CN112246777B - 一种矿用装备摄像仪自动清洁系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿掘进装备清洗设备技术领域，具体是一种矿用装备摄像仪自动清洁系统。包括摄像仪，摄像仪一侧设置有喷嘴和镜面清洁刷，镜面清洁刷与气动马达连接，气动马达通过传动机构与气动摆台连接，摄像仪及清洁装置中的摄像仪通过通信防爆电缆将摄像仪采集的视频数据传输到隔爆电控箱中，隔爆电控箱内放置数据采集模块和主控模块，数据采集模块接收视频数据并传输给主控模块，主控模块与显示模块信息连接，喷嘴、马达和气动摆台通过三组气动防爆开关电磁阀分别控制，三组气动防爆开关电磁阀分别为控制喷嘴的电磁阀A、控制气动摆台的电磁阀B以及控制马达的电磁阀C，防爆开关电磁阀通过气动胶管分别与气源和喷嘴连通。

Description

一种矿用装备摄像仪自动清洁系统

技术领域

本发明属于煤矿掘进装备清洗设备技术领域，具体是一种矿用装备摄像仪自动清洁系统。

背景技术

我国是能源消耗大国，煤炭作为国内储量最丰富的能源依然承担着超60%的能源消费占比。由于煤矿开采工作环境恶劣，工人操作风险大，危险程度高，因此无人化、自动化、智能化将是未来煤矿采掘工艺发展的必然趋势。煤矿开采掘进装备实现远程遥控功能，使用摄像仪代替人员进行环境观察是实现无人开采的基本条件之一。煤矿井下粉尘，一直以来就是困扰煤矿掘进装备视频显示的难题，摄像仪外壳镜面非常容易受污模糊，需要人工清洁以保证其成像清晰度。摄像仪在易产生水突和水气大的环境中长时间工作，更容易使镜面受污。因此掘进装备摄像仪自动化清洁系统，可实现摄像仪防爆外壳镜面自清洁的功能，对掘进装备工作面无人化具有重要意义。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种矿用装备摄像仪自动清洁系统。

本发明采取以下技术方案：一种矿用装备摄像仪自动清洁系统，包括安装在掘进设备上的摄像仪及清洁装置，摄像仪及清洁装置包括摄像仪，摄像仪一侧设置有喷嘴和镜面清洁刷，镜面清洁刷与气动马达连接，气动马达通过传动机构与气动摆台连接，摄像仪及清洁装置中的摄像仪通过通信防爆电缆将摄像仪采集的视频数据传输到隔爆电控箱中，隔爆电控箱内放置数据采集模块和主控模块，数据采集模块接收视频数据并传输给主控模块，主控模块与显示模块信息连接，喷嘴、气动马达和气动摆台通过三组气动防爆开关电磁阀分别控制，三组气动防爆开关电磁阀分别为控制喷嘴的电磁阀A、控制气动摆台的电磁阀B以及控制气动马达的电磁阀C，气动防爆开关电磁阀通过气动胶管分别与气源和喷嘴连通。

进一步的，摄像仪通过摄像仪固定座固定在安装底板上，摄像仪由摄像仪固定挡板卡住，摄像仪固定挡板固定在安装底板上，安装底板上固定有摄像仪顶护板，摄像仪顶护板前后两侧安装前挡板和后挡板，安装底板固定在安装块上。

进一步的，喷嘴通过气动喷嘴安装块固定在安装底板上。

进一步的，气动摆台底座固定在安装底板上，传动机构包括气动摆台连接板和气动马达连接板，气动摆台底座通过气动摆台连接板和气动马达连接板与气动马达固定。

摄像仪清扫机构的工作原理如下：使用压缩空气作为系统的动力源，执行模块的隔爆电磁阀作为控制阀组，通过主控模块内置控制程序，实现自动控制摄像仪及气动装置的动作，完成对摄像仪镜面的清扫。内置程序将清扫动作分解，根据需要分别控制电磁阀的通断，通过电气信号控制系统的动力源通断。当操作员在发现摄像仪镜面受污认为需要清洁时，通过遥控器和工控机给控制器信号手动控制气动电磁阀的动作。执行模块由三个电磁阀分别控制喷嘴、气动马达和气动摆台压缩空气的进入，喷嘴实现对摄像仪镜面的吹扫，气动摆台带动气动马达等元件旋转，最终将不工作状态下竖直放置的刷子旋转到摄像仪镜面的中心处，气动马达带动刷子旋转清扫摄像仪镜面。

