一种消防救援便携式激光破拆系统及控制方法
阅读说明：本技术 一种消防救援便携式激光破拆系统及控制方法 (Portable laser forcible entry system for fire rescue and control method ) 是由 姜一桐 杨昀 阮桢 张磊 王喆 顾邵飞 王贵军 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种消防救援便携式激光破拆系统,包括支架,激光破拆机构,安全模块和控制模块；激光破拆机构,安全模块,控制模块在使用时均可固定在支架上；控制模块控制连接安全模块,控制安全模块进行作业范围的锁定；控制模块控制连接激光破拆机构,控制激光破拆机构的开关、破拆路径动作与角度调整。本方案通过激光雷达与摄像头的协同配合能够准确的锁定作业范围、严格按照规划路径进行破拆动作、破拆区域电子围栏现场配置,提高了系统的安全性；且本激光破坏系统可进行远距离破拆作业,能够运用于消防救援领域,具有适用性强的特点。(The invention discloses a portable laser forcible entry system for fire rescue, which comprises a bracket, a laser forcible entry mechanism, a safety module and a control module, wherein the bracket is fixedly connected with the laser forcible entry mechanism; the laser forcible entry mechanism, the safety module and the control module can be fixed on the bracket when in use; the control module is in control connection with the safety module and controls the safety module to lock the operation range; the control module is connected with the laser forcible entry mechanism in a control mode and controls the opening and closing of the laser forcible entry mechanism, the forcible entry path action and the angle adjustment. According to the scheme, the working range can be accurately locked through the cooperative matching of the laser radar and the camera, the forcible entry action and the forcible entry area electronic fence field configuration can be strictly carried out according to the planned path, and the safety of the system is improved; the laser damage system can be used for long-distance breaking and dismantling operation, can be applied to the field of fire rescue, and has the characteristic of strong applicability.)
技术领域
本发明涉及破拆技术领域，具体涉及一种激光破坏系统及控制方法。
背景技术
目前国内外消防救援队伍在进行高强度破拆作业时普遍使用液压，气动，电动等手持破拆工具或工程机械，通过剪、扩、凿、锯、钻等接触式作业方法完成对目标构件的破拆动作。
受近距离作业特点和装备功效限制，该类装备无法充分满足钢构建筑，邮轮，火车等大型金属构件破拆性能需求，且由于接触式破拆中破拆应力不规则释放易对救援人员现场操作安全构成一定的危险。
激光切割是一种非接触式、高精度、高质量、高效率的切割方法，在汽车，船舶等工业领域广泛应用。
光纤激光具有光路衰减慢、能量损失小、光电转化率高、激光发生器结构紧凑等特点，在切割材料和切割效能方面优势突出，尤其是其通过光纤引导光路的柔性结构可实现主机-执行器分离，为远距离切割提供技术条件。
中国高能激光应用研究达到国际领先水平，一举成为全球第二个掌握万瓦级光纤激光器核心技术的国家，激光切割技术也在军事领域具有成熟的应用。
