CN109483594B - 一种煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置及清洁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置及清洁方法，适用于煤矿井下使用。防爆箱体内部采用通孔堵头螺丝定位和密封圈密封的密封结构，防爆箱体内分为上下两个腔室，其中上部腔室中固定有防爆摄像机，防爆箱体在防爆摄像机的镜头处设有视窗玻璃，下方腔体包括左腔体和右腔体，其中左腔体内设有相互连接的控制器和驱动器，右腔体中设有电动机，电动机的转轴伸出防爆箱体并设有三叉戟钩爪，三叉戟钩爪的三根钩杆长度不相等。其设计合理、结构紧凑、使用维护方便以及自动化程度高等优点。

Description

一种煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置及清洁方法
技术领域
本发明涉及一种自清洁防爆摄像装置及清洁方法，尤其涉及一种煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置及清洁方法。
背景技术
目前，机器人技术已被应用于煤矿，煤矿机器人以其高效率和低代价，既避免了伤亡和财产损伤，又能够回传讯息和运送物资，为矿井安全提供了坚实的保障。为了应对复杂的矿井环境，煤矿机器人配备了防爆摄像机来完成探索任务。然而，井下环境将变得不可预测，一方面，粉尘、烟雾、飞溅的液体等将不可避免地对防爆摄像机的镜头造成污染，从而导致摄像机图像模糊，回传讯息不准确，最终延误时机；另一方面，具有潜在危险的气体随时会引爆电气设备，对装置的防爆性能提出了更高的要求。因此，针对这些问题，提出是一种煤矿机器人防爆摄像机视窗自动清洁装置是必要且急迫的。
发明内容
本发明针对现有的问题，提供一种结构简单，使用方便，安全可靠，能够根据暗通道原理分析所采集的图像，判断当前能见度，决定是否清洁视窗的煤矿机器人防爆摄像机视窗自动清洁装置及清洁方法。
为实现上述技术目的，本发明的煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置，其特征在于：它包括防爆箱体，防爆箱体内部采用通孔堵头螺丝定位和密封圈密封的密封结构，防爆箱体内分为上下两个腔室，其中上部腔室中固定有防爆摄像机，防爆箱体在防爆摄像机的镜头处设有视窗玻璃，下方腔体包括左腔体和右腔体，其中左腔体内设有相互连接的控制器和驱动器，右腔体中设有电动机，电动机的转轴伸出防爆箱体并设有三叉戟钩爪，三叉戟钩爪的三根钩杆长度不相等；
其中控制器与上腔体中的爆摄像机导线连接，驱动器通过导线与右腔体中的电动机相连接，左腔体和右腔体分别通过左腔盖板和右腔盖板固定密封；
所述视窗玻璃上设有透光防尘膜，透光防尘膜与三叉戟钩爪同侧延伸出3只拉环，所述拉环与三叉戟钩爪的三只抓钩高度相匹配，分别使三个抓钩能够勾住并撕扯开。
所述视窗玻璃通过压板与防爆箱体的上腔室固定。
所述控制器与上腔体中的爆摄像机导线通过上下腔体处设有密封结构，驱动器与电动机的导线通过左腔体右腔体处设有密封结构。
上腔体上设有防爆喇叭口，防爆摄像机的电源线和数据线从防爆喇叭口延伸出。
防爆摄像机底部有螺纹孔，通过与固定螺钉连接固定在防爆箱体内部，其中固定螺钉按照防爆要求被焊接在防爆箱体内部。
电动机以螺纹孔连接的方式固定在右腔体中，其中螺纹孔按照防爆要求为不通孔，且留有相当大的余量，电动机输出轴按照防爆要求以旋转轴用密封圈动密封。
在防爆箱体内部设置了两台防爆摄像机，运用了双目视觉原理，使定位和图像采集更加准确。
一种煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置的清洁方法，它包括半自动模式和自动模式，半自动模式和自动模式的启动、切换以及终止通过防爆喇叭口延伸的数据线传输信号通过外部控制器控制；
其中半自动模式直接由操作人员发送信号给控制器，控制电动机带动三叉戟钩爪旋转拉环，从而撕扯对应透光防尘膜的拉环，达到更换防尘薄膜的目的；
自动模式流程如下：
防爆摄像机采集矿井环境的图像，采集到的图像发送到控制器处分析；
控制器根据暗通道原理分析采集图像，得到当前图像的能见度数值T；
判断当前图像的能见度数值T是否低于预设阈值A，当能见度T小于预设阈值A，则判断需要更换透光防尘膜，否则等待下一次分析对比；
当判断需要更换透光防尘膜时，控制器向驱动器发送更换透光防尘膜的PWM信号，同时记录曾经的发送次数N，当判断向驱动器发送的PWM信号次数N小于3时，则控制驱动电动机旋转，电动机带动三叉戟钩爪旋转120度，旋转过程中三叉戟钩爪勾住与其相匹配的透光防尘膜的拉环，在三叉戟钩爪旋转的作用下撕下当前透光防尘膜，从而完成视窗清洁；当检查发送的PWM信号次数N等于3，则发出透光防尘膜用尽警告，结束整个流程。
