特許 7476329 レーザ障害物除去装置に適用される設備安全保護方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-19

(45)【発行日】2024-04-30

(54)【発明の名称】レーザ障害物除去装置に適用される設備安全保護方法

(51)【国際特許分類】

   H02G 1/02 20060101AFI20240422BHJP

   B08B 7/04 20060101ALN20240422BHJP

   B23K 26/02 20140101ALN20240422BHJP

   B23Q 17/24 20060101ALN20240422BHJP

   H01S 3/00 20060101ALN20240422BHJP

【ＦＩ】

H02G1/02

B08B7/04 Z

B23K26/02

B23Q17/24

H01S3/00 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022550677

(86)(22)【出願日】2020-09-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-04-07

(86)【国際出願番号】 CN2020116996

(87)【国際公開番号】W WO2022061560

(87)【国際公開日】2022-03-31

【審査請求日】2022-08-19

(73)【特許権者】

【識別番号】522331231

【氏名又は名称】上海西邦電気有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＸＩＢＡＮＧ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯ．， ＬＴＤ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ９４０， Ｊｉａｎｃｈｕａｎ Ｒｏａｄ， Ｍｉｎｈａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100146374

【弁理士】

【氏名又は名称】有馬 百子

(72)【発明者】

【氏名】文 程

(72)【発明者】

【氏名】王 淳

(72)【発明者】

【氏名】楊 浩明

【審査官】杉田 恵一

(56)【参考文献】

【文献】特開平０２－００８４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３２０１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２２－５１４５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－０９１０２０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１０１３２５３２１（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０１４９９６３５（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０１５６２３２０（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７５６５４５３（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０８２８８８３６（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０８５９８９９１（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０２４０５７２５（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２０８８９０２３３（ＣＮ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２６０１９１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０８Ｂ ７／０４

Ｂ２３Ｋ ２６／０２

Ｂ２３Ｑ １７／２４

Ｈ０１Ｓ ３／００

Ｈ０２Ｇ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ障害物除去装置と、制御センタと、移動制御プラットフォームとを有するシステムを用いた設備安全保護方法であって、 前記レーザ障害物除去装置は、レーザと、前記レーザと同軸のカメラと、前記レーザと前記カメラの方位角およびピッチ角を回動させる雲台とを備え ステップＳ１０１、前記レーザ障害物除去装置がオンにされ、前記雲台の前記方位角および前記ピッチ角を読み取って、前記制御センタに送信し、前記制御センタが前記方位角および前記ピッチ角を記録することにより初期の状態情報の補正を完成することと、 ステップＳ１０２、ユーザが、前記移動制御プラットフォームを利用し、前記制御センタを介して前記カメラのリアルタイム画像を取得するとともに、前記リアルタイム画像に前記レーザ障害物除去装置の保護領域を画定し、前記移動制御プラットフォームが前記保護領域に対応する保護枠を前記リアルタイム画像に表示することと、 ステップＳ１０３、ユーザが、前記移動制御プラットフォームを利用して前記雲台を操作し、前記レーザ及び前記カメラの方位角又はピッチ角を変更し、障害物除去操作を行い、前記雲台が動作している間、前記レーザ障害物除去装置が前記方位角および前記ピッチ角を前記制御センタに送信し、前記制御センタは前記方位角および前記ピッチ角を処理した後に処理結果を前記移動制御プラットフォームに送信し、前記移動制御プラットフォームが、前記レーザ障害物除去装置から、前記カメラにより収集された前記リアルタイム画像及び前記カメラの倍率を取得し、前記倍率と、前記制御センタから受信した前記処理結果とに基づき、前記保護枠が前記カメラから取得された前記リアルタイム画像に追従して同期移動するように、ユーザに提示される前記保護枠の位置を移動させることと、 ステップＳ１０４、前記レーザの指向が前記保護枠のいずれかの縁部に触れたか、又は前記保護枠の内部領域に入った場合、前記移動制御プラットフォームは前記レーザの出力を停止させ、障害物除去操作が終了していない場合、ステップＳ１０３にジャンプすることと、を含むことを特徴とする設備安全保護方法。

