CN109747594B - 基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，包括移动吹扫系统；所述移动吹扫系统包括底部移动吹扫机器人和顶部移动吹扫机器人，前者包括激光导引AGV小车；吹扫机器人上设置有超声波雾化喷头和工业相机。本发明快速而高效地清除车辆的灰尘，改善了吹扫库内的作业环境，实现了轨道交通车辆车底、车侧、车顶立体全方位吹扫，且激光导引AGV小车无需布置任何实体轨道(如固定钢轨或者电磁导引的金属线缆)和虚拟轨道；超声喷头吹扫污渍使用效果环保，节约能源，吹扫更加清洁并消除了对轨道交通车辆磨损和腐蚀，还延长了超声波雾化喷头使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通车辆吹扫技术领域，具体涉及一种基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统及方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，人们出行、交通越来越频繁，对服务的快捷、便利性的要求也越来越高。为了适应和推动行业的发展，轨道交通作为一种新型交通方式呈现出井喷式发展。相应的，对轨道交通车辆运维的安全提出了更高的要求。
轨道交通车辆在运行过程中，由于车轮与轨道间的摩擦会产生许多粉尘，这些粉尘吸附在列车底部电气设备表面上会导致一些电气故障，为了确保车辆运行安全，要定期对车体顶部、底部进行及时除尘，若不及时进行除尘，除了对车辆性能和寿命产生影响以外，严重时还会造成车辆故障，引发交通事故。
目前，国内轨道交通车辆检修场所的车辆底部电气零部件吹扫作业，主要依靠人工手动清洁或通过机械手臂自动吹扫结合人工找补的方式完成，该方法效率低，劳动强度大，且搭载吹扫机械手臂的AGV小车，往往只能沿着铺设在吹扫车间地面的固定钢轨上移动。当待吹扫车型、编组长度发生变化时，此类AGV小车的行走路径由于无法及时快速扩充更改，无法满足吹扫作业的需求。
目前，国内部分轨道交通车辆检修场所设有简单的吹扫工位，但仅仅只针对车底转向架等部件进行除尘、吹扫。然而轨道交通车辆在长时间实际运营过程中，车辆顶部空调滤网、贯通道褶皱也会积累大量灰尘、污渍，如不定期吹扫，存在造成电气故障的隐患，亦会对车辆正常运行构成威胁。
目前国内轨道交通车辆检修场所的吹扫作业多为人工喷吹吸尘，该方法吹扫区域小，吹扫效率低、不能发现彻底异常情况，吹扫作业人员劳动强度大，且存在人工操作的不确定性导致二次污染。
现有的吸尘单元在厂房内为阵列式排列，开始吹扫作业后即全部统一控制开启，虽然形成了较大的风场，但是在没有人工或机械手臂作业的区域，没有灰尘被吹扫下来，吸尘单元的吸尘效果有限，反而浪费了大量能源，造成个厂房内轰鸣的机械噪音。
此外，由于车辆底部转向架等设备分布及形状极不规则，实际吹扫作业时产生的灰尘的飞行路径也极不规则，又考虑到车辆限界的要求，吹扫工位难以形成相对封闭的空间，从而导致吹扫作业时的灰尘难以收集。
发明内容
针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统及方法，对车辆吹扫系统进行了合理设计，对吹扫库进行了全方位吹扫工艺布局，实现了轨道交通车辆车底、车侧、车顶立体全方位吹扫，且激光导引AGV小车无需布置任何实体轨道(如固定钢轨或者电磁导引的金属线缆)和虚拟轨道；超声喷头吹扫污渍使用效果环保，节约能源，吹扫更加清洁并消除了对轨道交通车辆磨损和腐蚀，还延长了超声波雾化喷头使用寿命。。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，其特征在于：包括移动吹扫系统；
所述移动吹扫系统包括底部移动吹扫机器人和顶部移动吹扫机器人，所述底部移动吹扫机器人行走于轨道交通车辆吹扫车间柱状检查坑的车辆轨道两侧，所述顶部移动吹扫机器人行走于轨道交通车辆吹扫车间顶部、车顶区域；
所述移动吹扫系统至少包括两台所述底部移动吹扫机器人，分别位于轨道交通车辆吹扫车间柱状检查坑的车辆轨道两侧；还至少包括一台所述顶部移动吹扫机器人；
