CN108706432A - 深井固化桶回收系统及其回收方法 - Google Patents

深井固化桶回收系统及其回收方法 Download PDF

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Abstract

深井固化桶回收系统，包括行走装置、水平转运装置、测井中心装置、吊盘移位机构、吊盘、桶面清扫装置及喷雾降尘机构。基于深井固化桶回收系统的固化桶回收方法，步骤如下：1，设定坐标系；2，定位井口中心；3，调整起吊位置；4，清理固化桶上垃圾和浮尘；5，通过钩爪将固化桶进一步定心；6，起吊固化桶；7，将固化桶转移至承桶车上。本发明优点在于，可远程操控有效避免核辐射；电磁吸盘与固化桶能精准对接；固化桶起吊平稳不会碰壁。

Description

深井固化桶回收系统及其回收方法
技术领域
本发明涉及固化桶回收技术领域，特别是一种深井固化桶回收系统及其回收方法。
背景技术
用于盛装核废料水泥固化体的固化桶通常逐层码放，暂存在矿井内，矿井口径略大于固化桶的直径，矿井深度可达14m，可码放至少12层固化桶。
目前，回收固化桶的作业通常采用吊车调取。其存在的困难之处有：1、吊车需要操作员坐在吊车的驾驶舱内操控行驶，操作员或多或少会受到核废料辐射，操作健康风险较大。2、电磁吊具与吊车遥控车柔性连接，故运动过程中摆幅较大，回取操作时，固化桶容易与矿井井壁发生碰撞，进而造成固化桶与电磁吊具脱落，回收效率低下。3、由操作员目测调整电磁吊具对中(所述对中是指电磁吊具的吊盘中心对准固化桶上表面的中心)，调整难度较大且对中精度难以保证，若不能实现精确对中，起吊后固化桶会向一侧歪斜，上升过程中很容易与井壁发生碰撞而脱落。4、即使电磁吊具精确对中，若是固化桶的内容物存在密度不均的情况，起吊后，固化桶因重心不在其轴心线上而容易出现歪斜，上升过程中很容易与井壁发生碰撞而脱落。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种深井固化桶回收系统及其回收方法，它解决了现有的固化桶回收作业中需要人工操作吊车进入回收区域，操作健康风险较大，回收作业中固化桶易脱落，回收效率低下的问题。
本发明的技术方案是：深井固化桶回收系统，包括行走装置、水平转运装置、测井中心装置、吊盘移位机构、吊盘、桶面清扫装置及吊盘调偏机构；
行走装置包括遥控车和总承载板；遥控车中部设有通孔A，总承载板固接在遥控车上端，其上设有通孔B，通孔B与通孔A上下连通而形成可供固化桶通过的通道；
水平转运装置包括支承架、滑轨、承桶车、测距仪A和定位板；支承架固接在总承载板上，并位于所述通道的外部；滑轨固接在支承架上，并位于所述通道的外部；承桶车活动安装在滑轨上，其沿滑轨移动进而挡住或敞开所述通道；定位板直接或间接固定安装在导轨的端部；测距仪A固定安装在承桶车上并正对定位板；
测井中心装置包括测距仪B和驱动装置；驱动装置安装在总承载板上并与测距仪B关联，其用于带动测距仪B往返移动于通道内外；
吊盘移位机构包括起吊架、下往复移动机构、顶板及上往复移动机构；下往复移动机构安装在总承载板上并与起吊架关联，其用于驱动起吊架沿水平X向做往复直线运动；上往复移动机构安装在起吊架顶部并与顶板关联，其用于驱动顶板沿水平Y向做往复直线运动；所述水平X向与水平Y向相互垂直；
吊盘包括钢缆收放器、钢缆及吊盘体；钢缆收放器固定安装在顶板上；钢缆上下两端分别连接在钢缆收放器和吊盘体上，吊盘体位于所述通道内；
桶面清扫装置包括刷条、升降机构和电机H；升降机构设在吊盘体上，并与电机H关联，以带动电机H做竖直升降运动，电机H与刷条关联以驱动刷条做水平摆动；当刷条做水平摆动时，其位于吊盘体的正下方，当刷条做竖直升降运动时，其不与吊盘体产生干涉；
吊盘调偏机构包括线缆收放器、线缆及水平面传感器；线缆收放器固定安装在顶板上，其数量不少于五个；线缆与线缆收放器的数量一致，线缆上端连接在线缆收放器上，下端连接在吊盘体上端，多根线缆与吊盘体形成多个连接点，所述连接点绕吊盘体的中心呈环形均布；水平面传感器安装在吊盘体上，其数量有多个，所有的水平面传感器绕吊盘体的中心环形均布。
本发明进一步的技术方案是：下往复移动机构包括滑轨、滑块、电机C及齿轮；滑轨固定安装在总承载板上；滑块活动安装在滑轨上，其外侧壁上设有齿条部；电机C固定安装在总承载板上；齿轮固定安装在电机C的机轴上，并与滑块外侧壁上的齿条部啮合；
起吊架在下端与滑块焊接固定；
上往复移动机构包括支架D、丝杠D、螺母D及电机D；支架D固定安装在起吊架上端；丝杠D两端活动安装在支架D上并呈水平布置；螺母D螺纹连接在丝杠D上；电机D固定安装在支架D上，其机轴通过联轴器与丝杠D连接；
顶板在下端与螺母D焊接固定。
本发明再进一步的技术方案是：驱动装置包括水平往复移动机构、水平滑块、竖直往复移动机构及竖直滑块；水平往复移动机构包括丝杠A、螺母A、电机A及支架A；丝杠A两端活动安装在支架A上并呈水平布置；螺母A螺纹连接在丝杠A上；电机A固定安装在支架A上，其机轴通过联轴器与丝杠A连接；支架A固接在总承载板上；水平滑块固接在螺母A上；竖直往复移动机构包括支架B、丝杠B、螺母B及电机B；支架B固接在水平滑块上；丝杠B两端活动安装在支架B上并呈竖直布置；螺母B螺纹连接在丝杠B上；电机B固定安装在支架B上，其机轴通过联轴器与丝杠B连接；竖直滑块固接在螺母B上；测距仪B固接在竖直滑块上。
