CN115094812A - 一种用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置及车辆，包括动力组件和吸尘装置；所述吸尘装置包括升降导向单元和吸尘底板，所述吸尘底板包括平行于地面的收集框和移动机构，移动机构上设置有能够在收集框范围内自由移动的吸尘头；所述吸尘底板在动力组件的驱动和升降导向单元的导向作用下实现沿导向方向的升起以远离地面，和降下以使收集框接触地面框定出吸尘区域；所述吸尘头的吸尘端的运动轨迹覆盖吸尘区域，另一端用于通过集尘称重装置连接吸尘器，以通过吸尘头产生吸力将所述吸尘区域中的积尘收集起来。本发明能全自动升起和下降收集框，形成固定范围的积尘采集区域，并对采集区域实现全自动吸尘，更加准确高效的实现积尘负荷检测。

Description

一种用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置及车辆

技术领域

本发明涉及一种用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置及车辆，属于道路积尘负荷检测技术领域，尤其涉及一种用于道路积尘负荷检测时积灰收集用的吸尘装置。

背景技术

路面积尘负荷是对道路上积尘监测时所用的物理量，是衡量道路扬尘排放的重要指标，单位为(克/平方米)。路面积尘负荷监测的是单位面积中车辆正常行驶时能够从路面扬起的粒径小于75微米的尘土的量，反映的是道路扬尘的潜力。

传统的路面积尘负荷监测方式是基于人工的一系列操作，具体为，选择一块样本区域，例如一段街道，将一个1平方米大小的木框放置在地面上标定一块采集区域，工人使用一个小刷子和铲斗将采集区域内的尘土进行收集，尽可能全面细致完整的收集完木框内的尘土后，用电子称等测量工具测量出收集的尘土的重量，然后计算出路面积尘负荷。上述基于人工的检测过程效率低、劳动强度大，其准确度严重依赖操作工人的细致程度。

基于人工检测存在效率低下以及数据获取的准确性不能保证的问题，现有技术中出现了走航式道路积尘检测的方案，例如公开号为CN113514373A、CN114264584A、CN214894715U 的中国专利公开文本公开的方案，这类方案主要通过对车辆在道路上行驶所扬起的尘土的浓度进行检测，进而根据预先标定的模型反映出所在路段的路面积尘负荷。根据路面积尘负荷是指1平方米内扬尘尘土的重量，走航式检测通过实际扬尘反映路面积尘负荷显然无法保证精确程度。

作为对路面积尘负荷监测的另一个方向的改进，公开号为CN113607617A的中国发明专利公开文件公开了一种快速检测道路扬尘排放因子的装置，通过对道路吸尘进行样本采集，然后检测尘土量，实现积尘负荷的监测。该方案采用吸尘再检测的方式，相比直接通过测量扬尘来定量路面积尘的方式，检测精确度有所提升，但吸尘过程不受限制，只能模糊确定吸尘的范围，最终计算积尘负荷时检测结果依然不准确。

公开号为CN111044423A的中国发明专利公开文件公开了一种便携式路面积尘负荷监测设备，该方案通过设定的行进速度覆盖设定的监测面积，同时通过负压旋风装置抽吸地面的灰尘，再通过各种颗粒物传感器、激光粉尘传感器测量灰尘的量，从而进行路面积尘负荷的监测。该方案对监测面积有了一定量化标准，在得到灰尘的量后除以监测面积可以在一定程度上得到较为准确的路面积尘负荷，但吸尘装置尤其是该方案中吸力较大的旋风吸尘装置，其吸尘范围依然难以保证精确。吸尘装置吸力过大，则吸尘范围可能超过其行走覆盖的面积，吸力较小可能吸尘范围达不到行走覆盖面积，因此存在较多不确定因素，所以该方案通过吸尘依然难以保证设定面积内积尘量的准确检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置及车辆，用以解决道路积尘负荷检测数值不准确的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

本发明的一种用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，包括动力组件和吸尘装置；所述吸尘装置包括升降导向单元和吸尘底板，所述吸尘底板包括平行于地面的收集框和移动机构，移动机构上设置有能够在收集框范围内自由移动的吸尘头；所述吸尘底板在动力组件的驱动和升降导向单元的导向作用下实现沿导向方向的升起以远离地面，和降下以使收集框接触地面框定出吸尘区域；