所述底部移动吹扫机器人和顶部移动吹扫机器人均包括可移动机构和执行机构；所述底部移动吹扫机器人的可移动机构包括激光导引AGV小车，以无实体轨道无虚拟轨道的方式行驶；所述顶部移动吹扫机器人的可移动机构包括倒置的AGV小车，通过固定轨道与吹扫车间顶部的吊架相连；执行机构都包括多自由度机械手臂，多自由度机械手臂上设置有超声波雾化喷头和工业相机，用于对车辆部件、车辆底部、车辆侧部、车辆顶部进行吹扫和图像采集。
优选地，还包括排风除尘系统，通过管道分别连接至所述底部移动吹扫机器人和顶部移动吹扫机器人的作业区域；所述排风除尘系统包括在吹扫车间底部和顶部沿车辆轨道纵向分布排列的多段式除尘单元；随着所述底部移动吹扫机器人和顶部移动吹扫机器人作业位置的变化，相应的所述除尘单元的风道打开而其余关闭。
优选地，所述底部移动吹扫机器人和顶部移动吹扫机器人的AGV小车均包括车体，多自由度机械手臂设置在车体上并包括依次连接的大臂、小臂，所述超声波雾化喷头和工业相机并列设置在小臂的前端。
优选地，所述多段式除尘单元包括多个吸尘口；所述排风除尘系统还包括吸尘机、排风管道、除尘器；
所述吸尘机安装在所述吸尘口的后方，所述除尘器安装在轨道交通车辆吹扫车间的外面，通过所述排风管道与所述吸尘口连通。
优选地，所述吸尘口包括位于吹扫车间顶部的吊架上的顶部吸尘口、位于检查坑的车辆轨道两侧的侧向吸尘口和/或位于检查坑坑底的底部吸尘口。
优选地，所述吸尘口内设可分别独立开闭的多段式蝶阀，随着所述底部移动吹扫机器人和顶部移动吹扫机器人的移动，相应的吸尘口的蝶阀打开而其余区域的蝶阀关闭。
优选地，还包括供水供风系统，通过柔性管道与所述底部移动吹扫机器人和顶部移动吹扫机器人连接，为超声波雾化喷头供水供气；
所述供水供风系统包括水管、水泵、空气压缩机、空气干燥器、总风缸、总风缸管路、压力开关、安全阀；
其中水管连接水源，水泵用于给水流加压；
空气压缩机将原动机的机械能转换成气体压力能，提供压缩空气；
空气干燥器用于清除压缩空气中包括油水、水分、尘埃在内的有害杂质；
总风缸为储存车辆吹扫用压缩空气的压力容器；
压力开关安装在总风缸管路中，用于检测总风缸压力，将总风压力信号转换为空气压缩机控制电路的开关信号，从而控制空压机的启停；
安全阀用于根据工作压力自动启闭保护供水供风系统的安全。
优选地，所述激光导引AGV小车搭载有激光导引装置，激光导引装置包括激光器、扫描旋转装置、光电信号采集仪、车载计算机；
所述激光器用于发出激光经瞄准仪后由直角棱镜折射后照射到车体待吹扫部位；
所述扫描旋转装置带动所述光电信号采集仪不停旋转，用于接收车体待吹扫部位反射回来的光线信号，并将反射信号传输给所述车载计算机；
所述车载计算机分析计算小车的实时位置和方向，并与目标坐标进行比较，然后再对AGV小车车体行走系统进行反馈操作，使AGV小车能够沿计算的导引路径行驶。
为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，还提供了一种如前所述的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统的吹扫方法：
轨道交通车辆进入吹扫车间的吹扫区域；
底部移动吹扫机器人和顶部移动吹扫机器人中的AGV小车沿车辆轨道纵向行走，机械手臂进行多自由度运动对车辆进行吹扫作业；
吹扫作业的同时，排风除尘系统进行工作，当底部移动吹扫机器人和顶部移动吹扫机器人中的AGV小车与机械手臂工作到某一区域时，该区域的吸尘口的蝶阀通过PLC控制开启，其余区域蝶阀关闭；此时吸尘机工作后产生负压，将机械手臂吹扫后的含尘气体通过吸尘口吸入排风管道内，携带粉尘的气体通过排风管道进入吹扫室外界的除尘器，大颗粒粉尘通过出风口进行过滤收集落入收集容器中，而洁净空气直接从出风口排走，实现无粉尘外漏；
底部移动吹扫机器人和顶部移动吹扫机器人中的AGV小车与机械手臂继续进行下一区域的吹扫，随着作业位置的变化，相应的吸尘口的蝶阀顺次打开而其余关闭，使得吸尘口按照顺次开启/关闭的形式工作，直到整列车厢吹扫完毕。
优选地，所述吸尘口包括位于吹扫车间顶部的吊架上的顶部吸尘口、位于检查坑的车辆轨道两侧的侧向吸尘口和位于检查坑坑底的底部吸尘口；