本发明更进一步的技术方案是：吊盘体包括导柱、电磁吸盘、弹簧、工夹盘、钩爪及转动驱动机构；导柱下端焊接固定在电磁吸盘上表面上；电磁吸盘下端设有吸附面，吸附面上设有压力传感器；弹簧套装在导柱上，其下端与电磁吸盘相抵，上端与工夹盘相抵；工夹盘通过其中心孔活动套装在导柱上，并位于弹簧上端，其下表面上设有探照灯、摄像头和测距仪C，测距仪C的数量至少有三个，所有的测距仪C绕工夹盘中心呈环形均布，工夹盘在运动行程的上下两端分别被限位；钩爪数量有三个，三个钩爪分别通过转轴活动安装在工夹盘的侧壁面上，并绕工夹盘的中心呈环形均布；转动驱动机构安装在工夹盘上并与钩爪关联，其用于控制钩爪向工夹盘径向外侧打开或向工夹盘径向内侧收拢；钢缆下端固接在导柱上端；
水平面传感器安装在工夹盘上，其数量有多个，所有的水平面传感器绕工夹盘的中心环形均布；
线缆下端连接在工夹盘上表面上，多根线缆与工夹盘形成多个连接点，所述连接点绕工夹盘的中心呈环形均布。
本发明更进一步的技术方案是：转动驱动机构包括支架E、丝杠E、螺母E、电机E及连杆；支架E固定安装在工夹盘上；丝杠E两端活动安装在支架E上；螺母E螺纹连接在丝杠E上；电机E固定安装在支架E上，其机轴通过联轴器与丝杠E关联；连杆两端分别通过转轴与螺母E和钩爪活动连接。
本发明更进一步的技术方案是：导柱呈上大下小的阶梯轴，其上端设有大径段，其下端设有小径段，大径段与小径段的交界处设有台阶面，工夹盘通过其中心孔套装在导柱的小径段上，当工夹盘的上端面与导柱的台阶面相抵时，工夹盘到达其运动行程的最上端；
电磁吸盘的上端面上设有限位凸台，工夹盘的下端面上设有与电磁吸盘的限位凸台相配合的限位凹槽，当工夹盘的限位凹槽与电磁吸盘的限位凸台相接触时，工夹盘到达其运动行程的最下端。
本发明更进一步的技术方案是：升降机构包括导向杆、倒L滑块、电磁弹簧体及限位板；导向杆固定安装在电磁吸盘的上表面上并呈竖直布置；倒L滑块包括横板和连接在横板下端的竖板，横板通过其上的导向孔活动套装在导向杆上，竖板沿着电磁吸盘的侧壁向下延伸；电磁弹簧体固定安装在电磁吸盘的上表面上，并位于横板下端，其与横板固接以带动横板沿导向杆做升降运动；限位板固接在导向杆上端，以限制倒L滑块的移动上限；
电机H固定安装在倒L滑块的竖板上，其机轴向下伸出并通过联轴器与刷条连接。
本发明更进一步的技术方案是：其还包括喷雾降尘机构；喷雾降尘机构包括水箱、水泵及喷头；水箱和水泵均安装在起吊架上，水箱的出水口通过水路管道连通至水泵的进水端，水泵的出水端通过水路管网连通至喷头；喷头安装在工夹盘的下表面上，其出水方向朝向吊盘体的下端。
本发明更进一步的技术方案是：其还包括定位装置和操控装置；定位装置包括安装在起吊架上的外景摄像头(用于监测行走装置周边环境)和通道观测摄像头(用于观测井口位置及通道状态)、安装在工夹盘上的定位模块(用于定位吊盘体的位置)及用于中央控制的控制器；操控装置包括显示模块和输入模块，操控装置与定位装置远程通信连接。
本发明的技术方案是：一种深井固化桶回收方法，基于上述的深井固化桶回收系统，步骤如下：
S01，设定坐标系：
在工作区域安装一个定位传感器，作为定位基准，并将该基准设为原点，建立平面坐标系；再根据井口平面设计图，建立井口工作平面坐标图，对目标井口设定坐标；
S02，定位井口中心：
a、粗定位：若工作区域地表平坦无障碍物，则通过操控装置输入目标井口坐标，发送至定位装置后，由控制器自动规划行驶路径，驱动遥控车运动至目标井口，实现井口粗定位；若工作区域地表不平坦有障碍物，则通过操控装置打开外景摄像头，根据外景摄像头显示的周边环境图像，通过操控装置控制遥控车移动至目标井口，实现井口粗定位；
b、精定位：通过操控装置打开通道观测摄像头，根据通道观测摄像头显示的图像，观察深井固化桶取吊系统的通道是否将井口完全覆盖在内，若未完全覆盖，则通过操控装置控制遥控车移动，直至通道将井口完全覆盖在内，实现井口精定位；
c、测定中心：基于通道观测摄像头显示的图像，通过操控装置控制驱动装置动作，将测距仪B送入井口内，然后控制器综合测距仪B的测量数据和吊盘体定位模块的位置信息计算出井口中心位置；
S03，调整起吊位置：
a、调整电磁吸盘与井口对中：控制器基于吊盘体定位模块的位置信息，控制下往复移动机构和上往复移动机构动作，使吊盘体移动，直至电磁吸盘中心与井口中心重合；
b、确认电磁吸盘是否对准固化桶：控制器控制工夹盘下表面上的测距仪C、摄像头及探照灯打开，由操作者在操控装置上观测确认电磁吸盘是否对准固化桶上表面；
若已对准，则三个测距仪C测量数据相同，进入下一步；
若未对准，则三个测距仪C测量数据不同，此时操作者根据摄像头显示图像手动控制下往复移动机构和上往复移动机构动作，将电磁吸盘移动至对准固化桶上表面，以三个测距仪C的测量数据相同为准，对准后进入下一步；
c、下放电磁吸盘至清扫距离：控制器控制钢缆收放器动作，将钢缆下放，吊盘体随着钢缆一同下落，电磁吸盘与固化桶的距离逐渐靠近，直至预设的清扫距离后停止下放；
本步骤中，电磁吸盘与固化桶的距离通过测距仪C实时检测并反馈至控制器；
S04，清理固化桶上垃圾和浮尘：
控制器依次进行以下三项控制：
a、喷雾降尘：控制器控制水泵启动，使水箱内的水通过喷头喷出，水雾沉降环境中的浮尘，并洗刷掉固化桶表面上的泥沙尘土；
b、将吊盘体调整平衡：喷头喷水的过程中，喷出的水流给吊盘体施加了一个外力，吊盘体在该外力的作用下会向一侧倾斜晃动，此时，控制器基于水平面传感器的检测数据，控制特定的线缆收放器收放线，直至所有的水平面传感器均显示水平，即实现了喷水过程中的吊盘体调平衡；
c、清扫桶面垃圾：控制器升降机构动作，将刷条下降至可与固化桶上表面接触的高度，再控制电机H启动，使刷条做水平往复摆动，清扫固化桶上表面的碎石垃圾；
经过一段预设时间的喷雾和清扫后，控制器控制水泵关闭，再控制刷条停止摆动并回到初始位置；