【請求項2】

前記移動制御プラットフォームは、タブレットコンピュータであることを特徴とする請求項１に記載の設備安全保護方法。

【請求項3】

前記雲台及び前記レーザは、データ線によって前記制御センタに電気的に接続され、前記制御センタによって電力供給及びデータ通信を実現し、前記カメラは、ルータを利用して、有線イーサネットによって前記制御センタと通信し、前記移動制御プラットフォームは、ルータを利用して、無線ローカルエリアネットワークによって前記制御センタと通信し、更に前記制御センタを介して前記レーザ障害物除去装置に接続して制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の設備安全保護方法。

【請求項4】

前記雲台は、エンコーダを含み、前記エンコーダは、前記方位角およびピッチ角を提供することを特徴とする請求項１に記載の設備安全保護方法。

【請求項5】

ステップＳ１０３において、具体的に、 ステップＳ１０３１、前記雲台が動作している間、前記レーザ障害物除去装置が、Ｎミリ秒ごとに前記方位角および前記ピッチ角を読み取り、前記制御センタに送信することと、 ステップＳ１０３２、前記移動制御プラットフォームが、前記レーザ障害物除去装置から、前記カメラにより収集された前記リアルタイム画像及び前記カメラの前記倍率を取得することと、 ステップＳ１０３３、前記制御センタが、現在の前記方位角と前回の過去の前記方位角との差分を計算し、エンコーダ水平差分を得て、前記制御センタが、現在の前記ピッチ角と前回の過去の前記ピッチ角との差分を計算し、エンコーダ垂直差分を得て、続いて、前記エンコーダ水平差分及び前記エンコーダ垂直差分を前記移動制御プラットフォームに送信することと、 ステップＳ１０３４、前記移動制御プラットフォームが、前記エンコーダ水平差分、前記エンコーダ垂直差分及び前記倍率に基づき、前記リアルタイム画像に追従し、前記保護枠の前記リアルタイム画像での位置を更新し、ユーザに表示することと、を含むことを特徴とする請求項４に記載の設備安全保護方法。

【請求項6】

ステップＳ１０３４において、前記移動制御プラットフォームが前記保護枠の前記リアルタイム画像での位置を更新する時、前記保護枠が前記リアルタイム画像上で水平方向に移動する距離Ｌ１及び垂直方向に移動する距離Ｌ２は、

により計算されることを特徴とする請求項４に記載の設備安全保護方法。

【請求項7】

ステップＳ１０４において、具体的に、前記移動制御プラットフォームが、前記リアルタイム画像及び前記保護枠と組み合わせて、 前記リアルタイム画像の中心点を前記レーザの指向とし、前記リアルタイム画像の中心点が前記保護枠のいずれかの縁部に触れたか、又は前記保護枠の内部領域に入った場合、前記移動制御プラットフォームが、前記制御センタを介して前記レーザ障害物除去装置に制御命令を送信し、前記レーザの出力を停止させることを含むことを特徴とする請求項４に記載の設備安全保護方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、架空送電線路の異物除去、高圧送電チャネルの清掃、送変電技術などの分野に関し、特にレーザ障害物除去装置に適用される設備安全保護方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、レーザ障害物除去装置は、電力システムの架空線路の異物除去、樹木障害物除去などの場合に広く適用されている。レーザ障害物除去装置は、レーザの指向性が高く、エネルギー効率が高く、指向性エネルギー伝達効率が高いという特性を利用し、レーザビームを架空線路上の異物の表面に正確に放射する。レーザによる異物への光熱作用により、異物を気化又は溶融温度に加熱する。レーザビームの移動に伴い、異物本体に連続的な切り目を形成し、異物を切断し、異物の除去を実現する。しかしながら、実際の適用において、レーザの熱的効果により、異物を除去するほか、架空線路上の複合碍子のような他の設備を損傷する可能性もある。従来のレーザ障害物除去装置には、架空線路設備に対する能動的な安全保護措置がほとんどなく、一般的に、人による観察の方法により、設備への長時間のレーザ照射を回避し、この方法は、制御できない要因が多い（例えば、作業者の誤操作、作業者の素質の異なり）ため、設備の損傷を実に回避することができない。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］実開平３－９１０２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、上記した従来技術における問題を主に解決し、生産環境の安全を確保し、障害物除去効率を向上させることができるレーザ障害物除去装置に適用される設備安全保護方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記目的を達成するために、本発明において採用される技術的解決手段は、雲台と、カメラと、レーザとを備え、前記カメラは、前記レーザと同軸であり、前記雲台は、水平方向又は垂直方向に沿って独立して回動するレーザ障害物除去装置に適用される設備安全保護方法であって、 ステップＳ１０１、前記レーザ障害物除去装置がオンにされ、制御センタと通信し、初期の状態情報の補正を完成することと、 ステップＳ１０２、ユーザが、移動制御プラットフォームを利用し、前記制御センタを介して前記カメラのリアルタイム画像を取得するとともに、前記リアルタイム画像に前記レーザ障害物除去装置の保護領域を画定し、移動制御プラットフォームが前記保護領域に対応する保護枠を前記リアルタイム画像に表示することと、 ステップＳ１０３、ユーザが、前記移動制御プラットフォームを利用して前記雲台を操作し、前記レーザ及び前記カメラの方位角又はピッチ角を変更し、障害物除去操作を行い、前記雲台が動作している場合、前記レーザ障害物除去装置が前記状態情報を前記制御センタに同期させ、且つ前記制御センタによって処理した後に前記移動制御プラットフォームに送信し、前記移動制御プラットフォームが、前記カメラから取得された倍率に基づき、前記制御センタから受信した前記状態情報と組み合わせて、前記保護枠が前記カメラから取得された前記リアルタイム画像に追従して同期移動するように、ユーザに提示される前記保護枠の位置を移動させることと、 ステップＳ１０４、前記レーザの指向が前記保護枠のいずれかの縁部に触れたか、又は前記保護枠の内部領域に入った場合、前記レーザが出力を自動的に停止し、障害物除去操作が終了していない場合、ステップＳ１０３にジャンプすることと、を含むことを特徴とするレーザ障害物除去装置に適用される設備安全保護方法を提供することである。