底部移动吹扫机器人中的AGV小车与机械手臂经过的相同区域内的侧向吸尘口和底部吸尘口通过各自的蝶阀同步开启和关闭；
进一步地，顶部移动吹扫机器人与底部移动吹扫机器人在轨道纵向方向上下同步前进，AGV小车与机械手臂经过的相同区域内的顶部吸尘口、侧向吸尘口、底部吸尘口通过各自的蝶阀同步开启和关闭；或者，顶部移动吹扫机器人与底部移动吹扫机器人在轨道纵向方向上下独立前进，顶部吸尘口与下方的侧向吸尘口和底部吸尘口的蝶阀互相独立开启和关闭。
上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，对车辆吹扫系统进行了合理设计，对吹扫库吹扫工位进行了立体全方位布局，快速而高效地清除车辆的灰尘，改善了吹扫库内的作业环境，实现了轨道交通车辆车底、车侧、车顶立体全方位吹扫作业的智能化，可清扫车底、车侧相关设备表面的积尘、油污、锈迹等，也可清扫车顶空调滤网、贯通道褶皱，可清洁各部件安装部位，满足下一步外观检查、部件安装要求。
2、本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，采用激光导引方式行走，无需布置任何实体轨道(如固定钢轨或者电磁导引的金属线缆)和虚拟轨道，既可以实现沿车辆轨道纵向的运动，更可以实现沿车辆轨道横向的运动，以便于调节与吹扫对象的横向距离，扩展了AGV小车的活动范围，能够到达常规吹扫无法到达的区域，提高了吹扫效果，而且不受限于因车辆型号、编组长度发生变化时无法扩充或更改吹扫路径的问题，具有占用空间小，成本低，吹扫自由度更高，定位准确，灵活性较高等优点。
3、本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，在车辆对侧、车底布置吸尘单元，整体布局结构紧凑，占用空间小，吹扫效率较高。同时，在吹扫作业过程中，吹扫粉尘形成两个互不干涉的纵向的流动场，方便后续吸尘处理。
4、本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，区别于传统的高压风吹扫，采用超声喷头吹扫污渍；喷射出来的水和尘埃粒子碰撞，凝聚，规模和质量不断增长，凝聚成为较大和较重的粉体坠落；且降尘的整个过程没有任何特殊处理，使用效果环保，节约能源，吹扫更加清洁；超声波雾化喷头的使用消除了对轨道交通车辆磨损和腐蚀，还延长了超声波雾化喷头使用寿命。
5、本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，通过车辆轨道纵向分布排列的多段式除尘单元的构造，特别是多段式吸尘口内可分别独立开闭的多段式蝶阀构造，随着移动吹扫机器人的移动，相应的吸尘口的蝶阀打开而其余区域的蝶阀关闭，充分配合了移动吹扫机器人的吹扫区域作业，并考虑其吹扫风场，只需预定范围内的吸尘口即可完成该区域的吸尘除尘，其他非作业区的吸尘单元不参与吸尘，降低了大批吸尘机的环境噪音，节约了大量的能源，减少了设备的工作时长，降低了使用成本提高了寿命，吸尘口的顺次开启关闭，可实现将除尘能量聚焦到了作业热点上，使得粉尘按规划的最短路径定向排出，极为有效的提升了除尘效果。
6、本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，通过吸尘口的布局设计，特别是在检查坑的车辆轨道两侧和位于检查坑坑底都布置了阵列式吸尘口，并且跟随移动吹扫系统中的AGV小车与机械手臂的移动，通过各自的蝶阀同步开启和关闭，弥补了非工作区关闭的吸尘单元的功效损失，加强了工作区的吸尘效果，满足了整体吹扫要求。
附图说明
图1是本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统的组成示意图；
图2是本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统的整体布局示意图(俯视图)；
图3是本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统的吹扫车间主视图；
图4是本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统的排风除尘系统示意图(侧视图)；