本步骤中，刷条的初始位置位于电磁吸盘轴向延伸区域的外侧，并位于其运动行程的最上端；
S05，通过钩爪将固化桶进一步定心：
a、控制器控制钢缆收放器动作，将钢缆缓慢下放，直至电磁吸盘与固化桶上表面的距离为30mm时停止钢缆下放；
b、控制器给电磁吸盘通电，此时电流要求为15%正常起吊电流；在电磁吸盘的吸力作用下，工夹盘压缩弹簧并沿着导柱向下移动，直至到达其运动行程的最下端时停止移动；
c、控制器控制转动驱动机构动作，使钩爪向工夹盘的径向外侧张开；
d、控制器再次控制钢缆收放器动作，将钢缆缓慢下放，当电磁吸盘与固化桶上表面的距离为5mm时停止钢缆下放；
e、控制器控制转动驱动机构动作，使钩爪向工夹盘的径向内侧收拢，三个钩爪同时勾住固化桶上端盖，将电磁吸盘与固化桶进一步对心；
本步骤中，电磁吸盘与固化桶的距离通过测距仪C实时检测并反馈至控制器；
S06，起吊固化桶：
a、控制器控制电磁吸盘的通电电流持续增加，使固化桶上表面与电磁吸盘的吸附面接触越来越紧密，直至电磁吸盘吸附面上的压力传感器的检测压力值达到起吊要求时保持该通电电流；
b、固化桶吊至悬空：控制器控制钢缆收放器动作，将钢缆收线，钢缆拉动吊盘体和固化桶同步上升一段距离后停止，以被吊固化桶的底面悬空即可；
c、固化桶调至水平：控制器基于水平面传感器的测量数据调整特定的线缆收放器收放线，直至所有的水平面传感器均显示水平；
d、固化桶移动至井口中心：控制器基于吊盘体定位模块提供的位置信息和井口中心位置，控制下往复移动机构和上往复移动机构动作，使吊盘体移动，直至电磁吸盘中心与井口中心重合，此时，固化桶在井内呈竖直状态且位于井口中心位置；
e、固化桶完全吊出井口：控制器继续控制钢缆收放器动作，将钢缆收线，钢缆拉动吊盘体和固化桶同步上升，将固化桶从井口完全吊出后停止，并保证固化桶底面高于承桶车的高度；
S07，将固化桶转移至承桶车上：
a、控制器先控制承桶车从初始位置移动至固化桶的正下方；
b、再控制钢缆收放器动作，将钢缆缓慢下放，当操作者通过外景摄像头观测到钢缆松弛时，表示固化桶底面已经与接触承桶车上表面；
c、然后控制电磁吸盘断电，再控制转动驱动机构动作，使钩爪向工夹盘的径向外侧张开，以松开固化桶；
d、接着控制钢缆收放器动作，将钢缆收线，使吊盘体提升至其运动行程的最高点；
e、最后控制承桶车载着固化桶回到初始位置，等待外部的转运装置将固化桶吊装运输走；
本步骤中，承桶车的初始位置位于通道的外部。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、电磁吸盘与固化桶能精准对接：电磁吸盘与固化桶共经过三次对中，确保起吊平稳。第一次对中基于定位模块(安装在吊盘体上)的位置信息，调整电磁吸盘中心与井口中心重合。第二次对中基于工夹盘上的测距仪C的数据反馈，确认电磁吸盘是否对准固化桶上表面，并可在摄像头及探照灯的帮助下调整至对准。第三次对中通过三个钩爪同时勾住固化桶上端盖，基于三爪定心原理将电磁吸盘与固化桶进一步对心。
2、固化桶起吊平稳不会碰壁：吊盘调偏机构的线缆与工夹盘有多个呈环形均布的连接点，多点连接保证了起吊过程中吊盘体无晃动。起吊时，先基于水平面传感器的实时检测数据将固化桶纠偏，使固化桶保持竖直状态，避免了因固化桶的内容物的密度不均而导致固化桶起吊后出现歪斜的情况，再基于井口中心位置和电磁吊盘的位置将固化桶移动至井口中心位置，然后再行吊出，有效避免了起吊过程中固化桶碰撞井壁。
3、可远程操控有效避免核辐射：用户可远程操控行走装置行驶进入工作区域，精准定位到井口的位置，再将固化桶从井内吊运出来，临时放置在承桶车上，以待外部的转运装置将固化桶吊装运输走。整个吊运过程自动化程度高，可靠性好，操作人员无需进入工作区域，有效避免了核废料辐射危害操作人员身体健康。
以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明在未起吊固化桶时的状态示意图；
图2为本发明在起吊固化桶过程中的状态示意图；
图3为本发明将固化桶放置在承桶车上的状态示意图；
图4为吊盘体的结构示意图；
图5为图4的A部放大图；
图6为转动驱动机构与工夹盘的位置及安装关系示意图；
图7为行走装置与水平转运装置的连接及位置关系示意图；
图8为测井中心装置的结构示意图；
图9为顶板在起吊架上的安装状态示意图；
图10为吊盘体中部分部件的位置关系示意简图。
具体实施方式
实施例1：
如图1-10所示，深井固化桶取吊系统，包括行走装置、水平转运装置、测井中心装置3、吊盘移位机构、吊盘、桶面清扫装置、喷雾降尘机构、吊盘调偏机构、定位装置及操控装置。
行走装置包括遥控车11和总承载板12。遥控车11包括车体A和用于驱动车体A移动的动力源A，遥控车中部设有通孔A。总承载板12固接在遥控车11上端，其上设有通孔B，通孔B与通孔A上下连通而形成可供固化桶9通过的通道13。
水平转运装置包括支承架21、导轨22、承桶车23、测距仪A(图中未示出)和定位板(图中未示出)。支承架21固接在总承载板12上，并位于所述通道13外部。导轨22固接在支承架21上，并位于所述通道13的外部；承桶车23活动安装在导轨22上，其沿导轨22移动进而挡住或敞开所述通道13。承桶车23包括车体B和用于驱动车体B移动的动力源B，承桶车23在动力源B的驱动下沿导轨22往复移动。定位板间接固定安装在导轨22的端部。测距仪A固定安装在承桶车23上并正对定位板，其用于测定承桶车23在导轨22上所处的位置。
