出光轴方向呈90度夹角放置，并朝向合束镜发出可见光，合束镜将可见光指示器发出的可见光与激光发射头发出的光纤激光合束成同轴同向的一束光发出，实现激光方向的指示。

所述角度监控机构安装在激光发射器上，如图2所示，该角度监控机构5包括陀螺仪15、模数转换模块16、单片机14和无线通信模块17，所述陀螺仪15用于采集激光发射器的发射角度，转换为对应的电压后经模数转换模块16传输给单片机14，单片机14根据电压得到激光发射器的发射角度，并通过无线通信模块17传输至远程控制平台6，同时，接收远程控制平台6发送的控制指令。

在本实施例中，所述远程控制平台6包括主机18、输入输出设备19和电源模块20，所述主机18用于接收单片机反馈的角度数据，当激光发射器发射激光的角度小于设定的角度阈值时，或不在设定的方位时，向单片机下发控制指令，通过单片机控制角度调整机构调整激光发射器的角度，所述输入输出设备19用于人机交互和显示角度数据，电源模块20，用于给主机、输入输出设备提供稳定的工作电源。

如图3所示，所述角度调节机构7包括角度调节平台21以及嵌设在角度调节平台内并与角度调节平台固定连接的第一减速步进电机22、第二减速步进电机23、第一鱼眼轴承24、第二鱼眼轴承25和激光发射器固定座26，所述第一减速步进电机22和第一鱼眼轴承24相对设置，第二减速步进电机23与第二鱼眼轴承25相对设置，并且所述第一减速步进电机22的轴心、第二减速步进电机23的轴心、第一鱼眼轴承24的轴心、第二鱼眼轴承25的轴心和的所述激光头固定座位于同一高度平面，以保证激光头固定座相对于角度调节平台的转动和角度调节平台相对升降平台的转动更加灵活。

具体地，所述激光发射器固定座26通过连接轴9与激光发射器1固定连接，所述激光头固定座26的一端与第一减速步进电机22的输出轴固定连接，所述激光头固定座的另一端通过螺栓与第一鱼眼轴承24连接，并且第一减速步进电机22可带动激光头固定座沿水平面方向相对角度调节平台转动；第二减速步进电机23的输出轴通过第一支架10与升降平台8固定连接；第二鱼眼轴承25通过第二支架11与升降平台8固定连接，并且第二减速步进电机可带动角度调节平台转动；第二减速步进电机的输出轴转动时，由于该输出轴通过第一支架与升降平台固定连接，而升降平台的运动方向只有竖直方向上的上升或者下降，不能进行水平方向上的转动，因此第二减速步进电机的机座会在输出轴的反作用力的作用下带动角度调节平台进行转动，同时由于角度调节平台通过第二鱼眼轴承和第二支架与升降平台连接，因此实现了角度调节平台沿垂直于水平面方向的转动。

在本实施例中，所述第一减速步进电机22和第二步进减速步进电机23分别与角度监控机构中单片机连接，单片机接收到远程控制平台下发的控制指令后，控制第一减速步进电机和第二步进减速步进电机工作，能够实现对激光发射器的发射激光的任意角度调节。

如图4所示，所述升降机构包括升降平台8、底座12和固定设置在升降平台与底座之间的升降装置13，所述底座12的底部设置有多个万向轮，便于移动；所述升降装置13包括活动支撑支架、驱动机构、第一支杆27和第二支杆28，所述活动支撑支架包括位于升降平台相对两侧的两个支撑支架29；驱动机构与活动支撑支架连接，用于驱动两个支撑支架相对展开或收拢，以调节升降平台的高度；其中，每个支撑支架包括自中部内外交叉且相互转动连接的第一支撑臂和第二支撑臂，第一支撑臂的下端部转动地设置在底座上、上端部滑动地设置在升降平台的底部，第二支撑臂的下端部滑动地设置在底座上、上端部转动地设在升降平台的底部；第一支杆27的两端分别连接两个第二支撑臂的下端部；第二支杆28的两端分别连接两个第二支撑臂的中部。

在本实施例中，驱动机构包括液压油缸和液压站，液压油缸的两端分别设置于第一支杆和第二支杆上，液压油缸至少包括并排设置的第一液压油缸30和第二液压油缸31；液压站32设置于底座上且位于第一支撑臂和第二支撑臂之间。