有益效果：
本发明设计科学合理，使用方便，不仅减轻了矿井环境下粉尘、液体、烟雾等对摄像机镜头造成的污染，而且能够根据实际情况更换防尘膜来清洁视窗。特别是利用三叉戟钩爪撕扯防尘膜，使视窗的清洁过程既快捷又稳定。而且通过合理的分腔布置，整个装置的结构变得清晰明了，便于维护和装配。再结合控制器和驱动器，保证了整个装置的高自动化。此外，又按照防爆要求对整个清洁装置进行了合理的设计，大大提高了装置的防爆和隔爆性能。
附图说明
图1为本发明煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置的结构主视图。
图2为本发明煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置的左右腔盖板图。
图3为本发明煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置的结构左视图。
图4为本发明煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置的自动清洁流程图。
图中：1-防爆箱体；2-三叉戟钩爪；3-密封结构；4-视窗玻璃；5-固定螺钉；6-防爆摄像机；7-防爆喇叭口；8-左腔盖板；9-右腔盖板；10-控制器；11-左腔体；12-驱动器；13-压板；14-透光防尘膜；15-拉环；16-电动机；17-右腔体。
具体实施方式
附图非限制性地公开了本发明所涉及的优选实施例的结构示意图；以下结合附图详细地说明本发明的技术方案。
如图1和图3所示，本发明的煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置，包括防爆箱体1，防爆箱体1内部采用通孔堵头螺丝定位和密封圈密封的密封结构，防爆箱体1内分为上下两个腔室，其中上部腔室中固定有防爆摄像机6，防爆摄像机6底部有螺纹孔，通过与固定螺钉连接固定在防爆箱体1内部，其中固定螺钉按照防爆要求被焊接在防爆箱体1内部，防爆箱体1在防爆摄像机6的镜头处设有视窗玻璃4，所述视窗玻璃4通过压板13与防爆箱体1的上腔室固定，下方腔体包括左腔体11和右腔体17，其中左腔体11内设有相互连接的控制器10和驱动器12，右腔体17中设有电动机16，电动机16的转轴伸出防爆箱体1并设有三叉戟钩爪2，三叉戟钩爪的三根钩杆长度不相等，电动机16以螺纹孔连接的方式固定在右腔体中，其中螺纹孔按照防爆要求为不通孔，且留有相当大的余量，电动机16输出轴按照防爆要求以旋转轴用密封圈动密封；
其中控制器10与上腔体中的爆摄像机6导线连接，上腔体上设有防爆喇叭口7，防爆摄像机6的电源线和数据线从防爆喇叭口7延伸出，上腔体上设有防爆喇叭口7，防爆摄像机6的电源线和数据线从防爆喇叭口7延伸出；驱动器12通过导线与右腔体17中的电动机16相连接，左腔体11和右腔体17分别通过左腔盖板8和右腔盖板9固定密封；
所述视窗玻璃4上设有透光防尘膜14，透光防尘膜14与三叉戟钩爪2同侧延伸出3只拉环15，所述拉环15与三叉戟钩爪2的三只抓钩高度相匹配，分别使三个抓钩能够勾住并撕扯开。
在防爆箱体1内部设置了两台防爆摄像机6，运用了双目视觉原理，使定位和图像采集更加准确。
一种煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置的清洁方法，包括半自动模式和自动模式，半自动模式和自动模式的启动、切换以及终止通过防爆喇叭口7延伸的数据线传输信号通过外部控制器控制；
其中半自动模式直接由操作人员发送信号给控制器10，控制电动机16带动三叉戟钩爪2旋转拉环15，从而撕扯对应透光防尘膜14的拉环15，达到更换防尘薄膜的目的；
自动模式流程如下：
防爆摄像机6采集矿井环境的图像，采集到的图像发送到控制器10处分析；
控制器10根据暗通道原理分析采集图像，得到当前图像的能见度数值T；
判断当前图像的能见度数值T是否低于预设阈值A，当能见度T小于预设阈值A，则判断需要更换透光防尘膜14，否则等待下一次分析对比；
当判断需要更换透光防尘膜14时，控制器10向驱动器12发送更换透光防尘膜14的PWM信号，同时记录曾经的发送次数N，当判断向驱动器12发送的PWM信号次数N小于3时，则控制驱动电动机16旋转，电动机16带动三叉戟钩爪2旋转120度，旋转过程中三叉戟钩爪2勾住与其相匹配的透光防尘膜14的拉环15，在三叉戟钩爪2旋转的作用下撕下当前透光防尘膜14，从而完成视窗清洁；当检查发送的PWM信号次数N不小于3，则发出透光防尘膜14用尽警告，结束整个流程。

