一种具有安全保护检测的手持激光清洗装置、系统及方法与流程-k8凯发

本发明涉及供电设备的激光清洗，具体涉及一种具有安全保护检测的手持激光清洗装置、系统及方法。

背景技术：

1、随着现代工业的迅速发展，手持激光清洗技术在众多行业中得到了广泛的应用，如航空航天、汽车制造、机械制造等。这种技术通过使用激光束对物体表面进行快速、高效且无损的清洗，能够去除锈渍、油污、涂层等各种污染物。然而，在实际应用中，由于激光的高能量特性，操作不当可能会对操作员或附近的设备和物体造成伤害或损坏。传统的手持激光清洗作业头虽然在效率和效果上都表现出色，但在安全性方面仍存在一些不足。例如，当激光作业头未对准目标或者误操作时，强烈的激光可能会误射，这不仅会损害工作表面，还可能对操作员的眼睛和皮肤造成伤害。此外，由于操作员需要长时间手持激光清洗作业头，并且经常需要在复杂的环境中工作，因此操作的稳定性和安全性成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供了一种具有安全保护检测的手持激光清洗装置、系统及方法，可以提高手持激光清洗操作中的稳定性以及安全性。

2、为解决上述技术问题，作为本发明的一方面，提供了一种具有安全保护检测的手持激光清洗装置，其包括：

3、带有手柄的壳体；

4、在所述壳体上设置有三维激光雷达、多角度全景相机、激光发射装置以及告警处理装置；

5、在所述壳体中设置有处理模块，所述处理模块与所述三维激光雷达、多角度全景相机、激光发射装置以及告警处理装置相连接，且所述处理模块连接有一数据传输模块；

6、其中，所述三维激光雷达安装在所述壳体的前侧、上侧及左侧、右侧位置，通过发射激光脉冲对作业区域内的物体进行绘制，形成三维点云数据；

7、所述多角度全景相机安装在所述壳体的前面，利用超广角镜头对目标工作区域的图像数据进行采集；

8、所述激光发射装置安装在所述壳体前侧，用于对作业区域内的物体进行激光清洗操作；

9、所述处理模块，用于收集所述三维激光雷达采集的点云数据和多角度全景相机采集的图像数据通过数据传输模块发送出去，并接收来自地面监控装置的控制命令以控制告警处理装置工作或控制激光发射装置停止工作；

10、数据传输模块安装在手持激光发射装置内部，用于向地面监控装置传输三维点云数据和图像数据，以及接收来自地面监控装置的控制命令；

11、所述告警处理装置用于在所述处理模块的控制下进行告警处理。

12、优选地，所述告警处理单元进一步包括：灯光告警模块、声音告警模块、振动告警模块以及急停模块；其中：

13、所述灯光告警模块包括多颗多色led光源，用于提供视觉告警功能；

14、所述声音告警模块，包括一蜂鸣器，用于提供听觉告警功能；

15、所述振动告警模块，包括振动马达，用于提供触觉告警功能；

16、所述急停模块，包括有切断快关，安装在激光发射装置电路端，用于紧急切断激光发射。

17、优选地，所述处理模块进一步用于根据来自地面监控装置的控制命令以及自身检测到异常状况时进行告警处理；其中包括：

18、当检测到手持激光装置临近安全工作区域时，控制所述灯光告警模块根据临近方位一侧相对应led光源闪烁灯光，灯光颜色由绿色变为黄色；

19、在手持激光装置临近安全工作区域告警后，检测到操作人员如超出区域内，控制灯光告警模块根据超出方位一侧相对应的led光源闪烁灯光，灯光颜色由黄色变为红色，同时开启声音告警模块与振动告警模块；

20、当检测到激光引燃目标区域可燃物时，控制所述急停模块开启，强制切断激光发射装置的供电；

21、当检测到人体进入安全工作区域时，控制所述急停模块开启，强制切断激光发射装置的供电。

22、相应地，本发明的另一方面还提供一种具有安全保护检测的手持激光清洗系统，其包括：

23、如前述的手持激光清洗装置；

24、与所述手持激光清洗装置进行无线连接的地面监控装置；

25、其中，所述地面监控装置进一步包括：

26、数据接收单元，用于实时接收手持激光清洗装置所传输的来自清洗现场的三维点云数据和图像数据；

27、融合处理单元，用于分析来自清洗现场的三维点云数据和图像数据，并利用多维信息感知算法进行融合处理，构建安全目标工作范围；

28、监控处理单元，用于根据来自清洗现场的三维点云数据和图像数据，分析显示任何被检测到的危险干扰物的位置和类型，并结合当前清洗的位置信息，在出现危险情形时生成告警控制命令；