图5是本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统的排风除尘系统局部图示意图；
图6是本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统的底部移动吹扫机器人示意图；
图7是本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统的顶部移动吹扫机器人示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
如图1-5所示，本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，整体组成包括供水供风系统、电气控制系统2、移动吹扫系统3、以及排风除尘系统4。智能吹扫系统为吹扫室内全封闭式，通过供、排风管路与供水供风系统和排风除尘系统4连接。吹扫室是由主体、大门、照明装置、地板格栅、安全门、封挡等部分组成，形成吹扫作业的封闭空间。
供水供风系统(见图2)主要由水管、水泵、空气压缩机、空气干燥器、总风缸、总风缸管路、压力开关、安全阀等组成。其中水管连接水源，水泵用于给水流加压；空气压缩机是气源装置的主体，它是将原动机(通常是电动机)的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。空气干燥器是一种压缩空气除湿装置，用于清除压缩空气中的油水、水分、尘埃等有害杂质。总风缸是为储存车辆用压缩空气的压力容器。它的主要用处在于能及时发现泄漏和充气时给予补气，并能及时满足系统的用风要求。压力开关是利用压缩空气的压力来启闭电气触电的电器转换元件。压力开关安装在总风缸附近，检测总风缸压力，将总风压力信号转换为空气压缩机控制电路的开关信号，从而控制空压机的启停。安全阀根据工作压力能自动启闭，安装于封闭系统的设备或管路上保护系统安全。当设备或管道内压力超过规定值时，即自动开启泄压，保证设备和管道内介质压力在规定数值以内，防止发生事故。供水供风系统通过将水和高压空气输送到移动吹扫系统中多自由度机械手臂的超声波雾化碰头处，利用形成的高压雾化气刀清理车体和部件表面。
优选地，所述电气控制系统2主要由仪表控制系统和计算机监控系统组成，用以操作和监控设备的运行。仪表控制系统负责采集现场各段温度信号、燃气压力信号，同时各段的温控表根据设定温度值输出4-20mA的电流信号来驱动现场各段的空气调节阀，达到控制温度的作用；计算机监控系统则通过PLC与控制仪表进行RS485通讯，采集各段的实时温度、各段空气调节阀的开度、燃气压力等信号，并定时记录。当供水供风系统、移动吹扫系统中有某些装置发生短路、断路或漏电引起的超温超压力，仪表控制系统中会显示各位置温度与压力，并且面板上的报警蜂鸣器会工作，闪烁并发出蜂鸣声，提醒工作人员对装置进行合理调整。
移动吹扫系统3包括底部移动吹扫机器人31和顶部移动吹扫机器人32，所述底部移动吹扫机器人31行走于轨道交通车辆吹扫车间柱状检查坑的车辆轨道两侧，所述顶部移动吹扫机器人32行走于轨道交通车辆吹扫车间顶部、车顶区域。移动吹扫系统3至少包括两台所述底部移动吹扫机器人31(如图2-3所示为两台)，分别位于轨道交通车辆吹扫车间柱状检查坑的车辆10轨道两侧；还包括至少一台所述顶部移动吹扫机器人32(如图3所示为两台)。所述底部移动吹扫机器人31和顶部移动吹扫机器人32均包括可移动机构和执行机构；所述底部移动吹扫机器人31的可移动机构包括激光导引AGV小车，以无实体轨道无虚拟轨道的方式行驶。所述激光导引AGV小车搭载有激光导引装置，激光导引装置包括激光器、扫描旋转装置、光电信号采集仪、车载计算机；所述激光器用于发出激光经瞄准仪后由直角棱镜折射后照射到车体待吹扫部位；所述扫描旋转装置带动所述光电信号采集仪不停旋转，用于接收车体待吹扫部位反射回来的光线信号，并将反射信号传输给所述车载计算机；所述车载计算机分析计算小车的实时位置和方向，并与目标坐标进行比较，然后再对AGV小车车体行走系统进行反馈操作，使AGV小车能够沿计算的导引路径行驶。