测井中心装置3包括测距仪B31和驱动装置。驱动机构及竖直滑块35。水平往复移动机构包括丝杠A321、螺母A322、电机A323及支架A324。丝杠A321两端活动安装在支架A324上并呈水平布置。螺母A322螺纹连接在丝杠A321上。电机A323固定安装在支架A324上，其机轴通过联轴器与丝杠A321连接。支架A324固接在总承载板12上。水平滑块33固接在螺母A322上。竖直往复移动机构包括支架B344、丝杠B341、螺母B342及电机B343。支架B344固接在水平滑块33上。丝杠B341两端活动安装在支架B344上并呈竖直布置。螺母B342螺纹连接在丝杠B341上。电机B343固定安装在支架B344上，其机轴通过联轴器与丝杠B341连接。竖直滑块35固接在螺母B342上。测距仪B31固接在竖直滑块35上，其可被水平往复移动机构和竖直往复移动机构带动而往返移动于通道13外部至遥控车11下端的通道13区域。
吊盘移位机构包括起吊架41、下丝杠螺母机构、顶板43及上丝杠螺母机构。下丝杠螺母机构安装在总承载板12上并与起吊架41关联，其用于驱动起吊架41沿水平X向做往复直线运动。上丝杠螺母机构安装在起吊架41顶部并与顶板43关联，其用于驱动顶板43沿水平Y向做往复直线运动。所述水平X向与水平Y向相互垂直。下丝杠螺母机构包括支架C421、丝杠C422、螺母C、滑块424、滑轨425及电机C426。支架C421和滑轨425均固定安装在总承载板12上。丝杠C422两端活动安装在支架C421上并呈水平布置。螺母C螺纹连接在丝杠C422上。滑块424焊接固定在螺母C上，并活动安装在滑轨425内。电机C426固定安装在支架C421上，其机轴通过联轴器与丝杠C422连接。起吊架41在下端与滑块424焊接固定。上丝杠螺母机构包括支架D441、丝杠D442、螺母D及电机D444。支架D441固定安装在起吊架41上端。丝杠D442两端活动安装在支架D441上并呈水平布置。螺母D螺纹连接在丝杠D442上。电机D444固定安装在支架D441上，其机轴通过联轴器与丝杠D442连接。顶板43在下端与螺母D焊接固定。
吊盘包括钢缆收放器51、钢缆52及吊盘体53。吊盘体53整体位于所述通道13内。吊盘体53包括导柱531、电磁吸盘532、弹簧533、工夹盘534、钩爪535及转动驱动机构。导柱531下端焊接固定在电磁吸盘532上表面的中心处。电磁吸盘532下端设有吸附面，吸附面上设有压力传感器(图中未示出)。弹簧533套装在导柱531上，其下端与电磁吸盘532相抵，上端与工夹盘534相抵。工夹盘534通过其中心孔活动套装在导柱531上，并位于弹簧533上端，其下表面上设有探照灯5341、摄像头5342和测距仪C5343，测距仪C5343的数量至少有三个，所有的测距仪C5343绕工夹盘534中心呈环形均布，工夹盘534在运动行程的上下两端分别被限位。钩爪535数量有三个，三个钩爪535分别通过转轴(或称转销)活动安装在工夹盘534的侧壁面处，并绕工夹盘534的中心呈环形均布，并向工夹盘534下方下垂。转动驱动机构安装在工夹盘534上并与钩爪535关联，其用于控制钩爪535向工夹盘534径向外侧打开或向工夹盘534径向内侧收拢。转动驱动机构包括支架E5361、丝杠E5362、螺母E5363、电机E5364及连杆5365。支架E5361固定安装在工夹盘534上。丝杠E5362两端活动安装在支架E5361上。螺母E5363螺纹连接在丝杠E5362上。电机E5364固定安装在支架E5361上，其机轴通过联轴器与丝杠E5362关联。连杆5365两端分别通过转轴与螺母E5363和钩爪535活动连接。钢缆收放器51固定安装在顶板43上。钢缆52上下两端分别连接在钢缆收放器51上和导柱531上端。
桶面清扫装置包括刷条61、升降机构和电机H631。升降机构设在吊盘体53上，并与电机H631关联，以带动电机H631做竖直升降运动，电机H631与刷条61关联以驱动刷条61做水平摆动，当刷条61做水平摆动时，其位于吊盘体53的正下方，当刷条61做竖直升降运动时，其不与吊盘体53产生干涉。升降机构包括导向杆621、倒L滑块622、电磁弹簧体623及限位板624。导向杆621固定安装在电磁吸盘532的上表面上并呈竖直布置。倒L滑块622包括横板6221和连接在横板6221下端的竖板6222，横板6221通过其上的导向孔活动套装在导向杆621上，竖板6222沿着电磁吸盘532的侧壁向下延伸。电磁弹簧体623固定安装在电磁吸盘532的上表面上，并位于横板6221下端，其与横板6221固接以带动横板6221沿导向杆621做升降运动。限位板624固接在导向杆621上端，以限制倒L滑块622的移动上限。电机H631固定安装在倒L滑块622的竖板6222上，其机轴向下伸出并通过联轴器与刷条61连接。
喷雾降尘机构包括水箱71、水泵72及喷头73。水箱71和水泵72均安装在起吊架41上，水箱71的出水口通过水路管道连通至水泵72的进水端，水泵72的出水端通过水路管网连通至喷头73，喷头73数量有多个，所有的喷头73绕工夹盘534的中心呈环形均布。喷头73安装在工夹盘534的下表面上，其出水方向朝向吊盘体53的下端。
吊盘调偏机构包括线缆收放器81、线缆82及水平面传感器。线缆收放器81固定安装在顶板43上，其数量为六个。线缆82与线缆收放器81的数量一致，为六根，线缆82上端连接在线缆收放器81上，下端连接在吊盘体53上端，六根线缆82与吊盘体53形成六个连接点，六个连接点绕工夹盘534的中心呈环形均布。水平面传感器安装在工夹盘534上，其数量有多个，所有的水平面传感器绕工夹盘534的中心环形均布。