在升降平台上还设置有控制开关，所述控制开关与升降装置电连接，用于控制升降装置的启停。

如图1所示，本实施例提出的激光头角度控制装置使用时，首先通过陀螺仪采集激光发射器的发射角度，转换为对应的电压后经模数转换模块传输给单片机14，单片机14根据电压得到激光发射器的发射角度，并通过无线通信模块17传输至远程控制平台6，当激光发射器发射激光的角度小于设定的角度阈值45°时，向单片机下发控制指令，单片机接收到远程控制平台下发的控制指令后，控制第一减速步进电机和第二步进减速步进电机工作，能够实现对激光发射器的发射激光的任意角度调节，保证激光发射器在设定的角度范围内发射激光，实现激光设备的安全使用。

一种或多种实施例还提供一种激光除异物装置，还装置包括如上所述的激光头角度控制装置和可拆卸地安装在激光发射器上的定位装置。

图5示出了定位装置的结构图。如图5所示，所述定位装置包括定位盒33和两个对称设置在定位盒内两侧的安全锁，所述定位盒33包括第一外壳和第二外壳，所述第一外壳和第二外壳相互卡接形成壳体；所述上壳体和下壳体为可拆卸连接；所述定位盒33上安装有多个卡扣34，所述激光发射器的壳体上开设有与卡扣相匹配的卡槽，所述定位盒33和激光发射器的壳体之间采用卡接结构进行可拆卸连接。

如图6所示，所述安全锁包括第一夹板35、第二夹板36和第三夹板37，所述第一夹板35和第三夹板37分别与第二夹板36相垂直设置，且位于第二夹板36的两侧，所述第一夹板35和第三夹板37相平行设置，所述第一夹板35通过螺栓与定位盒33的壳体的顶部固定连接，所述第三夹板37通过螺栓与定位盒33的壳体的底部固定连接，所述第二夹板36上设置有两排限位凹槽38，所述壳体的内侧壁上设置有两排与限位凹槽相配合的限位凸部，所述限位凸部设置在限位凹槽38内，所述第二夹板36还通过螺栓与壳体的内侧壁固定连接。

在本实施例中，所述第一外壳内部的四个角落上分别设有卡接凸柱，所述第二塑胶外壳内部的四个角落上对应设有卡接孔，四根卡接凸柱对应卡接于四个卡接孔呢，从而将第一外壳和第二外壳卡接为一体形成壳体。

所述定位盒内设置有定位器39，所述定位器包括主控制器44、GPS定位模块40、GPS天线41、无线通信模块42、电源模块43，如图7所示，所述GPS定位模块的输入端与GPS天线连接，输出端与主控制器连接，用于采集激光除异物装置的定位信息；所述主控制器与无线通信模块连接，通过无线通信模块将定位信息反馈给监护人手机上或监控中心的PC机上。

在本实施例中，所述主控制器44采用STM32L073ZT低功耗芯片；所述GPS定位模块40采用MAX-6Q型GPS接收机；所述无线通信模块42采用SIM8000型GPRS通信模块。

在本实施例中，所述电源模块43包括锂电池和电源管理电路，所述电源管理电路与锂电池连接，用于给主控制器、GPS定位模块、GPS天线、无线通信模块提供所需的电源；所述电源管理电路包括电源芯片LM43602和AMS1117–3.3。

本实施例提出的定位装置使用时，通过GPS定位模块采集激光除异物装置的定位信息，并传输给主控制器，主控制器通过无线通信模块将定位信息反馈给监护人手机上或监控中心的PC机上，通过监控中心的PC机记录激光除异物装置的移动轨迹；监护人员根据接收到的定位信息判断激光除异物装置是否超出合理的工作地理范围，提高激光除异物装置的安全性。

从以上的描述中，可以看出，上述的一种或多种实施例实现了如下技术效果：

(1)本公开采用陀螺仪采集激光发射器的发射角度，并无线传输至远程监控平台，同时接收远程监控平台发送的控制指令，实现远程控制角度调整机构调整激光发射器的发射角度，实现激光设备的安全使用；

(2)本公开采用由两个减速步进电机和两个鱼眼轴承组成的角度调整机构来调整激光发射器的发射角度，保证激光发射器在设定的角度范围内发射激光，实现激光设备的安全使用。

(3)本公开采用定位装置对激光除异物装置进行定位，实时采集激光除异物装置的位置信息，并反馈至远程监控端，通过远程监控端远程记录激光除异物装置的移动轨迹。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种激光除异物装置的激光头角度控制装置，其特征是，包括激光发射器、角度监控机构、角度调整机构、升降机构和远程控制平台；