所述顶部移动吹扫机器人32的可移动机构包括倒置的AGV小车，通过固定轨道与吹扫车间顶部的吊架33相连；执行机构都包括多自由度机械手臂，多自由度机械手臂上设置有超声波雾化喷头311和工业相机312，用于对车辆部件、车辆底部、车辆侧部、车辆顶部进行吹扫和图像采集。该固定轨道除了基本的纵向轨道之外，优选还包括横向轨道，以便于车顶横向方向的移动吹扫。如图6-7所示，所述底部移动吹扫机器人31和顶部移动吹扫机器人32的AGV小车均包括车体315，多自由度机械手臂设置在车体315上并包括依次连接的大臂314、小臂313，所述超声波雾化喷头311和工业相机312并列设置在小臂313的前端。所述多自由度机械手臂配置的超声波雾化喷头311，能够有效清除附着的灰尘、污渍、铁锈等等，专门针对车辆复杂部件(如图2、4中的车辆轮对12)、车辆底部、车辆侧部进行吹扫，为下一步的检修工作提供先决条件。区别于传统的高压风吹扫，采用超声喷头吹扫污渍；喷射出来的水和尘埃粒子碰撞，凝聚，规模和质量不断增长，凝聚成为较大和较重的粉体坠落；且降尘的整个过程没有任何特殊处理，使用效果环保，节约能源，吹扫更加清洁；超声波雾化喷头的使用消除了对轨道交通车辆磨损和腐蚀，还延长了超声波雾化喷头使用寿命。机械手臂可到到达吹扫作业人员不能到达的作业盲区，并完成作业人员难操作的工作，既能够进行直线伸缩，又能在平面内摆动，在空间内旋转。根据吹扫作业的需求和车辆限界11，机械手臂因其自身可移动性和伸缩性的优点，可扩展和兼顾车身侧部吹扫。本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，通过移动吹扫机器人，特别是激光导引AGV小车的构造，无需人工操作吹枪，劳动强度小，吹扫效率高，且引线隐蔽，不易污染和破损，导引原理简单而可靠，便于控制和通讯，对声光无干扰，制造成本较低，采用激光导引方式行走，无需布置任何实体轨道(如固定钢轨或者电磁导引的金属线缆)和虚拟轨道，既可以实现沿车辆轨道纵向的运动，更可以实现沿车辆轨道横向的运动，以便于调节与吹扫对象的横向距离，扩展了AGV小车的活动范围，能够到达常规吹扫无法到达的区域，提高了吹扫效果，而且不受限于因车辆型号、编组长度发生变化时无法扩充或更改吹扫路径的问题，具有占用空间小，成本低，吹扫自由度更高，定位准确，灵活性较高等优点。
排风除尘系统4(见图1-5)包括在吹扫车间底部和顶部沿车辆轨道纵向分布排列的多段式除尘单元；随着所述底部移动吹扫机器人31和顶部移动吹扫机器人32作业位置的变化，相应的所述除尘单元的风道打开而其余关闭。所述多段式除尘单元包括多个直径在100-400mm范围的吸尘口40、41、42；所述排风除尘系统4还包括吸尘机43、排风管道44、除尘器45。所述吸尘机43安装在所述吸尘口40、41、42的后方，所述除尘器45安装在轨道交通车辆吹扫车间的外面，通过所述排风管道44与所述吸尘口40、41、42连通。所述吸尘口40、41、42包括位于吹扫车间顶部的吊架33上的顶部吸尘口40、位于检查坑的车辆轨道两侧的侧向吸尘口41和/或位于检查坑坑底的底部吸尘口42。所述吸尘口40、41、42内设可分别独立开闭的多段式蝶阀，随着所述底部移动吹扫机器人31和顶部移动吹扫机器人32的移动，相应的吸尘口的蝶阀打开而其余区域的蝶阀关闭。优选地，排风除尘系统4还包括纵向延伸的封挡48，如图3所示，分别位于车辆10底部两侧和顶部两侧，下封挡、侧向吸尘口41的安装台和车体之间，上封挡、顶部吊架33和车体之间均形成吹扫密闭空间，防止灰尘飞散。
本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，通过吸尘口的布局设计，特别是在检查坑的车辆轨道两侧和位于检查坑坑底都布置了阵列式吸尘口，并且跟随移动吹扫系统中的AGV小车与机械手臂的移动，通过各自的蝶阀同步开启和关闭，弥补了非工作区关闭的吸尘单元的功效损失，加强了工作区的吸尘效果，满足了整体吹扫要求。具体地，吸尘口为可分别开闭的多段式蝶阀，随着作业位置的变化，相应的吸尘口打开而其余关闭。吸尘机为大功率空气压缩机安装在吸尘口正下方以及车身两侧，通过PLC控制蝶阀启闭实现吸尘口的开启和关闭(如图4中控制蝶阀的PLC电路板47)，起到收集机械臂吹扫后的含尘气体功能。