Claims (8)

1.一种煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置，其特征在于：它包括防爆箱体（1），防爆箱体（1）内部采用通孔堵头螺丝定位和密封圈密封的密封结构，防爆箱体（1）内分为上下两个腔室，其中上部腔室中固定有防爆摄像机（6），防爆箱体（1）在防爆摄像机（6）的镜头处设有视窗玻璃（4），下方腔体包括左腔体（11）和右腔体（17），其中左腔体（11）内设有相互连接的控制器（10）和驱动器（12），右腔体（17）中设有电动机（16），电动机（16）的转轴伸出防爆箱体（1）并设有三叉戟钩爪（2），三叉戟钩爪的三根钩杆长度不相等；
其中控制器（10）与上腔体中的爆摄像机（6）导线连接，驱动器（12）通过导线与右腔体（17）中的电动机（16）相连接，左腔体（11）和右腔体（17）分别通过左腔盖板（8）和右腔盖板（9）固定密封；
所述视窗玻璃（4）上设有透光防尘膜（14），透光防尘膜（14）与三叉戟钩爪（2）同侧延伸出3只拉环（15），所述拉环（15）与三叉戟钩爪（2）的三只抓钩高度相匹配，分别使三个抓钩能够勾住并撕扯开。
2.根据权利要求1所述的煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置，其特征在于：所述视窗玻璃（4）通过压板（13）与防爆箱体（1）的上腔室固定。
3.根据权利要求1所述的煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置，其特征在于：所述控制器（10）与上腔体中的爆摄像机（6）导线通过上下腔体处设有密封结构（3），驱动器（12）与电动机（16）的导线通过左腔体（11）右腔体（17）处设有密封结构（3）。
4.根据权利要求1所述的煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置，其特征在于：上腔体上设有防爆喇叭口（7），防爆摄像机（6）的电源线和数据线从防爆喇叭口（7）延伸出。
5.根据权利要求1所述的煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置，其特征在于：防爆摄像机（6）底部有螺纹孔，通过与固定螺钉连接固定在防爆箱体（1）内部，其中固定螺钉按照防爆要求被焊接在防爆箱体（1）内部。
6.根据权利要求1所述的煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置，其特征在于：电动机（16）以螺纹孔连接的方式固定在右腔体中，其中螺纹孔按照防爆要求为不通孔，电动机（16）输出轴按照防爆要求以旋转轴用密封圈动密封。
7.根据权利要求1所述的煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置，其特征在于：在防爆箱体（1）内部设置了两台防爆摄像机（6），运用了双目视觉原理，使定位和图像采集更加准确。
8.一种使用权利要求1所述煤矿机器人用揭膜自清洁防爆摄像装置的清洁方法，其特征在于：它包括半自动模式和自动模式，半自动模式和自动模式的启动、切换以及终止通过防爆喇叭口（7）延伸的数据线传输信号通过外部控制器控制；
其中半自动模式直接由操作人员发送信号给控制器（10），控制电动机（16）带动三叉戟钩爪（2）旋转拉环（15），从而撕扯对应透光防尘膜（14）的拉环（15），达到更换防尘薄膜的目的；
自动模式流程如下：
防爆摄像机（6）采集矿井环境的图像，采集到的图像发送到控制器（10）处分析；
控制器（10）根据暗通道原理分析采集图像，得到当前图像的能见度数值T；
判断当前图像的能见度数值T是否低于预设阈值A，当能见度T小于预设阈值A，则判断需要更换透光防尘膜（14），否则等待下一次分析对比；
当判断需要更换透光防尘膜（14）时，控制器（10）向驱动器（12）发送更换透光防尘膜（14）的PWM信号，同时记录曾经的发送次数N，当判断向驱动器（12）发送的PWM信号次数N小于3时，则控制驱动电动机（16）旋转，电动机（16）带动三叉戟钩爪（2）旋转120度，旋转过程中三叉戟钩爪（2）勾住与其相匹配的透光防尘膜（14）的拉环（15），在三叉戟钩爪（2）旋转的作用下撕下当前透光防尘膜（14），从而完成视窗清洁；当检查发送的PWM信号次数N等于3，则发出透光防尘膜（14）用尽警告，结束整个流程。
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