所述吸尘头的吸尘端的运动轨迹覆盖吸尘区域，另一端用于通过集尘称重装置连接吸尘器，以通过吸尘头产生吸力将所述吸尘区域中的积尘收集起来。

本发明能全自动升起和下降收集框，收集框落在地面后与地面紧密接触，形成一定密封程度且范围固定的积尘采集区域，并通过吸尘头对采集区域实现全自动无死角吸尘，更加准确高效的实现积尘负荷检测。

进一步地，所述移动机构包括X轴移动机构和设置在X轴移动机构上的Y轴移动机构，所述吸尘头设置在Y轴移动机构上。

通过两自由度双轴运动机构实现吸尘头在收集框采集区域内的平面复合运动，技术成熟可靠，易于实现吸尘头多种不同运动路径轨迹，例如螺旋形轨迹，相比于平面内依次顺序直线形吸尘路径轨迹，螺旋形轨迹旋转的运动路径存在一定的覆盖重叠，有助于彻底吸尘，提高了积尘负荷的检测精度。

进一步地，所述X轴移动机构包括X轴丝杠和驱动X轴丝杠的X轴电机，以及X轴丝杠驱动的X轴滑台板；所述Y轴移动机构设置在X轴滑台板上，Y轴移动机构包括Y轴丝杠和驱动Y轴丝杠的Y轴电机，以及Y轴丝杠驱动的Y轴滑台板；所述吸尘头朝向地面的设置在Y轴滑台板上，所述X轴滑台板上沿吸尘头运动路径开设有长孔，用于避让吸尘头使吸尘头伸向地面；

所述X轴丝杠设置在收集框的一个边缘处，丝杠有效长度大于对应方向上收集框的长度。

伺服电机或步进电机作为X轴电机及Y轴电机，驱动丝杠实现对应滑台板在对应方向上的移动，控制精度高，驱动效率高，控制算法简单易于实现。

进一步地，所述收集框上，在X轴丝杠所在的边缘处及在X轴丝杠对向的边缘处设置有X轴滑轨，所述X轴滑台板与X轴滑轨导向滑动配合。

通过双滑轨限制X轴滑台板的运动路线，保证X轴滑台板的顺滑驱动，防止X轴滑台板在单丝杠驱动下受力不均而倾斜卡滞，提高控制精度，延长使用寿命，增加系统可靠程度。

进一步地，所述X轴滑台板上，在长孔没有Y轴丝杠的一侧设置有Y轴滑轨，所述Y轴滑台板与Y轴滑轨导向滑动配合。

受限于X轴滑台板上空间，对Y轴滑台板设置单滑轨，节省装置整体空间，缩小装置体积。

进一步地，所述Y轴滑台板与Y轴滑轨导向滑动配合的长度大于与Y轴丝杠螺纹配合的长度。

单滑轨条件下，延长Y轴滑台板与滑轨间滑动匹配的长度，保证Y轴滑台板移动过程中的顺滑，防止丝杠驱动Y轴滑台板时受力不平衡而偏斜卡滞，防止Y轴电机堵转烧毁，提高控制精度，延长使用寿命，增加系统可靠程度。

进一步地，所述升降导向单元包括一组与动力组件相对固定设置的外导轨和端部与吸尘底板固定设置的与外导轨一一对应的内支板；所述外导轨沿其长度方向上设置有长槽，至少两个外导轨开设长槽的一面相对或相背设置；所述内支板滑动导向设置于对应外导轨的长槽内，并沿其长度方向在长槽内自由滑动。

通过滑槽滑块配合实现导向滑动，保证升降导向单元精确的导向移动，移动过程中防止发生偏斜导致升降不稳及收集框与地面不平形而密封不严，最终导致收集框外灰尘被吸入，使最终的检测结果不精确。