定位装置包括安装在起吊架41上的外景摄像头(用于监测行走装置周边环境)和通道观测摄像头(用于观测井口位置及通道状态)、安装在工夹盘534上的定位模块(用于定位吊盘体的位置)及用于中央控制的控制器；操控装置设在用户端，其包括显示模块和输入模块，其与定位装置远程通信连接。
优选，导柱531呈上大下小的阶梯轴，其上端设有大径段5311，其下端设有小径段5312，大径段5311与小径段5312的交界处设有台阶面5313，工夹盘534通过其中心孔套装在导柱531的小径段5312上，当工夹盘534的上端面与导柱531的台阶面5313相抵时，工夹盘534到达其运动行程的最上端。
优选，电磁吸盘532的上端面上设有限位凸台5321，工夹盘534的下端面上设有与电磁吸盘532的限位凸台5321相配合的限位凹槽，当工夹盘534的限位凹槽与电磁吸盘532的限位凸台5321相接触时，工夹盘534到达其运动行程的最下端。
简述本发明的使用：
采用上述的深井固化桶回收系统回收深井固化桶的方法，步骤如下：
S01，设定坐标系：
在工作区域安装一个定位传感器，作为定位基准，并将该基准设为原点，建立平面坐标系；再根据井口平面设计图，建立井口工作平面坐标图，对目标井口设定坐标。
S02，定位井口中心：
a、粗定位：若工作区域地表平坦无障碍物，则通过操控装置输入目标井口坐标，发送至定位装置后，由控制器自动规划行驶路径，驱动遥控车11运动至目标井口，实现井口粗定位；若工作区域地表不平坦有障碍物，则通过操控装置打开外景摄像头，根据外景摄像头显示的周边环境图像，通过操控装置控制遥控车11移动至目标井口，实现井口粗定位；
b、精定位：通过操控装置打开通道观测摄像头，根据通道观测摄像头显示的图像，观察深井固化桶取吊系统的通道13是否将井口完全覆盖在内，若未完全覆盖，则通过操控装置控制遥控车11移动，直至通道13将井口完全覆盖在内，实现井口精定位；
c、测定中心：基于通道观测摄像头显示的图像，通过操控装置控制驱动装置动作，将测距仪B31送入井口内，然后控制器综合测距仪B31的测量数据和吊盘体定位模块的位置信息计算出井口中心位置。
S03，调整起吊位置：
a、调整电磁吸盘与井口对中：控制器基于吊盘体定位模块的位置信息，控制下往复移动机构和上往复移动机构动作，使吊盘体53移动，直至电磁吸盘532中心与井口中心重合；
b、确认电磁吸盘是否对准固化桶：控制器控制工夹盘534下表面上的测距仪C5343、摄像头5341及探照灯5342打开，由操作者在操控装置上观测确认电磁吸盘532是否对准固化桶上表面；
若已对准，则三个测距仪C5343测量数据相同，进入下一步；
若未对准，则三个测距仪C5343测量数据同，此时操作者根据摄像头5341显示图像手动控制下往复移动机构和上往复移动机构动作，将电磁吸盘532移动至对准固化桶上表面，以三个测距仪C5343的测量数据相同为准，对准后进入下一步；
c、下放电磁吸盘至清扫距离：控制器控制钢缆收放器51动作，将钢缆52下放，吊盘体53随着钢缆52一同下落，电磁吸盘532与固化桶的距离逐渐靠近，直至预设的清扫距离后停止下放；
本步骤中，电磁吸盘532与固化桶的距离通过测距仪C5343实时检测并反馈至控制器。
S04，清理固化桶上垃圾和浮尘：
控制器依次进行以下三项控制：
a、喷雾降尘：控制器控制水泵72启动，使水箱71内的水通过喷头73喷出，水雾沉降环境中的浮尘，并洗刷掉固化桶表面上的泥沙尘土；
b、将吊盘体调整平衡：喷头73喷水的过程中，喷出的水流给吊盘体53施加了一个外力，吊盘体53在该外力的作用下会向一侧倾斜晃动，此时，控制器基于水平面传感器的检测数据，控制特定的线缆收放器81收放线，直至所有的水平面传感器均显示水平，即实现了喷水过程中的吊盘体53调平衡；
c、清扫桶面垃圾：控制器升降机构动作，将刷条61下降至可与固化桶上表面接触的高度，再控制电机H631启动，使刷条61做水平往复摆动，清扫固化桶上表面的碎石垃圾；
经过一段预设时间的喷雾和清扫后，控制器控制水泵72关闭，再控制刷条61停止摆动并回到初始位置；
本步骤中，刷条61的初始位置位于电磁吸盘532轴向延伸区域的外侧，并位于其运动行程的最上端。
S05，通过钩爪将固化桶进一步定心：
a、控制器控制钢缆收放器51动作，将钢缆52缓慢下放，直至电磁吸盘532与固化桶上表面的距离为30mm时停止钢缆52下放；
b、控制器给电磁吸盘通电，此时电流要求为15%正常起吊电流；在电磁吸盘532的吸力作用下，工夹盘534压缩弹簧533并沿着导柱531向下移动，直至到达其运动行程的最下端时停止移动；
c、控制器控制转动驱动机构动作，使钩爪535向工夹盘534的径向外侧张开；
d、控制器再次控制钢缆收放器51动作，将钢缆52缓慢下放，当电磁吸盘532与固化桶9上表面的距离为5mm时停止钢缆52下放；
e、控制器控制转动驱动机构动作，使钩爪535向工夹盘534的径向内侧收拢，三个钩爪535同时勾住固化桶9上端盖，将电磁吸盘532与固化桶9进一步对心；
本步骤中，电磁吸盘532与固化桶的距离通过测距仪C5343实时检测并反馈至控制器。
S06，起吊固化桶：
a、控制器控制电磁吸盘532的通电电流持续增加，使固化桶9上表面与电磁吸盘532的吸附面接触越来越紧密，直至电磁吸盘532吸附面上的压力传感器的检测压力值达到起吊要求时保持该通电电流；
b、固化桶吊至悬空：控制器控制钢缆收放器51动作，将钢缆52收线，钢缆52拉动吊盘体53和固化桶9同步上升一段距离后停止，以被吊固化桶9的底面悬空即可；
c、固化桶调至水平：控制器基于水平面传感器的测量数据调整特定的线缆收放器81收放线，直至所有的水平面传感器均显示水平；