随着军民融合发展战略不断深入推进，激光切割技术得到广泛应用。然而，目前国内外在基于激光切割技术的消防破拆装备技术领域尚属空白。
由此可见，现急需提供一种基于激光切割技术的消防破拆装备。
发明内容
针对于现有激光切割技术所存在适用性低的技术问题，本发明的目的在于提供一种消防救援便携式激光破拆系统，在此基础上，还提供了控制方法，本方案给出的激光破坏系统具有适用性高的特点，很好地解决了上述的技术问题。
为了达到上述目的，本发明提供的激光破坏系统，包括支架，激光破拆机构，安全模块和控制模块；所述激光破拆机构，安全模块，控制模块均设置在支架上；所述控制模块控制连接安全模块，通过控制模块来控制安全模块进行作业范围的锁定；所述控制模块控制连接激光破拆机构，通过控制模块来控制激光破拆机构的开关与角度调整。
进一步地，所述支架上设有调节手柄，通过旋转调节手柄来对支架进行伸缩。
进一步地，所述控制模块包括若干控制柜以及若干控制器；所述若干控制柜对称设置在三脚架上；所述若干控制器分别放置于若干控制柜内。
进一步地，所述若干控制柜上方设有一块安装面板。
进一步地，所述激光破拆机构包括激光发射器，操作面板和多轴云台；
所述操作面板设置在安装面板上并与控制模块连接进行数据交互；
所述多轴云台底端增设安置座并通过安置座与安装面板进行连接；所述多轴云台为矩形框；所述底端轴相对于安置座可进行一定角度的转动；所述上方轴可相对于两边的轴进行一定角度的上下摆动；
所述激光发射器安装在多轴云台的顶端轴上，所述激光发射器可通过多轴云台进行上下摆动；
进一步地，所述激光发射器上设有生物识别模块；所述生物识别模块与控制模块连接，通过控制模块来对生物识别模块所识别的指纹进行验证。
进一步地，所述安全模块包括激光雷达，电机，摄像头，GPS信号接收机和两个多轴云台；
所述激光雷达通过多轴云台安装在安装面板上，可通过多轴云台进行多方位转动；
所述电机设置在安装面板上并分别与激光雷达驱动连接以及和控制模块进行连接；所述电机通过控制模块来驱动激光雷达进行转动；
所述摄像头通过多轴云台设置于安装面板的下方，可通过多轴云台进行多方位移动；所述摄像头与控制模块连接进行数据传输；所述摄像头与激光雷达配合使用可进行异常监控；
所述GPS信号接收器安装在控制柜内，与控制器连接；所述GPS信号接收器与激光雷达配合使用可辅助激光雷达对作业围栏的锁定。
为了达到上述目的，本发明提供的一种消防救援便携式激光破拆系统的控制方法，所述控制方法包括：
(1)通过操作面板设置参数并将参数，设定好参数后，将参数及开启指令一同下达给控制模块；
(2)控制模块接收到操作面板的指令后驱动电机带动激光雷达进行范围内的移动，确定破拆作业区域和安全围栏；
(3)通过激光发射器上的生物识别模块将身份信息传输至控制模块进行验证；验证通过后，激光发射器进行解锁；
(4)激光发射器根据控制模块所给出的指令进行摆动到激光雷达锁定的作业范围内并进行破拆作业。
本发明提供的一种消防救援便携式激光破拆系统及控制方法，其通过激光雷达与摄像头的配合能够准确的锁定作业范围且本激光破坏系统可进行远距离破拆作业，能够运用于消防领域，具有适用性强的特点。
附图说明
以下结合附图和
具体实施方式
来进一步说明本发明。
图1为本激光破坏系统中支架的结构示意图；
图2为本激光破坏系统的正面结构示意图；
图3为本激光破坏系统的结构右视图；
图4为本激光破坏系统的结构左视图；
图5为本激光破坏系统的结构后视图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
本方案提供的一种激光破拆系统，其包括支架，激光破拆机构，安全模块，控制模块。
其中，激光破拆机构，安全模块，控制模块均设置在支架上；控制模块控制连接安全模块，控制安全模块进行作业范围的锁定，能够保证作业范围的精确；当范围锁定后，开启激光破拆机构进行范围内的破拆作业。
其中，参见图1，支架100为激光破拆系统的支撑及安装组件。
本方案中，支架100优选为三脚架，三脚架具有很好的稳定性，能够稳定的固定支撑住激光破拆系统。
其次，在三脚架上的每个支架上均设有调节手柄(图中未标出)，通过旋转调节手柄可以对三脚架的长度进行收缩，进而对整个三脚架的高度进行上下调节，增加了装置的适用性。
这里调节手柄的技术方案不做限定，能够使三脚架进行高度调节即可。
接下来为激光破拆机构，安全模块，控制模块的构成方案，具体参见图2-图5。
控制模块设置于支架100上方，其包括两个控制柜200以及若干控制器(图中未标出)。
两个控制柜200对称设置在支架10上，两个控制柜200内部为内置腔，用于放置控制器；其中，控制器用于驱动控制安全模块。
这里控制柜200的个数不做限定，可根据实际情况而定。
在控制柜200上方设有安装面板300，安装面板300上设有激光破拆机构。
其中，激光破拆机构包括激光发射器800，多轴云台810以及操作面板400；
操作面板400用于发送指令和获取信息；其设置在安装面板300上。