进一步地，所述内支板上设置有滚轮，滚轮与对应长槽内侧表面滚动配合。

通过滚轮在滑槽内导向，使升降更加顺滑，防止卡滞。

进一步地，每个内支板在其长度方向上间隔设定距离设置有两个滚轮。

滑动方向上双滚轮设置，进一步防止升降过程中收集框的偏斜。

进一步地，所述内支板上部开设有锁定孔，与动力组件相对固定设置有推杆电机，推杆电机推动锁定杆伸出插入对应锁定孔，实现对升起状态吸尘底板的固定。

吸尘装置升起到位后通过锁定杆插入锁定孔实现吸尘装置在升起位置的可靠固定，防止吸尘装置在车辆运行过程中振动甚至脱落的风险。

进一步地，所述动力组件设置于吸尘装置上方，包括卷升电机和与卷升电机传动连接的卷升轮，卷升轮外周面上开设有绕线槽，绕线槽内缠绕有升降拉绳，升降拉绳绕过升降换向轮向下与所述吸尘底板固定；

通过卷升电机驱动卷升轮转动，实现绕线槽内升降拉绳的卷收和放出，卷收或放出的升降拉绳通过升降换向轮换向后拉升或降低吸尘底板。

通过卷升电机和钢丝拉绳实现吸尘装置的升降，技术上成熟可靠，相比液缸、丝杠等控制方式，成本低、响应速度和升降速度更快。

进一步地，所述卷升轮有两个，并间隔设定宽度设置，两个卷升轮之间通过升降卷轴固定连接实现随轴同步转动；所述卷升电机通过电机主轴上的主动齿轮和升降卷轴上的从动齿轮驱动卷升轮转动；与卷升轮一一对应的设置有两个升降换向轮。

双卷升轮配合两条钢丝拉绳实现吸尘装置的吊起和放低，保证吸尘装置的平稳升降，方式吸尘装置倾斜卡滞。

进一步地，所述动力组件还包括一个手动卷升机，所述手动卷升机包括一个绕线轴，绕线轴上缠绕有手动拉绳，手动拉绳通过对应导向轮后再绕过换向轮向下与所述吸尘底板固定；

通过人力摇动手动卷升机，手动卷升机绕线轴上手动拉绳的卷收和放出，卷收或放出的手动拉绳通过换向轮换向后拉升或降低吸尘底板。

增加手动卷升装置，防止电动升降机构电机烧毁或传动卡死等故障，导致吸尘装置无法升降，影响作业。

进一步地，所述收集框下边缘处沿边缘连续设置有缓冲垫。

在收集框下表面与地面接触位置设置橡胶或硅胶垫，一方面能够缓冲吸尘装置下降落地时的振动和冲击，防止吸尘装置内丝杠驱动的复合平面运动机构等精密构件的损坏，增加系统可靠性，延长设备使用寿命；另外还能增加收集框与地面间的密封程度，防止框外灰尘被吸入，保证了积尘负荷检测的准确性。

进一步地，其特征在于，所述吸尘头吸尘端设置有毛刷。

吸尘头端部设置毛刷，移动吸尘同时对地面积尘扫刷聚集并产生扰动，更容易使积尘被吸起；同时对粘附在地面的灰尘，毛刷扫过能够使其松动，最终保证地面积尘完整收集，提高了积尘负荷的检测精度。

