CN111974724A - 一种双自由度结构的光伏板清洁机器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的属于清洁自动化机械设备技术领域，具体为一种双自由度结构的光伏板清洁机器，包括：主体框架、清洁系统、移动系统、水循环系统和控制系统；移动系统，包括所述清洁系统和安装在所述主体框架底部的机器整体；清洁系统，包括安装在所述主体框架内部的两排高压雾化喷头，所述高压雾化喷头右侧安装前软质橡胶刮板，所述高压雾化喷头安装在软毛滚筒刷两侧，所述软毛滚筒刷底部设置有软质橡胶刮板；水循环系统，包括安装在所述主体框架下端的收集过滤箱；控制系统，安装在所述主体框架底部的控制柜内部，利用机器代替人工来进行除尘，还可以节约水资源，在清洁的过程中防止污水对板面的二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及清洁自动化机械设备技术领域，具体为一种双自由度结构的光伏板清洁机器。
背景技术
最近几年，由于新能源革命的推动，光伏发电产业迅速发展。在光能源丰富的地区，兴建起了许多光伏电站。光伏电站太阳能板的主要材料是晶硅，具有良好的光电转化效率，但极易积满灰尘污垢，必须定期对光伏发电站太阳能板进行清洁，以增加发电量。组件清洗是电站运维的重要环节，那些滞留于组件表面的灰尘、鸟粪等都是影响电站运维中不小的麻烦，会使发电量受损。
目前常用的太阳能板清洁方式以人工清洁为主，但该种方式的除尘效果一般，耗费人力物力。而市面上专业清洁设备，用水需求较大，严重浪费水资源。同时，大部分清洁设备没能避免清洁过程污水沿板面下流中对板面的二次污染。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
因此，本发明的目的是提供一种双自由度结构的光伏板清洁机器，以解决利用机器代替人工来进行除尘，还可以节约水资源，在清洁的过程中防止污水对板面的二次污染。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种双自由度结构的光伏板清洁机器，包括：主体框架、清洁系统、移动系统、水循环系统和控制系统；移动系统，包括所述清洁系统和安装在所述主体框架底部的机器整体；清洁系统，包括安装在所述主体框架内部的两排高压雾化喷头，所述高压雾化喷头右侧安装前软质橡胶刮板，所述高压雾化喷头安装在软毛滚筒刷两侧，所述软毛滚筒刷底部设置有软质橡胶刮板；水循环系统，包括安装在所述主体框架下端的收集过滤箱；控制系统，安装在所述主体框架底部的控制柜内部。
作为本发明所述的一种双自由度结构的光伏板清洁机器的一种优选方案，其中：所述移动系统还包括内部设置的第一步进电机，所述第一步进电机通过联轴器连接丝杠，所述丝杠外壁活动连接动法兰盘转换座，所述丝杠两端连接立式轴承座，所述丝杠左右两侧安装光杠，所述光杠两侧固定连接铝制固定座，所述光杠外壁活动连接滑块。
作为本发明所述的一种双自由度结构的光伏板清洁机器的一种优选方案，其中：所述机器整体包括安装在其外壁上的内侧导轮，所述内侧导轮下端设置第二步进电机，所述第二步进电机连接第二双排同步带轮，所述第二双排同步带轮顶部设置第一双排同步带轮，所述第二双排同步带轮与第一双排同步带轮外壁套接纵向同步带，所述第一双排同步带轮内部套接横向同步带。
作为本发明所述的一种双自由度结构的光伏板清洁机器的一种优选方案，其中：所述第一步进电机顶部安装挡水瓦，所述挡水瓦四周设置挡水板，所述第一步进电机配合转动皮带轮，所述皮带轮与卧式轴承座外壁套接皮带，所述卧式轴承座外壁安装软毛滚筒刷，所述软毛滚筒刷右侧安装后软质橡胶刮板。
作为本发明所述的一种双自由度结构的光伏板清洁机器的一种优选方案，其中：所述水循环系统还包括所述收集过滤箱内部安装的过滤板，所述收集过滤箱侧壁设置有侧面斜度设计，所述收集过滤箱底部安装有底面弧度设计。