吸尘口的顺次开启关闭，可实现将除尘能量聚焦到了作业热点上，使得粉尘按规划的最短路径定向排出，极为有效的提升了除尘效果。排风管道分成几个独立的单元，实现分段排风，以降低能耗和噪音。除尘器45包括底部的一个吸尘机43和上部的一个粉尘收集器46，依靠水力亲润来分离、捕集粉尘颗粒，当进行吹扫作业时，负压空气携带粉尘的气体通过排风管道进入与吹扫室外界连接的除尘器，进行过滤处理。排风除尘作业流程如下：当移动吹扫系统中的AGV小车与机械臂工作到该区域内，控制蝶阀开启，排风除尘系统进行工作，此时吸尘机工作后产生负压，将机械臂吹扫后的含尘气体通过吸尘口吸入排风管道内，携带粉尘的气体通过排风管道进入吹扫室外界的粉尘收集机，大颗粒粉尘通过出风口进行过滤收集落入收集容器中，而洁净空气直接从出风口排走，真正实现无粉尘外漏。本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，通过车辆轨道纵向分布排列的多段式除尘单元的构造，特别是多段式吸尘口内可分别独立开闭的多段式蝶阀构造，随着移动吹扫机器人的移动，相应的吸尘口的蝶阀打开而其余区域的蝶阀关闭，充分配合了移动吹扫机器人的吹扫区域作业，并考虑其吹扫风场，只需预定范围内的吸尘口即可完成该区域的吸尘除尘，其他非作业区的吸尘单元不参与吸尘，降低了大批吸尘机的环境噪音，节约了大量的能源，减少了设备的工作时长，降低了使用成本提高了寿命，吸尘口的顺次开启关闭，可实现将除尘能量聚焦到了作业热点上，使得粉尘按规划的最短路径定向排出，极为有效的提升了除尘效果。
本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统的吹扫方法，介绍如下：
轨道交通车辆进入吹扫车间的吹扫区域。
底部移动吹扫机器人31和顶部移动吹扫机器人32中的AGV小车沿车辆轨道纵向行走，机械手臂进行多自由度运动对车辆进行吹扫作业。
吹扫作业的同时，排风除尘系统4进行工作，当底部移动吹扫机器人31和顶部移动吹扫机器人32中的AGV小车与机械手臂工作到某一区域时，该区域的吸尘口40、41、42的蝶阀通过PLC控制开启，其余区域蝶阀关闭；此时吸尘机43工作后产生负压，将机械手臂吹扫后的含尘气体通过吸尘口40、41、42吸入排风管道44内，携带粉尘的气体通过排风管道44进入吹扫室外界的除尘器45，大颗粒粉尘通过出风口进行过滤收集落入收集容器中，而洁净空气直接从出风口排走，实现无粉尘外漏。
底部移动吹扫机器人31和顶部移动吹扫机器人32中的AGV小车与机械手臂继续进行下一区域的吹扫，随着作业位置的变化，相应的吸尘口40、41、42的蝶阀顺次打开而其余关闭，使得吸尘口40、41、42按照顺次开启/关闭的形式工作，直到整列车厢吹扫完毕。该排风除尘系统通过分段排风，一方面降低能耗和噪音，另一方面可实现将除尘能量聚焦到了作业热点上，使得粉尘按规划的最短路径定向排出，极为有效的提升了除尘效果。
优选地，所述吸尘口40、41、42包括位于吹扫车间顶部的吊架33上的顶部吸尘口40、位于检查坑的车辆轨道两侧的侧向吸尘口41和位于检查坑坑底的底部吸尘口42。底部移动吹扫机器人31中的AGV小车与机械手臂经过的相同区域内的侧向吸尘口41和底部吸尘口42通过各自的蝶阀同步开启和关闭。
进一步地，顶部移动吹扫机器人32与底部移动吹扫机器人31在轨道纵向方向上下同步前进，AGV小车与机械手臂经过的相同区域内的顶部吸尘口40、侧向吸尘口41、底部吸尘口42通过各自的蝶阀同步开启和关闭。或者，顶部移动吹扫机器人32与底部移动吹扫机器人31在轨道纵向方向上下独立前进，顶部吸尘口40与下方的侧向吸尘口41和底部吸尘口42的蝶阀互相独立开启和关闭。两台底部移动吹扫机器人31可以对称的方式同步运动，也可以分别从车头和车尾向中间吹扫、或者从中间向两头吹扫。