d、固化桶移动至井口中心：控制器基于吊盘体定位模块提供的位置信息和井口中心位置，控制下往复移动机构和上往复移动机构动作，使吊盘体53移动，直至电磁吸盘532中心与井口中心重合，此时，固化桶9在井内呈竖直状态且位于井口中心位置；
e、固化桶完全吊出井口：控制器继续控制钢缆收放器51动作，将钢缆52收线，钢缆52拉动吊盘体53和固化桶9同步上升，将固化桶9从井口完全吊出后停止，并保证固化桶9底面高于承桶车23的高度。
S07，将固化桶转移至承桶车上：
a、控制器先控制承桶车23从初始位置移动至固化桶9的正下方；
b、再控制钢缆收放器51动作，将钢缆52缓慢下放，当操作者通过外景摄像头观测到钢缆52松弛时，表示固化桶9底面已经与接触承桶车23上表面；
c、然后控制电磁吸盘532断电，再控制转动驱动机构动作，使钩爪535向工夹盘534的径向外侧张开，以松开固化桶9；
d、接着控制钢缆收放器51动作，将钢缆52收线，使吊盘体53提升至其运动行程的最高点；
e、最后控制承桶车23载着固化桶9回到初始位置，等待外部的转运装置将固化桶9吊装运输走；
本步骤中，承桶车23的初始位置位于通道13的外部。

Claims (10)

1.深井固化桶回收系统，其特征是：包括行走装置、水平转运装置、测井中心装置(3)、吊盘移位机构、吊盘、桶面清扫装置及吊盘调偏机构；
行走装置包括遥控车(11)和总承载板(12)；遥控车(11)中部设有通孔A，总承载板(12)固接在遥控车(11)上端，其上设有通孔B，通孔B与通孔A上下连通而形成可供固化桶通过的通道(13)；
水平转运装置包括支承架(21)、滑轨(22)、承桶车(23)、测距仪A和定位板；支承架(21)固接在总承载板(12)上，并位于所述通道(13)的外部；滑轨(22)固接在支承架(21)上，并位于所述通道(13)的外部；承桶车(23)活动安装在滑轨(22)上，其沿滑轨(22)移动进而挡住或敞开所述通道(13)；定位板直接或间接固定安装在导轨(22)的端部；测距仪A固定安装在承桶车(23)上并正对定位板；
测井中心装置(3)包括测距仪B(31)和驱动装置；驱动装置安装在总承载板(12)上并与测距仪B(31)关联，其用于带动测距仪B(31)往返移动于通道(13)内外；
吊盘移位机构包括起吊架(41)、下往复移动机构、顶板(43)及上往复移动机构；下往复移动机构安装在总承载板(12)上并与起吊架(41)关联，其用于驱动起吊架(41)沿水平X向做往复直线运动；上往复移动机构安装在起吊架(41)顶部并与顶板(43)关联，其用于驱动顶板(43)沿水平Y向做往复直线运动；所述水平X向与水平Y向相互垂直；
吊盘包括钢缆收放器(51)、钢缆(52)及吊盘体(53)；钢缆收放器(51)固定安装在顶板(43)上；钢缆(52)上下两端分别连接在钢缆收放器(51)和吊盘体(53)上，吊盘体(53)位于所述通道(13)内；
桶面清扫装置包括刷条(61)、升降机构和电机H(631)；升降机构设在吊盘体(53)上，并与电机H(631)关联，以带动电机H(631)做竖直升降运动，电机H(631)与刷条(61)关联以驱动刷条(61)做水平摆动；当刷条(61)做水平摆动时，其位于吊盘体(53)的正下方，当刷条(61)做竖直升降运动时，其不与吊盘体(53)产生干涉；
吊盘调偏机构包括线缆收放器(81)、线缆(82)及水平面传感器；线缆收放器(81)固定安装在顶板(43)上，其数量不少于五个；线缆(82)与线缆收放器(81)的数量一致，线缆(82)上端连接在线缆收放器(81)上，下端连接在吊盘体(53)上端，多根线缆(82)与吊盘体(53)形成多个连接点，所述连接点绕吊盘体(53)的中心呈环形均布；水平面传感器安装在吊盘体(53)上，其数量有多个，所有的水平面传感器绕吊盘体(53)的中心环形均布。
2.如权利要求1所述的深井固化桶回收系统，其特征是：下往复移动机构包括滑轨(421)、滑块(422)、电机C(423)及齿轮(424)；滑轨(421)固定安装在总承载板12上；滑块(422)活动安装在滑轨(421)上，其外侧壁上设有齿条部(4221)；电机C(423)固定安装在总承载板12上；齿轮(424)固定安装在电机C(423)的机轴上，并与滑块(422)外侧壁上的齿条部(4221)啮合；
起吊架(41)在下端与滑块(422)焊接固定；
上往复移动机构包括支架D(441)、丝杠D(442)、螺母D及电机D(444)；支架D(441)固定安装在起吊架(41)上端；丝杠D(442)两端活动安装在支架D(441)上并呈水平布置；螺母D螺纹连接在丝杠D(442)上；电机D(444)固定安装在支架D(441)上，其机轴通过联轴器与丝杠D(442)连接；
顶板(43)在下端与螺母D焊接固定。
3.如权利要求2所述的深井固化桶回收系统，其特征是：驱动装置包括水平往复移动机构、水平滑块(33)、竖直往复移动机构及竖直滑块(35)；水平往复移动机构包括丝杠A(321)、螺母A(322)、电机A(323)及支架A(324)；丝杠A(321)两端活动安装在支架A(324)上并呈水平布置；螺母A(322)螺纹连接在丝杠A(321)上；电机A(323)固定安装在支架A(324)上，其机轴通过联轴器与丝杠A(321)连接；支架A(324)固接在总承载板(12)上；水平滑块(33)固接在螺母A(322)上；竖直往复移动机构包括支架B(344)、丝杠B(341)、螺母B(342)及电机B(343)；支架B(344)固接在水平滑块(33)上；丝杠B(341)两端活动安装在支架B(344)上并呈竖直布置；螺母B(342)螺纹连接在丝杠B(341)上；电机B(343)固定安装在支架B(344)上，其机轴通过联轴器与丝杠B(341)连接；竖直滑块(35)固接在螺母B(342)上；测距仪B(31)固接在竖直滑块(35)上。