摄像仪清洁装置的连接方式如下：前后挡板通过螺栓固定在顶护板两侧；顶护板与安装底板焊接在一起；安装块焊接在掘进装备需要安装摄像仪的地方；安装底板通过螺栓固定在安装块上；摆台和摆台底座通过螺栓安装在安装底板；摆台连接板通过螺栓固定在摆台旋转面上，气动马达安装板通过螺栓固定在摆台连接板上，气动马达通过紧定螺钉固定在气动马达安装座上，刷子通过螺栓固定在气动马达上，摆台旋转面可以旋转90°，带动摆台连接板等元件一起旋转；喷嘴直接安装在喷嘴安装块上，喷嘴安装块通过螺栓固定在安装底板上。

电气系统安装方式如下：矿用装备自动清洁系统通过电源模块供电，电源模块通过掘进装备低压模块供电。隔爆气动电磁阀安装在掘进装备液压阀工作腔内，其余工控机、控制器和交换机安装在隔爆电控箱中，遥控器选用本安型遥控器，在远程控制室安装，显示器使用隔爆显示器。

与现有技术相比，本发明普通摄像仪清洁装置大多内置电机作为动力源，矿用摄像仪清扫机构所有设备均选用压缩空气作为动力源，使用具备煤安认证的气动电磁阀通过主控模块的内置程序实现清扫的自动控制，摄像仪顶护板可以起到防砸作用，保证在煤矿工作面使用的安全性。清扫方式选择喷嘴吹扫使煤泥干化后用刷子清扫，与普通摄像仪使用雨刮器清洁的方式相比更加适用于井下复杂、多粉尘及多水汽的环境。该系统可无需一直工作，可以自动清扫也可以根据实际需要实现远程控制清洁玻璃镜面，且可以安装不同摄像仪，具有很高的通用性。

本发明所述的矿用装备摄像仪自动清洁系统，在摄像仪镜面受污的情况下，可以完成镜面清洁。

附图说明

图1是本发明摄像仪清洁系统图；

图2是本发明矿用装备摄像仪清洁系统安装示意图；

图3是本发明摄像仪清洁装置左视示意图；

图4是本发明摄像仪清洁装置主视示意图；

图5是本发明工作原理流程图；

图中1-掘进装备，2-摄像仪及清洁装置，3-通信防爆电缆，4-隔爆电控箱，5-气动防爆开关电磁阀，6-气动胶管，101-摄像仪顶护板，102-安装底板，103-安装块，104-前挡板，105-后挡板，201-摄像仪，202-摄像仪固定挡板，203-摄像仪固定座，301-气动喷嘴安装块，302-喷嘴，303-镜面清洁刷，304-气动马达，305-气动马达连接板，306-气动摆台连接板，307-气动摆台，308-气动摆台底座。

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，对本发明做进一步的详细说明。应当理解，此外所描述的具体实施例仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都将属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种矿用装备摄像仪自动清洁系统，包括摄像仪清洁装置，实现井下环境监测，并通过气动装置清扫摄像仪隔爆外壳玻璃镜面，保证摄像仪镜面不受污；执行模块包括三组气动防爆开关电磁阀，用于控制压缩空气，进而控制气动装置中喷嘴、马达和转台的动作；数据采集模块，采集摄像仪的视频信号，并传输给主控模块；主控模块负责接收视频信号，控制气动防爆开关电磁阀的开闭，并将数据发送给显示模块；显示模块安装在人员操作室，可以显示摄像仪图像，监控掘进装置工作环境，下达气动装置清扫指令。