本发明的一种用于道路积尘负荷检测的车辆，包括如上所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置。

附图说明

图1是本发明的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置示意图；

图2是本发明升降吸尘装置中升降导向单元结构示意图；

图3是本发明升降吸尘装置中升降导向单元锁定结构示意图；

图4是本发明升降吸尘装置中吸尘底板结构示意图；

图5是本发明升降吸尘装置中吸尘底板俯视图；

图6是本发明升降吸尘装置中吸尘底板底面示意图；

图7是本发明升降吸尘装置中动力组件结构示意图；

图8是本发明升降吸尘装置中动力组件俯视图；

图9是本发明用于道路积尘负荷检测的车辆结构示意图；

图10是本发明用于道路积尘负荷检测的车辆升降吸尘装置降下状态示意图。

其中，1、动力组件；101、动力组件保护外壳；2、升降导向单元；3、吸尘底板；301、吸尘底板外壳；4、结构件；41、固定底板；21、导轨吊板；22、外导轨；221、导向滑动槽； 2211、侧壁；23、内支板；231、固定孔；232、滚轮；24、拉紧块；241、钢丝绳固定孔；25、上升到位传感器；251、上升到位传感器支架；26、锁定传感器；261、锁定传感器支架；27、推杆电机；271、锁定杆；272、限位块；311、X轴丝杠电机；312、X轴丝杠；313、X轴滑轨； 314、X轴滑台板；315、X轴丝杠座；321、Y轴丝杠电机；322、Y轴丝杠；323、Y轴滑轨；324、 Y轴滑台板；325、Y轴丝杠座；33、吸尘框；34、吸尘头；35、位置开关；3145、吸尘长孔； 331、缓冲密封垫；341、毛刷头；11、卷升电机；111、小齿轮；12、升降卷轴；121、大齿轮；122、卷升轮；123、轴承座；141、手动升降导向轮；142、电动升降导向轮；143、导向轮底座；415、过线孔；15、手动卷升机；151、手柄轴；152、绕线轮；153、垂直换向轮； 154、手动卷升支架；155、换向棘轮；161、水平换向轮；162、换向轮底座；17、电动钢丝绳；18、手动钢丝绳；5、车辆；51、底盘；52、车轮；6、地面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明了，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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

升降吸尘装置实施例：

如图1所示的一种用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，包括动力组件1和吸尘装置，吸尘装置由升降导向单元2和吸尘底板3组成，动力组件1上设置有动力组件保护外壳101，吸尘底板3上设置有对应的吸尘底板外壳301。动力组件1设置于固定底板41上，吸尘底板3通过升降导向单元2固定于固定底板41上，固定底板41固定于积尘负荷检测装置的结构件4上，结构件4可以为例如积尘负荷监测车的车辆底盘。

升降导向单元2如图2所示，包括一对相互导向滑动配合的外导轨22和内支板23，外导轨22通过导轨吊板21固定于固定底板41上，内支板23固定于吸尘底板3的两侧。内支板23上还固定有用于与钢丝拉绳连接的拉紧块24，拉紧块24上两个钢丝绳固定孔241 分别用于连接电动提升的钢丝拉绳和手动提升的钢丝拉绳，钢丝拉绳拉动内支板23和吸尘底板3实现升降动作。

内支板23与外导轨22导向滑动配合的部分采用了一组滚轮232，具体的，每个外导轨 22均包括两个导向滑动槽221，对应的内支板23上对应每个导向滑动槽221均设置上下两个滚轮232，滚轮232与导向滑动槽221的侧壁2211滑动配合，通过两条轨道和每条轨道两个间隔设定距离的滚轮保证了内支板23带动吸尘底板3升降动作时的稳定和吸尘底板3 的水平。

内支板23上设置有固定孔231，内支板23上升到位后，通过锁定杆271穿入对应固定孔231，使收回到位的吸尘底板3固定在收回位上。如图3所示，锁定杆271由推杆电机 27驱动，锁定杆271的伸缩动作由限位块272的限位孔约束为沿轴向的伸缩动作。限位块 272上通过锁定传感器支架261安装有锁定传感器26，锁定传感器26可以采用微动开关，当锁定杆271伸出时，触发锁定传感器26，即锁定杆271穿入固定孔231将吸尘底板3固定在收回位上时，锁定传感器26输出锁定信号。推杆电机27和限位块272固定设置在固定底板41上。

吸尘底板3上升到收回位上时，固定底板41在内支板23顶部的对应位置处设置有上升到位传感器25，上升到位传感器25设置在上升到位传感器支架251上，上升到位传感器25可以采用微动开关。当吸尘底板3上升到收回位时，内支板23加工成弧形的一个顶角，触发上升到位传感器25的微动开关，上升到位传感器25输出吸尘底板3上升到收回位的上升到位信号。

吸尘底板3相对的两个侧面分别设置有一组外导轨22和内支板23，每个内支板23均设置有对应的上升到位传感器25和收回位锁定装置(包括推杆电机27、锁定杆271及其他相关结构)，图3仅示出了其中一个内支板23对应的上述结构。

吸尘底板3如图4所示，为了清楚展示吸尘底板3内部结构，吸尘底板3周围的吸尘底板外壳301及一侧的内支板23与外导轨22不再显示，图中左右两侧虚线截面表示的是内支板23的截面。吸尘底板3包括一个中空的吸尘框33，吸尘框33的面积为一个用于计算积尘负荷的设定值，所在区域的积尘负荷从数值上等于框内积尘重量除以吸尘框33的面积，当然为了保证准确也可以为N个位置采样的积尘重量除以N倍吸尘框33的面积。吸尘底板3另外两个边缘设置有位置开关35，用于指示吸尘底板3下降到位与地面紧挨；也可以指示吸尘底板3上升离开地面。