与现有技术相比：
1、操作者接通外接电源，使得电流流入第二步进电机内部，第二进步电机驱动的同步带轮组，利用第一双排带轮与第二双排带轮进行动力的传递，控制机器整体横向移动，内侧导轮形成直角卡位使机器整体固定在光伏板上，同步带组的横向同步带和纵向同步带均使用弧齿同步带，带齿受载后，应力分布状态较好，平缓了齿根的应力集中，提高了齿的承载能力。传递功率大，耐磨性能好，工作时噪声小，不需润滑，可用于有粉尘的恶劣环境且能防止啮合过程中齿的干涉，使得机器整体可以在光伏电板上移动，然后第一步进电机通过联轴器连接丝杠，丝杠旋转驱动法兰盘转换座带动清洁部分移动。丝杠两端用卧式轴承座固定，丝杠两侧用铝制固定座固定，丝杠与双侧丝杠滑块组构成稳定面，保证运行高效稳定，使得卧式轴承座上的软毛滚筒刷开始工作，软毛滚筒刷和软质橡胶刮板可有效减少清洁过程中对光伏板表面玻璃的损伤，挡水板和挡水瓦起到隔离第一步进电机的作用，防止清洁过程中水流泼溅引起电路故障，这样就可以利用机器对光伏板进行清洁。
2、挡水板与四周软质橡胶刮板形成密闭空间，有利于水流汇聚防止水资源浪费，提高清洁效果和水资源利用率，收集过滤箱，配合清洁部分的水聚集结构将沿板面下流的水进行过滤循环，可拆装的过滤板由棉质材料和活性炭材料制成，污水通过过滤板进行过滤，收集过滤箱的侧面斜度设计和底面弧度设计能够提高水流的聚集回收效率，主体框架双自由度结构是利用清洁系统实现太阳能板的纵向清洁，通过移动系统来控制清洁系统的横向位置，通过两个自由度形成平面区域最终实现对太阳能板的清洁，双自由度设计考虑到了水流沿板面流向对清洁效果的影响，相比其他类型清洁机器的清洁效果更佳，配合双排高压喷头和软毛滚筒刷的清洁避免了清洗过程中污水下流对板面的二次污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本本发明结构示意图；
图2为本发明移动系统结构示意图；
图3为本发明移动系统A部放大结构示意图；
图4为本发明清洁系统结构示意图；
图5为本发明清洁系统B向结构示意图；
图6为本发明清洁系统C向结构示意图；
图7为本发明水循环系统结构示意图；
图8为本发明控制系统硬件总体结构示意；
图9为本发明双自由度光伏板清洁器运动示意图。
图中：1、控制柜；2、清洁系统；3、水循环系统；4、铝制固定座；5、立式轴承座；6、光杠；7、丝杠；8、联轴器；9、第一步进电机；10、内侧导轮；11、横向同步带；12、第一双排同步带轮；13、纵向同步带；14、第二双排同步带轮；15、第二步进电机；16、滑块；17、法兰盘转换座；18、挡水板；19、挡水瓦；20、移动系统；21、皮带轮；22、皮带；23、卧式轴承座；24、控制系统；25、后软质橡胶刮板；26、前软质橡胶刮板；27、高压雾化喷头；28、软毛滚筒刷；29、软质橡胶刮板；30、收集过滤箱；31、过滤板；32、侧面斜度设计；33、底面弧度设计；34、主体框架；35、机器整体。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供一种双自由度结构的光伏板清洁机器，包括：主体框架34、清洁系统2、移动系统20、水循环系统3和控制系统24；移动系统20，包括所述清洁系统2和安装在所述主体框架34底部的机器整体35；清洁系统2，包括安装在所述主体框架34内部的两排高压雾化喷头27，所述高压雾化喷头27右侧安装前软质橡胶刮板26，所述高压雾化喷头27安装在软毛滚筒刷28两侧，所述软毛滚筒刷28底部设置有软质橡胶刮板29；水循环系统3，包括安装在所述主体框架34下端的收集过滤箱30；控制系统24，安装在所述主体框架34底部的控制柜1内部；