本发明的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，对车辆吹扫系统进行了合理设计，对吹扫库进行了合理布局，快速而高效地清除车辆的灰尘，改善了吹扫库内的作业环境，实现了吹扫作业的智能化。本发明采用压缩空气作为吹扫的主要动力源，两台人工智能吹扫机构从车辆一端到另一端连续吹扫，并针对车底的复杂结构全方位、多角度重点吹扫。可清扫车底相关设备表面的积尘、油污、锈迹等；可清洁各部件安装部位，满足下一步外观检查、部件安装要求；排风除尘系统可将表面处理后产生的灰尘污垢实时清理并回收，达标排放标准，避免对环境造成二次污染。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，其特征在于：包括移动吹扫系统(3)和排风除尘系统(4)；
所述移动吹扫系统(3)包括底部移动吹扫机器人(31)和顶部移动吹扫机器人(32)，所述底部移动吹扫机器人(31)行走于轨道交通车辆吹扫车间柱状检查坑的车辆轨道两侧，所述顶部移动吹扫机器人(32)行走于轨道交通车辆吹扫车间顶部、车顶区域；
所述移动吹扫系统(3)至少包括两台所述底部移动吹扫机器人(31)，分别位于轨道交通车辆吹扫车间柱状检查坑的车辆轨道两侧；还至少包括一台所述顶部移动吹扫机器人(32)；
所述底部移动吹扫机器人(31)和顶部移动吹扫机器人(32)均包括可移动机构和执行机构；所述底部移动吹扫机器人(31)的可移动机构包括激光导引AGV小车，以无实体轨道无虚拟轨道的方式行驶；所述顶部移动吹扫机器人(32)的可移动机构包括倒置的AGV小车，通过固定轨道与吹扫车间顶部的吊架(33)相连；执行机构都包括多自由度机械手臂，多自由度机械手臂上设置有超声波雾化喷头(311)和工业相机(312)，用于对车辆部件、车辆底部、车辆侧部、车辆顶部进行吹扫和图像采集；
所述排风除尘系统(4)通过管道分别连接至所述底部移动吹扫机器人(31)和顶部移动吹扫机器人(32)的作业区域；所述排风除尘系统(4)包括在吹扫车间底部和顶部沿车辆轨道纵向分布排列的多段式除尘单元；随着所述底部移动吹扫机器人(31)和顶部移动吹扫机器人(32)作业位置变化，相应除尘单元的风道打开而其余关闭；所述多段式除尘单元包括多个吸尘口(40、41、42)，所述吸尘口(40、41、42)内设可分别独立开闭的多段式蝶阀，且随着所述底部移动吹扫机器人(31)和顶部移动吹扫机器人(32)的移动，相应的吸尘口的蝶阀打开而其余蝶阀关闭；
所述排风除尘系统(4)还包括吸尘机(43)、排风管道(44)、除尘器(45)；所述吸尘机(43)安装在所述吸尘口(40、41、42)的后方，所述除尘器(45)安装在轨道交通车辆吹扫车间的外面，通过所述排风管道(44)与所述吸尘口(40、41、42)连通；
所述底部移动吹扫机器人(31)和顶部移动吹扫机器人(32)中的AGV小车沿车辆轨道纵向行走，机械手臂进行多自由度运动对车辆进行吹扫作业；同时所述排风除尘系统(4)进行工作，当底部移动吹扫机器人(31)和顶部移动吹扫机器人(32)中的AGV小车与机械手臂工作到某一区域时，该区域的吸尘口(40、41、42)的蝶阀通过PLC控制开启，其余蝶阀关闭；吸尘机(43)工作后产生负压，将机械手臂吹扫后的含尘气体通过吸尘口(40、41、42)吸入排风管道(44)内，携带粉尘的气体通过排风管道(44)进入吹扫室外界的除尘器(45)，大颗粒粉尘通过出风口进行过滤收集落入收集容器中，而洁净空气从出风口排走，实现无粉尘外漏；
底部移动吹扫机器人(31)和顶部移动吹扫机器人(32)中的AGV小车与机械手臂继续进行下一区域的吹扫，随着作业位置变化，相应的吸尘口(40、41、42)的蝶阀顺次打开而其余关闭，使得吸尘口(40、41、42)按照顺序开启/关闭的形式工作，直到整列车厢吹扫完毕。
2.如权利要求1所述的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，其特征在于：
所述底部移动吹扫机器人(31)和顶部移动吹扫机器人(32)的AGV小车均包括车体(315)，多自由度机械手臂设置在车体(315)上并包括依次连接的大臂(314)、小臂(313)，所述超声波雾化喷头(311)和工业相机(312)并列设置在小臂(313)的前端。
3.如权利要求1所述的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，其特征在于：