如图2所示，矿用装备摄像仪清洁系统安装示意图，包括在煤矿井下工作的掘进装备1，清洁系统安装在该掘进装备上；摄像仪清洁装置2，安装示意图1中放置有4套；摄像仪通信防爆电缆3，用于将摄像仪采集的视频数据传输到隔爆电控箱4中；隔爆电控箱4，用于放置数据采集模块和主控模块；气动防爆开关电磁阀5，共有三组，三组气动防爆开关电磁阀5分别为控制喷嘴302的电磁阀A、控制气动摆台307的电磁阀B以及控制气动马达304的电磁阀C；气动胶管6，用于将压缩空气气动防爆开关电磁阀5输送到摄像仪清洁装置2中；人员操作室7，安装有显示模块，人员实现监控及下达清扫指令的目的。

如图4所示，摄像仪顶护板101固定在安装底板102上，安装底板102固定在安装块103上。摄像仪201通过摄像仪固定座203固定在安装底板102上，摄像仪201由摄像仪固定挡板202卡住，摄像仪固定挡板202固定在安装底板102上。

如图3所示，前挡板104和后挡板105均固定在摄像仪顶护板101上。气动喷嘴302实现将压缩气体成扩散状喷射到摄像仪201防爆外壳镜面上，通过气动喷嘴安装块301固定在安装底板102上。气动摆台307的旋转面在压缩气体的推动下可以实现90°转动，通过气动摆台底座308固定在安装底板102上。气动马达连接板305固定在气动摆台307上。气动马达304在压缩气体带动下实现旋转动作，固定在气动马达连接板305上。镜面清洁刷303固定在气动马达304上。

如图3和图4所示，各部分的连接方式如下：摄像仪顶护板101与安装底板102焊接固定，安装底板102通过螺栓固定在安装块103上。摄像仪201通过螺栓固定在摄像仪固定座203上，螺栓穿过安装底板102固定在摄像仪固定座上，摄像仪固定挡板202通过螺栓固定在安装底板102上。前挡板104和后挡板105均由螺栓固定在摄像仪顶护板101上。气动喷嘴302直接拧在气动喷嘴安装块301上，气动喷嘴安装块301由螺栓固定在安装底板102上。气动摆台307通过螺栓穿过气动摆台底座308和安装底板102用螺母拧住。气动摆台连接板通过螺栓固定在气动摆台307上，气动马达连接板305通过螺栓固定在气动摆台连接板306上。气动马达304通过紧配合以及紧定螺钉固定在气动马达连接板305上，镜面清洁刷303通过螺栓固定在气动马达304上。

如图2所示，整个系统具体安装如下：摄像仪清洁装置2，4组分别安装在掘进装备1的两侧，隔爆电控箱安装在掘进装备1护板上，气动防爆开关电磁阀5安装在掘进装备1的液压阀安装腔体中。摄像仪清洁装置2与隔爆电控箱4之间通过防爆电缆3连接，主控模块和数据采集模块安装在隔爆电控箱4中，再通过防爆电缆6与远程显示模块7相连。摄像仪清洁装置2中的气动装置通过气动胶管6与气动防爆开关电磁阀5相连。气动防爆开关电磁阀5通过防爆电缆3与隔爆电控箱4相连。气源通过气动胶管6与气动防爆开关电磁阀5相连，最终提供气动装置压缩空气。

如图5所示，系统工作方式如下：掘进装备1进入工作面开始工作一段时间后，摄像仪201的防爆外壳镜面会被粉尘遮挡，导致远程操作室8的工作人员无法看清掘进装备1周围的环境情况。此时操作人员通过显示模块的控制选项，手动控制摄像仪清洁装置2对摄像仪防爆外壳镜面进行清扫。操作人员仅需点击开始清扫，主控模块的内置程序开始工作，将清扫动作分解。首先主控模块发出信号给执行模块气动防爆开关电磁阀A，使气源的压缩空气通过气动胶管6进入喷嘴302中，喷嘴302将压缩空气喷射到摄像仪防爆外壳镜面；其次，一段时间后主控模块断开电磁阀A的信号，切断喷嘴302的压缩空气；再次主控模块信号使气动防爆开关电磁阀B通电，气源的压缩空气通过气动胶管6进入气动摆台307中，使的气动马达304和镜面清洁刷303旋转到镜面中央，此时保持气动防爆开关电磁阀B处于通电状态，气动摆台307稳定在通气状态；另外，主控模块信号使气动防爆开关电磁阀C通电，使气源的压缩空气通过气动胶管6带动气动马达304以及镜面清洁刷303旋转，对摄像仪外壳镜面进行清洁，最后完成清洁后，主控模块切断所有电磁阀的通电状态，使气动防爆开关电磁阀均关闭，气动摆台307回到初始位置。当镜面粉尘清扫后，操作人员可继续根据摄像仪201的视频数据进行掘进工作。