请参阅图2所示，所述移动系统20还包括内部设置的第一步进电机9，所述第一步进电机9通过联轴器8连接丝杠7，所述丝杠7外壁活动连接动法兰盘转换座17，所述丝杠7两端连接立式轴承座5，所述丝杠7左右两侧安装光杠6，所述光杠6两侧固定连接铝制固定座4，所述光杠6外壁活动连接滑块16。
具体的，第一步进电机9通过联轴器8连接丝杠7，丝杠7旋转驱动法兰盘转换座17带动清洁部分移动。丝杠7两端用卧式轴承座23固定，丝杠7两侧用铝制固定座4固定，丝杠7与双侧丝杠滑块16组构成稳定面，保证运行高效稳定。
请参阅图3所示，所述机器整体35包括安装在其外壁上的内侧导轮10，所述内侧导轮10下端设置第二步进电机15，所述第二步进电机15连接第二双排同步带轮14，所述第二双排同步带轮14顶部设置第一双排同步带轮12，所述第二双排同步带轮14与第一双排同步带轮12外壁套接纵向同步带13，所述第一双排同步带轮12内部套接横向同步带11。
具体的，第二步进电机15驱动的同步带轮组，利用第一双排带轮12与第二双排带轮14进行动力的传递，控制机器整体横向移动，内侧导轮10形成直角卡位使机器整体35固定在光伏板上，同步带组的横向同步带11和纵向同步带13均使用弧齿同步带，带齿受载后，应力分布状态较好，平缓了齿根的应力集中，提高了齿的承载能力。传递功率大，耐磨性能好，工作时噪声小，不需润滑，可用于有粉尘的恶劣环境且能防止啮合过程中齿的干涉。
请参阅图5所示，所述第一步进电机9顶部安装挡水瓦19，所述挡水瓦19四周设置挡水板18，所述第一步进电机9配合转动皮带轮21，所述皮带轮21与卧式轴承座23外壁套接皮带22，所述卧式轴承座23外壁安装软毛滚筒刷28，所述软毛滚筒刷28右侧安装后软质橡胶刮板25。
具体的，使用软毛滚筒刷28和软质橡胶刮板29可有效减少清洁过程中对光伏板表面玻璃的损伤。挡水板18和挡水瓦19起到隔离第一步进电机9的作用，防止清洁过程中水流泼溅引起电路故障。同时，挡水板18与四周软质橡胶刮板29形成密闭空间，有利于水流汇聚防止水资源浪费，提高清洁效果和水资源利用率。
请参阅图7所示，所述水循环系统3还包括所述收集过滤箱30内部安装的过滤板31，所述收集过滤箱30侧壁设置有侧面斜度设计32，所述收集过滤箱30底部安装有底面弧度设计33。
具体的，水循环系统3是指通过机器上收集过滤箱30，配合清洁部分的水聚集结构将沿板面下流的水进行过滤循环，可拆装的过滤板31由棉质材料和活性炭材料制成，污水通过过滤板31进行过滤，收集过滤箱30的侧面斜度设计32和底面弧度设计33能够提高水流的聚集回收效率。
在具体使用时，操作者可以通过控制系统24来对机器进行控制，控制系统24采用Arduino控制板作为主控板，主控板通过CNC扩展板控制在其上面的A4988控制板第一驱动步进电机进行运动，并且，机器可通过内部程序算法配合限位开关和控制手柄进行自动运行中移动位置的限定，机器控制部分安装有蓝牙模块和ESP8266 WIFI模块可与移动设备进行远程控制。使用者可通过手机APP或电脑上位机对其进行远程控制，满足自动化的要求，接收信号后，第二步进电机15驱动的同步带轮组，利用第一双排带轮12与第二双排带轮14进行动力的传递，控制机器整体横向移动，内侧导轮10形成直角卡位使机器整体35固定在光伏板上，同步带组的横向同步带11和纵向同步带13均使用弧齿同步带，带齿受载后，应力分布状态较好，平缓了齿根的应力集中，提高了齿的承载能力。传递功率大，耐磨性能好，工作时噪声小，不需润滑，可用于有粉尘的恶劣环境且能防止啮合过程中齿的干涉，第一步进电机9通过联轴器8连接丝杠7，丝杠7旋转驱动法兰盘转换座17带动清洁部分移动。丝杠7两端用卧式轴承座23固定，丝杠7两侧用铝制固定座4固定，丝杠7与双侧丝杠滑块16组构成稳定面，保证运行高效稳定，使得卧式轴承座23上的软毛滚筒刷28开始工作，软毛滚筒刷28和软质橡胶刮板29可有效减少清洁过程中对光伏板表面玻璃的损伤。