操作面板400与控制模块进行连接，通过操作面板400控制操作界面中的破拆路径设置(直线、圆形、矩形)、破拆切割速度控制、破拆区域中心点位获取等预设好激光破拆光束初始点位以及整个激光破拆周期的具体动作
另外操作面板400也可获取控制模块内激光破拆系统工作时的数据，操作人员可根据操作面板上所获取的数据对安全模块和激光破拆机构工作范围的调整。
多轴云台810通过安置座813固定在安装面板300上，其中多轴云台810为矩形框架，底端轴812可在相对安置座813进行一定角度的转动；上方轴811相对两边的轴可做一定角度的上下摆动。
激光发射器800安装在多轴云台810的上方轴811上，激光发射器800在接收到控制模块的指令后，根据指令可通过多轴云台810进行相应的上下的摆动来确定破拆的位置，破拆激光束通过摆动可以任意照射到锁定范围内的任意角落，提高了激光破拆系统的效率。
其次，由于激光破拆设备自身的威力较大，所以需要严格的管理，非专业人员不得进行操作使用。因此，本方案在激光发射器800上设有生物识别模块生物识别模块820，生物识别模块生物识别模块820与控制模块进行连接，需要两个操作人员同时进行指纹认证，通过控制模块将身份信息确认后，激光发射器800则可解锁进行破拆动作。
这里生物识别模块820的技术方案为本领域技术人员所熟知，这里就不加以赘述。
进一步地，安全模块包括激光雷达500，电机600，摄像头700，GPS信号接收机(图中未标出)。其中激光雷达500用于作为激光束切割定位依据，其通过多轴云台510安装在安装面板300上，可通过多轴云台510进行多方位的转动，形成作业围栏。
电机600用于驱动激光雷达500，其设置在安装面板300上。
电机600分别与激光雷达500和控制模块进行连接。在操作面板400上下达指令到控制模块，控制模块开始控制电机的来驱动激光雷达500进行摆动来锁定范围。
另外，激光雷达500还具有中断和报警的特点。采用激光雷达500对作业场景进行覆盖时，一旦有人员或物体闯入设定区域内或作业区域内发生异常情况时，激光雷达500会立即中断激光并报警，可以及时进行紧急中断，保证了作业时的安全性。
为进一步地保证作业时的安全性，可增设一个高清摄像头700，通过多轴云台设置于安装面板300的下方，可以通过多轴云台进行多方位的转动。
通过使用高清摄像头700与激光雷达500配合使用，可以辅助激光雷达500覆盖更广的场景并且摄像头700可将拍摄的图片或视频采用图像深度视觉处理技术，辅助激光雷达500进行异常监控。
其次，在破拆作业的同时，摄像头500会实时拍摄照片或视频，激光破拆系统根据所拍摄的照片或视频自动调整作业范围；另外，也可将拍摄的照片和视频上传至操作面板400，工作人员通过所拍摄的照片或视频在操作面板400手动调整参数值进行作业范围的调整。
为保证覆盖范围的精确度，在控制柜200内部可放置GPS信号接收器并与激光雷达500配合使用，通过GPS信号接收器来获知激光破拆系统地理位置准确信息，来进一步地辅助激光雷达500对作业围栏锁定的准确率。
另外，GPS定位接收器也可用于设备监管，协助救援人员导航定位，使协助人员能够及时获取设备的位置信息。
本方案除了可在现场通过操作面板400进行监控，还可进行远程监控。
在现场外的监控室内可另外增设一台PC端，与现场的控制模块通过无线模块或传输介质进行数据交互。
控制模块可将所监控到的激光破拆系统工作时的状态和数据通过无线模块或传输介质传输至PC端；操作人员也可通过PC端对现场激光破拆系统进行指令的下达，可实现远程监控的操作。
下面举例说明其在具体应用时的工作过程：
首先，至少两位操作人员抵达现场后展开支架10，将安全模块和控制模块快速架设到支架10上；经过粗略调整位置后将安全模块和控制模块与支架10进行固定；
之后通过操作面板400开机后由激光雷达500进行以破拆目标为中心的大范围安全围栏自动设置，同时，激光雷达500结合摄像头700获取破拆目标的可视化图像及数据点云获取(该步骤为激光破拆光束的运动路径做基础)；
接下来，通过操作面板400控制操作界面中的破拆路径设置(直线、圆形、矩形)、破拆切割速度控制、破拆区域中心点位获取等预设好激光破拆光束初始点位以及整个激光破拆周期的具体动作；
最后，用生物识别模块820启动激光发射器800，并开启整个激光破拆过程直至结束。破拆期间，一旦预设的大范围安全围栏区域内有异物闯入，则激光雷达500获取信号并立即反馈至安全模块，实现激光发射器800的关闭以及运动控制部分的动作停止。
破拆完成后，破拆的工作人员将收回装置，协助人员根据GPS定位接收器来确定设备位置的信息，来进行后续的救援实施。生物识别模块
由上述方案构成的一种消防救援便携式激光破拆系统及控制方法，其通过激光雷达与摄像头的配合能够准确的锁定作业范围，提高了系统的安全性；且本激光破坏系统可进行远距离破拆作业，能够运用于消防领域，具有适用性强的特点。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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