所述激光发射器设置在角度调整机构上，所述角度调整机构用于调整激光发射器发射激光的角度，所述角度调整机构设置在升降机构上，所述升降机构用于调整激光发射器的高度，所述角度监控机构设置在激光发射器上，用于采集激光发射器的发射角度，并反馈至远程控制平台，同时，接收远程控制平台下发的控制指令，控制角度调整机构调整激光发射器发射激光的角度。

2.根据权利要求1所述的激光除异物装置的激光头角度控制装置，其特征是，所述角度监控机构包括陀螺仪、模数转换模块、单片机和无线通信模块，所述陀螺仪用于采集激光发射器的发射角度，转换为对应的电压后经模数转换模块传输给单片机，单片机通过无线通信模块将激光发射器的发射角度数据传输至远程控制平台，同时，接收远程控制平台下发的控制指令；所述远程控制平台包括主机和与主机连接的输入输出设备。

3.根据权利要求1所述的激光除异物装置的激光头角度控制装置，其特征是，所述角度调节机构包括角度调节平台以及嵌设在角度调节平台内并与角度调节平台固定连接的第一减速步进电机、第二减速步进电机、第一鱼眼轴承、第二鱼眼轴承和激光发射器固定座，且所述第一减速步进电机和第一鱼眼轴承相对设置，第二减速步进电机与第二鱼眼轴承相对设置。

4.根据权利要求3所述的激光除异物装置的激光头角度控制装置，其特征是，所述激光发射器固定座通过连接轴与激光发射器固定连接，所述激光头固定座的一端与第一减速步进电机的输出轴固定连接，所述激光头固定座的另一端通过螺栓与第一鱼眼轴承连接；

所述第二减速步进电机的输出轴通过第一支架与升降平台固定连接；所述第二鱼眼轴承通过第二支架与升降平台固定连接。

5.根据权利要求1所述的激光除异物装置的激光头角度控制装置，其特征是，所述升降机构包括升降平台、底座和固定设置在升降平台与底座之间的升降装置；

所述升降装置包括活动支撑支架、驱动机构、第一支杆和第二支杆，所述活动支撑支架包括位于升降平台相对两侧的两个支撑支架；驱动机构与活动支撑支架连接，每个支撑支架包括自中部内外交叉且相互转动连接的第一支撑臂和第二支撑臂，第一支撑臂的下端部转动地设置在底座上、上端部滑动地设置在升降平台的底部，第二支撑臂的下端部滑动地设置在底座上、上端部转动地设在升降平台的底部；第一支杆的两端分别连接两个第二支撑臂的下端部；第二支杆的两端分别连接两个第二支撑臂的中部。

6.一种激光除异物装置，其特征是，包括权利要求1-5中任一项所述的激光头角度控制装置和定位装置；

所述定位装置包括定位盒和两个对称设置在定位盒内两侧的安全锁；所述定位盒可拆卸地安装在激光发射器上。

7.根据权利要求6所述的激光除异物装置，其特征是，所述定位盒33包括由第一外壳和第二外壳卡接相成的壳体；所述壳体上安装有多个卡扣，所述激光发射器的壳体上开设有与卡扣相匹配的卡槽。

8.根据权利要求7所述的激光除异物装置，其特征是，所述安全锁包括第一夹板、第二夹板和第三夹板，所述第一夹板和第三夹板分别与第二夹板相垂直设置，所述第一夹板和第三夹板相平行设置，所述第一夹板与壳体的顶部固定连接，所述第三夹板与定位盒33的壳体的底部固定连接，所述第二夹板上设置有两排限位凹槽，所述壳体的内侧壁上设置有两排与限位凹槽相配合的限位凸部。

9.根据权利要求7所述的激光除异物装置，其特征是，所述定位盒内设置有定位器，所述定位器包括主控制器、GPS定位模块、GPS天线、无线通信模块、电源模块，所述GPS定位模块的输入端与GPS天线连接，输出端与主控制器连接，用于采集激光除异物装置的定位信息；所述主控制器通过无线通信模块将定位信息反馈给远程监控端。

10.根据权利要求7所述的激光除异物装置，其特征是，所述第一外壳内部的四个角落上分别设有卡接凸柱，所述第二塑胶外壳内部的四个角落上对应设有卡接孔，四根卡接凸柱对应卡接于四个卡接孔内。