29、数据发送单元，用于将安全目标工作范围、告警控制命令发送给所述手持激光清洗装置。

30、优选地，所述融合处理单元进一步用于：

31、利用预先构建的危险干扰物数据库，将目标区域的干扰物与清洗物图像信息与数据库进行对比，制定安全清洗目标，并且通过获取的三维点云数据构建空间尺度场，将两种数据融合，构建安全作业规范区网格。

32、作为本发明的再一方面，还提供一种具有安全保护检测的手持激光清洗方法，其采用前述的系统来实现，所述方法至少包括如下步骤：

33、步骤s10，在清洗前，手持激光清洗装置将目标作业区域内的三维点云数据和图像数据发送给地面监控装置；

34、步骤s11，地面监控装置分析来自清洗现场的三维点云数据和图像数据，并利用多维信息感知算法进行融合处理，构建安全目标工作范围，并发送给所述手持激光清洗装置；

35、步骤s12，手持激光清洗装置开启激光发射装置对安全目标工作范围进行清洗作业，并继续将三维点云数据和图像数据实时发送给地面监控装置；

36、步骤s13，地面监控装置根据来自清洗现场的三维点云数据和图像数据，分析显示任何被检测到的危险干扰物的位置和类型，并结合当前清洗的位置信息，在出现危险情形时生成告警控制命令；

37、步骤s14，手持激光清洗装置根据来自地面监控装置的控制命令以及自身检测到异常状况时进行告警处理。

38、优选地，所述步骤s11进一步包括：

39、利用预先构建的危险干扰物数据库，将目标区域的干扰物与清洗物图像信息与数据库进行对比，制定安全清洗目标，并且通过获取的三维点云数据构建空间尺度场，将两种数据融合，构建安全作业规范区网格。

40、优选地，所述步骤s11进一步包括：

41、当检测到手持激光装置临近安全工作区域时，控制所述灯光告警模块根据临近方位一侧相对应led光源闪烁灯光，灯光颜色由绿色变为黄色；

42、在手持激光装置临近安全工作区域告警后，检测到操作人员如超出区域内，控制灯光告警模块根据超出方位一侧相对应的led光源闪烁灯光，灯光颜色由黄色变为红色，同时开启声音告警模块与振动告警模块；

43、当检测到激光引燃目标区域可燃物时，控制所述急停模块开启，强制切断激光发射装置的供电；

44、当检测到人体进入安全工作区域时，控制所述急停模块开启，强制切断激光发射装置的供电。

45、实施本发明实施例，具有如下的有益效果：

46、本发明提供了一种具有安全保护检测的手持激光清洗装置、系统及方法。在进行激光清洗前，利用三维激光雷达与多角度全景相机获取作业区域的空间特征数据，同时利用地面监控装置进行三维重建，提取作业区内部的关键信息，制定安全工作区域网格，可以提高确定工作区域的准确性；

47、实施本发明，预先构建的危险干扰物数据库，将目标区域的干扰物与清洗物图像信息与数据库进行对比，可以鉴别激光清洗作业环境中的多种目标物。此方法将点云和图像的像素进行细致分类，进而为作业场景中的可燃物、障碍物、人体以及不必要清洗物进行标注提示；

48、同时，在清洗过程中，手持激光清洗装置利用多角度全景相机获取作业周围危险物数据，利用数据库比对实时场景，为后续的全感官安全告警系统提供实时监测功能；并在出现异常时，能够采用声、光、触全感官告警系统为操作人员提供最大限度的安全告警功能，同时采用智能紧急切断模式增强手持激光清洗装置的安全性；

49、实施本发明，可以确保激光清洗工作的高效、快速与安全，满足对电力设备的关于清洗质量和操作安全性的双重要求；可以解决现有工程作业手持激光装置在执行复杂作业条件下所存在的人员操作误射、缺乏作业区域目标识别、反馈系数较低等技术问题。