【0005】

更に、前記移動制御プラットフォームは、タブレットコンピュータである。

【0006】

更に、前記雲台及び前記レーザは、データ線によって前記制御センタに電気的に接続され、前記制御センタによって電力供給及びデータ通信を実現し、前記カメラは、ルータを利用して、有線イーサネットによって前記制御センタと通信し、前記移動制御プラットフォームは、ルータを利用して、無線ローカルエリアネットワークによって前記制御センタと通信し、更に前記制御センタを介して前記レーザ障害物除去装置に接続して制御を行う。

【0007】

更に、前記雲台は、エンコーダを含み、前記状態情報は、前記エンコーダからの水平位置情報及び垂直位置情報である。

【0008】

更に、ステップＳ１０１において、具体的に、 ステップＳ１０１１、前記レーザ障害物除去装置がオンにされ、前記水平位置情報及び前記垂直位置情報を読み取り、前記制御センタに送信することと、 ステップＳ１０１２、前記制御センタが前記レーザ障害物除去装置から報告された前記水平位置情報及び前記垂直位置情報を記録することと、を含む。

【0009】

更に、ステップＳ１０３において、具体的に、 ステップＳ１０３１、前記雲台が動作している場合、前記レーザ障害物除去装置が、Ｎミリ秒ごとに前記垂直位置情報及び前記水平位置情報を読み取り、前記制御センタに送信することと、 ステップＳ１０３２、前記移動制御プラットフォームが、前記レーザ障害物除去装置から、前記カメラにより収集された前記リアルタイム画像及び前記カメラの前記倍率を取得することと、 ステップＳ１０３３、前記制御センタが、現在の前記水平位置情報と前回の過去の前記水平位置情報との差分を計算し、エンコーダ水平差分を得て、前記制御センタが、現在の前記垂直位置情報と前回の過去の前記垂直位置情報との差分を計算し、エンコーダ垂直差分を得て、続いて、前記エンコーダ水平差分及び前記エンコーダ垂直差分を前記移動制御プラットフォームに送信することと、 ステップＳ１０３４、前記移動制御プラットフォームが、前記エンコーダ水平差分、前記エンコーダ垂直差分及び前記倍率に基づき、前記リアルタイム画像に追従し、前記保護枠の前記リアルタイム画像での位置を更新し、ユーザに表示することと、を含む。