吸尘底板3在吸尘框33内通过双轴平面运动机构设置有吸尘头34，在双轴平面运动机构能实现吸尘头34在整个吸尘框33内的任意位置的移动，保证吸尘头34对吸尘框33内任何位置的积尘收集。

具体的，结合吸尘底板3的俯视图图5所示，双轴平面运动机构包括，在吸尘框33的一侧设置有X轴丝杠312，X轴丝杠312与X轴丝杠电机311通过联轴器传动连接，X轴丝杠312的两端通过X轴丝杠座315固定在吸尘框33上。X轴丝杠312驱动X轴滑台板314 在两根X轴滑轨313上沿X轴移动，两根X轴滑轨313分别设置在吸尘框33的对应两侧， X轴滑台板314横跨吸尘框33的宽度方向，其运动路径覆盖整个吸尘框33。X轴滑台板314 上沿吸尘框的宽度方向开设有用于避让吸尘头34的吸尘长孔3145，吸尘长孔3145两侧的 X轴滑台板314上分别设置有Y轴丝杠322和Y轴滑轨323，Y轴丝杠322与Y轴丝杠电机 321通过联轴器传动连接，Y轴丝杠322的两端通过Y轴丝杠座325固定在X轴滑台板314 上。Y轴丝杠322驱动Y轴滑台板324，Y轴滑台板324在Y轴滑轨323上沿Y轴移动。本实施例中，受X轴滑台板314上的空间限制，Y轴滑轨323仅设置一条，为保证顺畅移动， Y轴滑台板324与Y轴滑轨323的滑动配合结构要长于其与Y轴丝杠322的螺纹配合长度。 Y轴滑台板324横跨吸尘长孔3145，其运动路径覆盖整个吸尘长孔3145，Y轴滑台板324 上固定设置有吸尘头34，吸尘头34从吸尘长孔3145中伸向地面。X轴丝杠电机311和Y 轴丝杠电机321可以采用步进电机。

为了缓冲吸尘框33降落时与地面的撞击、减少震动、延长吸尘底板3内部构件的寿命、增加升降吸尘装置的可靠性，同时增加吸尘框33与地面的密封性、防止吸尘框外部的积尘被吸入导致积尘负荷测量不准，如图6所示，还在吸尘框33与地面接触的环形框处设置环形封闭的缓冲密封垫331，缓冲密封垫331可以采用橡胶或硅胶材质的材料。为了保证对积尘的吸扫更加干净、积尘收集更加准确，同时防止吸尘头34为保证吸尘更加干净而离地面过近容易在下降时碰撞地面导致损坏，还在吸尘头34吸尘一端的端部设置毛刷头341，吸尘框33降落到地面时，毛刷头341与地面接触。

动力组件1各部分设置在固定底板41上，吸尘底板3与升降导向单元2连接，通过导轨吊板21固定吊设在固定底板41上，动力组件1提供动力使吸尘底板3在升降导向单元2 的导向作用下上升收起和下降集尘。