Claims (4)

1.一种矿用装备摄像仪自动清洁系统，其特征在于：包括安装在掘进设备（1）上的摄像仪及清洁装置（2），摄像仪及清洁装置（2）包括摄像仪（201），摄像仪（201）一侧设置有喷嘴（302）和镜面清洁刷（303），镜面清洁刷（303）与气动马达（304）连接，气动马达（304）通过传动机构与气动摆台（307）连接，摄像仪及清洁装置（2）中的摄像仪通过通信防爆电缆（3）将摄像仪采集的视频数据传输到隔爆电控箱（4）中，隔爆电控箱（4）内放置数据采集模块和主控模块，数据采集模块接收视频数据并传输给主控模块，主控模块与显示模块信息连接，喷嘴（302）、气动马达（304）和气动摆台（307）通过三组气动防爆开关电磁阀（5）分别控制，三组气动防爆开关电磁阀（5）分别为控制喷嘴（302）的电磁阀A、控制气动摆台（307）的电磁阀B以及控制气动马达（304）的电磁阀C，气动防爆开关电磁阀（5）通过气动胶管（6）分别与气源和喷嘴（302）连通；摄像仪（201）的防爆外壳镜面被粉尘遮挡时，操作人员通过显示模块的控制选项，手动控制摄像仪及 清洁装置（2）对摄像仪防爆外壳镜面进行清扫；首先主控模块发出信号给执行模块气动防爆开关电磁阀A，使气源的压缩空气通过气动胶管（6）进入喷嘴（302）中，喷嘴（302）将压缩空气喷射到摄像仪防爆外壳镜面；其次，一段时间后主控模块断开电磁阀A的信号，切断喷嘴（302）的压缩空气；再次主控模块信号使气动防爆开关电磁阀B通电，气源的压缩空气通过气动胶管（6）进入气动摆台（307）中，使得气动马达（304）和镜面清洁刷（303）旋转到镜面中央，此时保持气动防爆开关电磁阀B处于通电状态，气动摆台（307）稳定在通气状态；另外，主控模块信号使气动防爆开关电磁阀C通电，使气源的压缩空气通过气动胶管（6）带动气动马达（304）以及镜面清洁刷（303）旋转，对摄像仪外壳镜面进行清洁，最后完成清洁后，主控模块切断所有电磁阀的通电状态，使气动防爆开关电磁阀均关闭，气动摆台（307）回到初始位置。

2.根据权利要求1所述的矿用装备摄像仪自动清洁系统，其特征在于：所述的摄像仪（201）通过摄像仪固定座（203）固定在安装底板（102）上，摄像仪（201）由摄像仪固定挡板（202）卡住，摄像仪固定挡板（202）固定在安装底板（102）上，安装底板（102）上固定有摄像仪顶护板（101），摄像仪顶护板（101）前后两侧安装前挡板（104）和后挡板（105），安装底板（102）固定在安装块（103）上。

3.根据权利要求2所述的矿用装备摄像仪自动清洁系统，其特征在于：所述的喷嘴（302）通过气动喷嘴安装块（301）固定在安装底板（102）上。

4.根据权利要求3所述的矿用装备摄像仪自动清洁系统，其特征在于：气动摆台底座（308）固定在安装底板（102）上，传动机构包括气动摆台连接板（306）和气动马达连接板（305），气动摆台底座（308）通过气动摆台连接板（306）和气动马达连接板（305）与气动马达（304）固定。

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