4.如权利要求1-3中任一项所述的深井固化桶回收系统，其特征是：吊盘体(53)包括导柱(531)、电磁吸盘(532)、弹簧(533)、工夹盘(534)、钩爪(535)及转动驱动机构；导柱531下端焊接固定在电磁吸盘(532)上表面上；电磁吸盘(532)下端设有吸附面，吸附面上设有压力传感器；弹簧(533)套装在导柱(531)上，其下端与电磁吸盘(532)相抵，上端与工夹盘(534)相抵；工夹盘(534)通过其中心孔活动套装在导柱(531)上，并位于弹簧上端，其下表面上设有探照灯(5341)、摄像头(5342)和测距仪C(5343)，测距仪C(5343)的数量至少有三个，所有的测距仪C(5343)绕工夹盘(534)中心呈环形均布，工夹盘(534)在运动行程的上下两端分别被限位；钩爪(535)数量有三个，三个钩爪(535)分别通过转轴活动安装在工夹盘(534)的侧壁面上，并绕工夹盘(534)的中心呈环形均布；转动驱动机构安装在工夹盘(534)上并与钩爪(535)关联，其用于控制钩爪(535)向工夹盘(534)径向外侧打开或向工夹盘(534)径向内侧收拢；钢缆(52)下端固接在导柱(531)上端；
水平面传感器安装在工夹盘(534)上，其数量有多个，所有的水平面传感器绕工夹盘(534)的中心环形均布；
线缆(82)下端连接在工夹盘(534)上表面上，多根线缆(82)与工夹盘(534)形成多个连接点，所述连接点绕工夹盘(534)的中心呈环形均布。
5.如权利要求4所述的深井固化桶回收系统，其特征是：转动驱动机构包括支架E(5361)、丝杠E(5362)、螺母E(5363)、电机E(5364)及连杆(5365)；支架E(5361)固定安装在工夹盘(534)上；丝杠E(5362)两端活动安装在支架E(5361)上；螺母E(5363)螺纹连接在丝杠E(5362)上；电机E(5364)固定安装在支架E(5361)上，其机轴通过联轴器与丝杠E(5362)关联；连杆(5365)两端分别通过转轴与螺母E(5363)和钩爪(535)活动连接。
6.如权利要求5所述的深井固化桶回收系统，其特征是：导柱(531)呈上大下小的阶梯轴，其上端设有大径段(5311)，其下端设有小径段(5312)，大径段(5311)与小径段(5312)的交界处设有台阶面(5313)，工夹盘(534)通过其中心孔套装在导柱(531)的小径段(5312)上，当工夹盘(534)的上端面与导柱(531)的台阶面(5313)相抵时，工夹盘(534)到达其运动行程的最上端；
电磁吸盘(532)的上端面上设有限位凸台(5321)，工夹盘(534)的下端面上设有与电磁吸盘(532)的限位凸台(5321)相配合的限位凹槽，当工夹盘(534)的限位凹槽与电磁吸盘(532)的限位凸台(5321)相接触时，工夹盘(534)到达其运动行程的最下端。
7.如权利要求4-6中任一项所述的深井固化桶回收系统，其特征是：升降机构包括导向杆(621)、倒L滑块(622)、电磁弹簧体(623)及限位板(624)；导向杆(621)固定安装在电磁吸盘(532)的上表面上并呈竖直布置；倒L滑块(622)包括横板(6221)和连接在横板(6221)下端的竖板(6222)，横板(6221)通过其上的导向孔活动套装在导向杆(621)上，竖板(6222)沿着电磁吸盘(532)的侧壁向下延伸；电磁弹簧体(623)固定安装在电磁吸盘(532)的上表面上，并位于横板(6221)下端，其与横板(6221)固接以带动横板(6221)沿导向杆(621)做升降运动；限位板(624)固接在导向杆(621)上端，以限制倒L滑块(622)的移动上限；
电机H(631)固定安装在倒L滑块(622)的竖板(6222)上，其机轴向下伸出并通过联轴器与刷条(61)连接。
8.如权利要求7所述的深井固化桶回收系统，其特征是：其还包括喷雾降尘机构；喷雾降尘机构包括水箱(71)、水泵(72)及喷头(73)；水箱(71)和水泵(72)均安装在起吊架(41)上，水箱(71)的出水口通过水路管道连通至水泵(72)的进水端，水泵(72)的出水端通过水路管网连通至喷头(73)；喷头(73)安装在工夹盘(534)的下表面上，其出水方向朝向吊盘体(53)的下端。
9.如权利要求8所述的深井固化桶回收系统，其特征是：其还包括定位装置和操控装置；定位装置包括安装在起吊架(41)上的外景摄像头和通道观测摄像头、安装在工夹盘(534)上的定位模块及用于中央控制的控制器；操控装置包括显示模块和输入模块，操控装置与定位装置远程通信连接。
10.一种深井固化桶回收方法，应用于权利要求1-9中任一项所述的深井固化桶取吊系统，其特征是，步骤如下：
S01，设定坐标系：
在工作区域安装一个定位传感器，作为定位基准，并将该基准设为原点，建立平面坐标系；再根据井口平面设计图，建立井口工作平面坐标图，对目标井口设定坐标；
S02，定位井口中心：
a、粗定位：若工作区域地表平坦无障碍物，则通过操控装置输入目标井口坐标，发送至定位装置后，由控制器自动规划行驶路径，驱动遥控车(11)运动至目标井口，实现井口粗定位；若工作区域地表不平坦有障碍物，则通过操控装置打开外景摄像头，根据外景摄像头显示的周边环境图像，通过操控装置控制遥控车(11)移动至目标井口，实现井口粗定位；
b、精定位：通过操控装置打开通道观测摄像头，根据通道观测摄像头显示的图像，观察深井固化桶取吊系统的通道(13)是否将井口完全覆盖在内，若未完全覆盖，则通过操控装置控制遥控车(11)移动，直至通道(13)将井口完全覆盖在内，实现井口精定位；