【0010】

更に、ステップＳ１０３４において、前記移動制御プラットフォームが前記保護枠の前記リアルタイム画像での位置を更新する時、前記保護枠が水平方向に移動する距離Ｌ１及び垂直方向に移動する距離Ｌ２は、

により計算される。

【0011】

更に、ステップＳ１０４において、具体的に、前記移動制御プラットフォームが、前記リアルタイム画像及び前記保護枠と組み合わせて、前記リアルタイム画像の中心点を前記レーザの指向とし、前記リアルタイム画像の中心点が前記保護枠のいずれかの縁部に触れたか、又は前記保護枠の内部領域に入った場合、前記移動制御プラットフォームが、前記制御センタを介して前記レーザ障害物除去装置に制御命令を送信し、前記レーザの出力を停止させることを含む。

【発明の効果】

【0012】

上記技術的特徴に鑑み、本発明は、以下の利点を有する。 １、市場に出回っている従来のレーザ障害物除去装置には架空線路設備に対する安全保護措置がほとんどないというギャップを埋める。 ２、ユーザが実際にレーザ障害物除去作業を行う際に、保護する必要のある物体の種類が複雑で多様であり、且つ、多くの物体が明らかな特徴を有していない。本発明は、領域保護方法を採用し、保護される物体の特徴に対する要求がなく、保護領域内の物体を確実に保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明のレーザ障害物除去装置に適用される設備安全保護方法の好ましい実施例のフローチャートである。

【図2】本発明における好ましい実施例のシステムの構造模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、具体的な実施形態を参照しながら本発明を更に発明する。これらの実施例は、本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明の範囲を制限するものではないと理解すべきである。なお、本発明により教示された内容を読んだ後、当業者は、本発明に対して各種の変更や修正を行うことができ、これらの同等形態も同様に本願に添付される特許請求の範囲により限定される範囲内に属する。 実施例

【0015】

図１及び図２を参照し、本発明のレーザ障害物除去装置に適用される設備安全保護方法の好ましい実施例において、使用されるレーザ障害物除去装置１００は、雲台１０１と、レーザ１０２と、カメラ１０３とを備え、レーザ１０２は、カメラ１０３と同軸である。雲台１０１は、水平方向又は垂直方向に互いに独立して回動することができ、エンコーダを更に含む。エンコーダは、雲台１０１の水平位置情報（方位角）及び垂直位置情報（ピッチ角）を提供するために用いられる。

【0016】

雲台１０１及びレーザ１０２は、データ線によって制御センタ２００に電気的に接続され、制御センタ２００によって電力供給及びデータ通信を実現する。カメラ１０３は、ルータ４００を利用して、有線イーサネットによって制御センタ２００と通信する。移動制御プラットフォーム３００は、ルータ４００を利用して、無線ローカルエリアネットワークによって制御センタ２００と通信し、更に制御センタ２００を介してレーザ障害物除去装置１００における、雲台１０１、レーザ１０２及びカメラ１０３を含む各モジュールに接続して制御を行う。移動制御プラットフォーム３００は、タブレットコンピュータである。

【0017】

本発明のレーザ障害物除去装置に適用される設備安全保護方法の好ましい実施例は、以下のステップを含む。

【0018】

ステップＳ１０１、レーザ障害物除去装置１００がオンにされ、制御センタ２００と通信し、初期の状態情報の補正を完成する。状態情報は、雲台１０１のエンコーダにより提供される水平位置情報（方位角）及び垂直位置情報（ピッチ角）を含む。

【0019】

レーザ障害物除去装置１００がオンにされた後、自身のデバイスの初期化を完成し、その後、雲台１０１のエンコーダにより提供される水平位置情報（方位角）及び垂直位置情報（ピッチ角）を読み取り、制御センタ２００に送信する。制御センタ２００がレーザ障害物除去装置１００の初期の水平位置情報（初期の方位角）及び初期の垂直位置情報（初期のピッチ角）を記録し、初期の状態情報の補正を完成する。

【0020】

ステップＳ１０２、ユーザが、移動制御プラットフォーム３００を利用し、制御センタ２００を介してカメラ１０３により収集されたリアルタイム画像を取得するとともに、リアルタイム画像にレーザ障害物除去装置１００の保護領域を画定する。ユーザが保護領域の設定を完成した後、移動制御プラットフォーム３００が保護領域に対応する保護枠をリアルタイム画像に表示する。