所述吸尘口(40、41、42)包括位于吹扫车间顶部的吊架(33)上的顶部吸尘口(40)、位于检查坑的车辆轨道两侧的侧向吸尘口(41)和/或位于检查坑坑底的底部吸尘口(42)。
4.如权利要求1所述的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，其特征在于：还包括供水供风系统，通过柔性管道与所述底部移动吹扫机器人(31)和顶部移动吹扫机器人(32)连接，为超声波雾化喷头(311)供水供气；
所述供水供风系统包括水管、水泵、空气压缩机、空气干燥器、总风缸、总风缸管路、压力开关、安全阀；
其中水管连接水源，水泵用于给水流加压；
空气压缩机将原动机的机械能转换成气体压力能，提供压缩空气；
空气干燥器用于清除压缩空气中包括油水、水分、尘埃在内的有害杂质；
总风缸为储存车辆吹扫用压缩空气的压力容器；
压力开关安装在总风缸管路中，用于检测总风缸压力，将总风压力信号转换为空气压缩机控制电路的开关信号，从而控制空压机的启停；
安全阀用于根据工作压力自动启闭保护供水供风系统的安全。
5.如权利要求1所述的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统，其特征在于：
所述激光导引AGV小车搭载有激光导引装置，激光导引装置包括激光器、扫描旋转装置、光电信号采集仪、车载计算机；
所述激光器用于发出激光经瞄准仪后由直角棱镜折射后照射到车体待吹扫部位；
所述扫描旋转装置带动所述光电信号采集仪不停旋转，用于接收车体待吹扫部位反射回来的光线信号，并将反射信号传输给所述车载计算机；
所述车载计算机分析计算小车的实时位置和方向，并与目标坐标进行比较，然后再对AGV小车车体行走系统进行反馈操作，使AGV小车能够沿计算的导引路径行驶。
6.如权利要求1所述的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统的吹扫方法，其特征在于：
轨道交通车辆进入吹扫车间的吹扫区域；
底部移动吹扫机器人(31)和顶部移动吹扫机器人(32)中的AGV小车沿车辆轨道纵向行走，机械手臂进行多自由度运动对车辆进行吹扫作业；
吹扫作业的同时，排风除尘系统(4)进行工作，当底部移动吹扫机器人(31)和顶部移动吹扫机器人(32)中的AGV小车与机械手臂工作到某一区域时，该区域的吸尘口(40、41、42)的蝶阀通过PLC控制开启，其余区域蝶阀关闭；此时吸尘机(43)工作后产生负压，将机械手臂吹扫后的含尘气体通过吸尘口(40、41、42)吸入排风管道(44)内，携带粉尘的气体通过排风管道(44)进入吹扫室外界的除尘器(45)，大颗粒粉尘通过出风口进行过滤收集落入收集容器中，而洁净空气直接从出风口排走，实现无粉尘外漏；
底部移动吹扫机器人(31)和顶部移动吹扫机器人(32)中的AGV小车与机械手臂继续进行下一区域的吹扫，随着作业位置的变化，相应的吸尘口(40、41、42)的蝶阀顺次打开而其余关闭，使得吸尘口(40、41、42)按照顺次开启/关闭的形式工作，直到整列车厢吹扫完毕。
7.如权利要求6所述的基于激光导引具有超声清洗功能的智能吹扫系统的吹扫方法，其特征在于：
所述吸尘口(40、41、42)包括位于吹扫车间顶部的吊架(33)上的顶部吸尘口(40)、位于检查坑的车辆轨道两侧的侧向吸尘口(41)和位于检查坑坑底的底部吸尘口(42)；
底部移动吹扫机器人(31)中的AGV小车与机械手臂经过的相同区域内的侧向吸尘口(41)和底部吸尘口(42)通过各自的蝶阀同步开启和关闭；
顶部移动吹扫机器人(32)与底部移动吹扫机器人(31)在轨道纵向方向上下同步前进，AGV小车与机械手臂经过的相同区域内的顶部吸尘口(40)、侧向吸尘口(41)、底部吸尘口(42)通过各自的蝶阀同步开启和关闭；或者，顶部移动吹扫机器人(32)与底部移动吹扫机器人(31)在轨道纵向方向上下独立前进，顶部吸尘口(40)与下方的侧向吸尘口(41)和底部吸尘口(42)的蝶阀互相独立开启和关闭。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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