c、测定中心：基于通道观测摄像头显示的图像，通过操控装置控制驱动装置动作，将测距仪B(31)送入井口内，然后控制器综合测距仪B(31)的测量数据和吊盘体定位模块的位置信息计算出井口中心位置；
S03，调整起吊位置：
a、调整电磁吸盘与井口对中：控制器基于吊盘体定位模块的位置信息，控制下往复移动机构和上往复移动机构动作，使吊盘体(53)移动，直至电磁吸盘(532)中心与井口中心重合；
b、确认电磁吸盘是否对准固化桶：控制器控制工夹盘(534)下表面上的测距仪C(5343)、摄像头(5341)及探照灯(5342)打开，由操作者在操控装置上观测确认电磁吸盘(532)是否对准固化桶上表面；
若已对准，则三个测距仪C(5343)测量数据相同，进入下一步；
若未对准，则三个测距仪C(5343)测量数据不同，此时操作者根据摄像头(5341)显示图像手动控制下往复移动机构和上往复移动机构动作，将电磁吸盘(532)移动至对准固化桶上表面，以三个测距仪C(5343)的测量数据相同为准，对准后进入下一步；
c、下放电磁吸盘至清扫距离：控制器控制钢缆收放器(51)动作，将钢缆(52)下放，吊盘体(53)随着钢缆(52)一同下落，电磁吸盘(532)与固化桶的距离逐渐靠近，直至预设的清扫距离后停止下放；
本步骤中，电磁吸盘(532)与固化桶的距离通过测距仪C(5343)实时检测并反馈至控制器；
S04，清理固化桶上垃圾和浮尘：
控制器依次进行以下三项控制：
a、喷雾降尘：控制器控制水泵(72)启动，使水箱(71)内的水通过喷头(73)喷出，水雾沉降环境中的浮尘，并洗刷掉固化桶表面上的泥沙尘土；
b、将吊盘体调整平衡：喷头(73)喷水的过程中，喷出的水流给吊盘体(53)施加了一个外力，吊盘体(53)在该外力的作用下会向一侧倾斜晃动，此时，控制器基于水平面传感器的检测数据，控制特定的线缆收放器(81)收放线，直至所有的水平面传感器均显示水平，即实现了喷水过程中的吊盘体(53)调平衡；
c、清扫桶面垃圾：控制器升降机构动作，将刷条(61)下降至可与固化桶上表面接触的高度，再控制电机H(631)启动，使刷条(61)做水平往复摆动，清扫固化桶上表面的碎石垃圾；
经过一段预设时间的喷雾和清扫后，控制器控制水泵(72)关闭，再控制刷条(61)停止摆动并回到初始位置；
本步骤中，刷条(61)的初始位置位于电磁吸盘(532)轴向延伸区域的外侧，并位于其运动行程的最上端；
S05，通过钩爪将固化桶进一步定心：
a、控制器控制钢缆收放器(51)动作，将钢缆(52)缓慢下放，直至电磁吸盘(532)与固化桶上表面的距离为30mm时停止钢缆(52)下放；
b、控制器给电磁吸盘通电，此时电流要求为15%正常起吊电流；在电磁吸盘(532)的吸力作用下，工夹盘(534)压缩弹簧(533)并沿着导柱(531)向下移动，直至到达其运动行程的最下端时停止移动；
c、控制器控制转动驱动机构动作，使钩爪(535)向工夹盘(534)的径向外侧张开；
d、控制器再次控制钢缆收放器(51)动作，将钢缆(52)缓慢下放，当电磁吸盘(532)与固化桶(9)上表面的距离为5mm时停止钢缆(52)下放；
e、控制器控制转动驱动机构动作，使钩爪(535)向工夹盘(534)的径向内侧收拢，三个钩爪(535)同时勾住固化桶(9)上端盖，将电磁吸盘(532)与固化桶(9)进一步对心；
本步骤中，电磁吸盘(532)与固化桶的距离通过测距仪C(5343)实时检测并反馈至控制器；
S06，起吊固化桶：
a、控制器控制电磁吸盘(532)的通电电流持续增加，使固化桶(9)上表面与电磁吸盘(532)的吸附面接触越来越紧密，直至电磁吸盘(532)吸附面上的压力传感器的检测压力值达到起吊要求时保持该通电电流；
b、固化桶吊至悬空：控制器控制钢缆收放器(51)动作，将钢缆(52)收线，钢缆(52)拉动吊盘体(53)和固化桶(9)同步上升一段距离后停止，以被吊固化桶(9)的底面悬空即可；
c、固化桶调至水平：控制器基于水平面传感器的测量数据调整特定的线缆收放器(81)收放线，直至所有的水平面传感器均显示水平；
d、固化桶移动至井口中心：控制器基于吊盘体定位模块提供的位置信息和井口中心位置，控制下往复移动机构和上往复移动机构动作，使吊盘体(53)移动，直至电磁吸盘(532)中心与井口中心重合，此时，固化桶(9)在井内呈竖直状态且位于井口中心位置；
e、固化桶完全吊出井口：控制器继续控制钢缆收放器(51)动作，将钢缆(52)收线，钢缆(52)拉动吊盘体(53)和固化桶(9)同步上升，将固化桶(9)从井口完全吊出后停止，并保证固化桶(9)底面高于承桶车(23)的高度；
S07，将固化桶转移至承桶车上：
a、控制器先控制承桶车(23)从初始位置移动至固化桶(9)的正下方；
b、再控制钢缆收放器(51)动作，将钢缆(52)缓慢下放，当操作者通过外景摄像头观测到钢缆(52)松弛时，表示固化桶(9)底面已经与接触承桶车(23)上表面；
c、然后控制电磁吸盘(532)断电，再控制转动驱动机构动作，使钩爪(535)向工夹盘(534)的径向外侧张开，以松开固化桶(9)；
d、接着控制钢缆收放器(51)动作，将钢缆(52)收线，使吊盘体(53)提升至其运动行程的最高点；
e、最后控制承桶车(23)载着固化桶(9)回到初始位置，等待外部的转运装置将固化桶(9)吊装运输走；
本步骤中，承桶车(23)的初始位置位于通道(13)的外部。
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