【0021】

ステップＳ１０３、ユーザが、移動制御プラットフォーム３００を利用して雲台１０１を操作し、レーザ１０２及びカメラ１０３の方位角及びピッチ角を変更し、障害物除去操作を行う。雲台１０１が動作している場合、レーザ障害物除去装置１００が状態情報（水平位置情報及び垂直位置情報）を制御センタ２００に同期させ、制御センタ２００によって状態情報を処理した後に移動制御プラットフォーム３００に送信する。移動制御プラットフォーム３００が、カメラ１０３から倍率を直接取得し、制御センタ２００から受信した状態情報と組み合わせて、保護枠がカメラ１０３から取得されたリアルタイム画像に追従して同期移動するように、ユーザに提示される保護枠の位置を移動させる。雲台１０１が動作している場合、レーザ障害物除去装置１００が垂直位置情報及び水平位置情報を定期的に読み取る時間間隔は、０から５００ミリ秒の間である。

【0022】

具体的に、本実施例において、レーザ障害物除去装置１００が、２００ミリ秒ごとに垂直位置情報及び水平位置情報を読み取り、制御センタ２００に送信する。移動制御プラットフォーム２００が、レーザ障害物除去装置１００から、カメラ１０３により収集されたリアルタイム画像及びカメラ１０３の倍率を直接取得する。

【0023】

制御センタ２００により、新しい水平位置情報を受信する度に、前回受信した過去の水平位置情報との差分を求め、エンコーダ水平差分を得る。制御センタ２００により、新しい垂直位置情報を受信する度に、前回受信した過去の垂直位置情報との差分を求め、エンコーダ垂直差分を得る。続いて、エンコーダ水平差分及びエンコーダ垂直差分を移動制御プラットフォーム３００に送信する。

【0024】

移動制御プラットフォーム３００により、保護枠が水平方向に移動する距離Ｌ１及び垂直方向に移動する距離Ｌ２を計算する。 L１＝DX／（SUM＿X／PIX１×M） L２＝DX／（SUM＿Y／PIX２×M） DX：エンコーダ水平差分 SUM＿X：雲台が１回転（３６０度）水平運動した場合の総エンコーダ値 PIX１：リアルタイム画像の水平方向画素値 DY：エンコーダ垂直差分 SUM＿Y：雲台が１回転（３６０度）垂直運動した場合の総エンコーダ値 PIX２：リアルタイム画像の垂直方向画素値 M：カメラの現在の倍率

【0025】

計算完了後、移動制御プラットフォーム３００が、水平方向に移動する距離Ｌ１及び垂直方向に移動する距離Ｌ２を利用して、保護枠のリアルタイム画像での位置を更新し、ユーザに表示し、保護枠がリアルタイム画像に追従して同期移動することを実現する。

【0026】

ステップＳ１０４、レーザの指向が前記保護枠のいずれかの縁部に触れたか、又は保護枠の内部領域に入った場合、レーザが出力を自動的に停止し、障害物除去操作が終了していない場合、ステップＳ１０３にジャンプする。

【0027】

具体的に、移動制御プラットフォーム３００が、リアルタイム画像の中心点をレーザ１０２の指向とし、リアルタイム画像及び保護枠と組み合わせて、リアルタイム画像の中心点が保護枠のいずれかの縁部に触れたか、又は保護枠の内部領域に入った場合、移動制御プラットフォーム３００が、制御センタ２００を介してレーザ障害物除去装置１００に制御命令を送信し、レーザ１０２の出力を停止する。

【0028】

以上の記載は、本発明の好ましい実施例に過ぎず、それによって本発明の特許範囲を制限するわけではなく、本発明の明細書及び図面の内容に基づいて変更して得られた等価構造又は等価フロー、又は他の関連する技術分野への直接的又は間接的な適用は、いずれも同様に本発明の特許の保護範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0029】

１００ レーザ障害物除去装置 ２００ 制御センタ ３００ 移動制御プラットフォーム ４００ ルータ １０１ 雲台 １０２ レーザ １０３ カメラ

【図1】

【図2】