挡水板18和挡水瓦19起到隔离第一步进电机9的作用，防止清洁过程中水流泼溅引起电路故障。同时，挡水板18与四周软质橡胶刮板29形成密闭空间，有利于水流汇聚防止水资源浪费，提高清洁效果和水资源利用率，挡水板18与四周软质橡胶刮板29形成密闭空间，有利于水流汇聚防止水资源浪费，提高清洁效果和水资源利用率，收集过滤箱30，配合清洁部分的水聚集结构将沿板面下流的水进行过滤循环，可拆装的过滤板31由棉质材料和活性炭材料制成，污水通过过滤板31进行过滤，收集过滤箱30的侧面斜度设计32和底面弧度设计33能够提高水流的聚集回收效率，主体框架双自由度结构是利用清洁系2实现太阳能板的纵向清洁，通过移动系统20来控制清洁系统2的横向位置，通过两个自由度形成平面区域最终实现对太阳能板的清洁，双自由度设计考虑到了水流沿板面流向对清洁效果的影响，相比其他类型清洁机器的清洁效果更佳，配合双排高压雾化喷头27和软毛滚筒刷28的清洁避免了清洗过程中污水下流对板面的二次污染。
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (5)
1.一种双自由度结构的光伏板清洁机器，其特征在于，包括：
主体框架(34)、清洁系统(2)、移动系统(20)、水循环系统3和控制系统(24)；
移动系统(20)，包括所述清洁系统(2)和安装在所述主体框架(34)底部的机器整体(35)；
清洁系统(2)，包括安装在所述主体框架(34)内部的两排高压雾化喷头(27)，所述高压雾化喷头(27)右侧安装前软质橡胶刮板(26)，所述高压雾化喷头(27)安装在软毛滚筒刷(28)两侧，所述软毛滚筒刷(28)底部设置有软质橡胶刮板(29)；
水循环系统(3)，包括安装在所述主体框架(34)下端的收集过滤箱(30)；
控制系统(24)，安装在所述主体框架(34)底部的控制柜(1)内部。
2.根据权利要求1所述的一种双自由度结构的光伏板清洁机器，其特征在于：所述移动系统(20)还包括内部设置的第一步进电机(9)，所述第一步进电机(9)通过联轴器(8)连接丝杠(7)，所述丝杠(7)外壁活动连接动法兰盘转换座(17)，所述丝杠(7)两端连接立式轴承座(5)，所述丝杠(7)左右两侧安装光杠(6)，所述光杠(6)两侧固定连接铝制固定座(4)，所述光杠(6)外壁活动连接滑块(16)。
3.根据权利要求2所述的一种双自由度结构的光伏板清洁机器，其特征在于：所述机器整体(35)包括安装在其外壁上的内侧导轮(10)，所述内侧导轮(10)下端设置第二步进电机(15)，所述第二步进电机(15)连接第二双排同步带轮(14)，所述第二双排同步带轮(14)顶部设置第一双排同步带轮(12)，所述第二双排同步带轮(14)与第一双排同步带轮(12)外壁套接纵向同步带(13)，所述第一双排同步带轮(12)内部套接横向同步带(11)。
4.根据权利要求3所述的一种双自由度结构的光伏板清洁机器，其特征在于：所述第一步进电机(9)顶部安装挡水瓦(19)，所述挡水瓦(19)四周设置挡水板(18)，所述第一步进电机(9)配合转动皮带轮(21)，所述皮带轮(21)与卧式轴承座(23)外壁套接皮带(22)，所述卧式轴承座(23)外壁安装软毛滚筒刷(28)，所述软毛滚筒刷(28)右侧安装后软质橡胶刮板(25)。
5.根据权利要求4所述的一种双自由度结构的光伏板清洁机器，其特征在于：所述水循环系统(3)还包括所述收集过滤箱(30)内部安装的过滤板(31)，所述收集过滤箱(30)侧壁设置有侧面斜度设计(32)，所述收集过滤箱(30)底部安装有底面弧度设计(33)。
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