具体的，如图7所示，动力组件1的电动升降机构包括卷升电机11和升降卷轴12，卷升电机11通过降速增扭齿轮组驱动升降卷轴12，本实施例中降速增扭齿轮组包括设置在卷升电机11轴头的小齿轮111和设置在升降卷轴12对应位置的大齿轮121，小齿轮111和大齿轮121啮合实现动力从卷升电机11到升降卷轴12的传动。升降卷轴12通过两端的轴承座123固定在固定底板41上，在轴向方向上延伸到两个外导轨22的固定位置处，在升降卷轴12上两个外导轨22对应位置还固定有卷升轮122，卷升轮122的外周面上形成有绕线槽。两个外导轨22顶部均固定有导向轮底座143，两个导向轮底座143相对的一面固定有导向轮组，导向轮组包括在水平方向上相邻的两个导向轮，靠近升降卷轴12一侧的导向轮是电动升降导向轮142，另一个导向轮是手动升降导向轮141。电动升降导向轮142外周面上开设有绕线槽，其与卷升轮122外周面上的绕线槽在同一垂向平面内，卷升轮122绕线槽内端部固定缠绕的电动钢丝绳17从上方绕过电动升降导向轮142的绕线槽，结合图8动力组件1俯视图所示，固定底板41在导向轮组的正下方开设有过线孔415，过线孔415正下方正对着内支板23上的拉紧块24，电动钢丝绳17绕过电动升降导向轮142后垂直向下通过过线孔415利用拉紧块24上的钢丝绳固定孔241与拉紧块24固定。卷升电机11减速后驱动升降卷轴12转动，进而带动卷升轮122松开电动钢丝绳17的方向转动，放出电动钢丝绳17绕过电动升降导向轮142实现内支板23及吸尘底板3的下降；卷升电机11反向转动，减速后通过升降卷轴12带动卷升轮122反向转动，缠绕收回电动钢丝绳17拉动内支板23及吸尘底板3的上升。

本实施例中，固定底板41上在外导轨22的对应位置上开设有大孔供外导轨22穿出固定底板41，两个相对的外导轨22相背的一侧通过角钢型的导轨吊板21固定在固定底板41上，角钢型导轨吊板21竖向的一个直角面与外导轨22的竖向面固定，角钢型导轨吊板21 水平方向的一个直角面与固定底板41的水平面固定。两个相对的外导轨22相对一侧的固定底板41的大孔形成或作为过线孔415。此外，为了通过内支板23上的固定孔231实现对内支板23及吸尘底板3的上升到位锁定，以及通过内支板23对上升到位传感器25的微动开关的触发，实现上升到位检测，需要内支板23上升并穿过固定底板41，因此对应的供外导轨22穿出的大孔应当在外导轨22相对一侧留出供内支板23穿出的余量，这个余量应当满足过线孔415过线牵拉内支板23的需要。

动力组件1还包括手动卷升机15，手动卷升机15通过手动卷升支架154在固定底板41上固定有手柄轴151，与手柄轴151通过齿轮啮合的绕线轮152以及垂直换向轮153，手柄轴151的转动方向可以通过换向棘轮155实现。在固定底板41上，垂直换向轮153及手动升降导向轮141对应的位置固定设置有水平换向轮161，水平换向轮161通过换向轮底座 162固定在固定底板41上，垂直换向轮153、水平换向轮161及手动升降导向轮141外周面上均开设有过线槽。绕线轮152上端部固定缠绕的手动钢丝绳18从下方绕过垂直换向轮 153，结合图8动力组件1俯视图所示，手动钢丝绳18方向从竖向转为水平方向，再通过外侧绕过水平换向轮161，使手动钢丝绳18在水平方向横转90度朝向手动升降导向轮141，再从上方绕过手动升降导向轮141后垂直向下通过过线孔415利用拉紧块24上的钢丝绳固定孔241与拉紧块24固定。在手柄轴151的端部安装摇柄，通过调整换向棘轮155调整手柄轴151的转动方向，显然升起和降低的转动方向相反，在电动升降机构故障时手动转动摇柄缠绕收回手动钢丝绳18，通过垂直换向轮153、水平换向轮161及手动升降导向轮141 的换向作用，手动钢丝绳18通过内支板23拉动吸尘底板3上升，避免了电动机构故障时吸尘底板3无法升起收回的问题。

道路积尘负荷检测车辆实施例：

将本发明的升降吸尘装置安装在车辆底盘上，实现一种能够进行道路积尘负荷检测的车辆。升降吸尘装置按在车厢内位置大致分成2部分：升降吸尘箱动力组件(包括动力组件1)，置于车辆车厢内地板上；升降吸尘箱组件(包括升降导向单元2和吸尘底板3)，置于车辆底盘下部。具体的，图9中所示为吸尘底板3上升到位的收起状态，其中车辆5的底盘51上安装本发明的升降吸尘装置，具体的安装方式可以为将固定底板41固定在底盘 51上，底盘51对应位置留有避让升降导向单元2的空间，动力组件1位于车内。车辆通过车轮52与地面6接触。

本发明的升降吸尘装置的结构在升降吸尘装置实施例中介绍的足够清楚，此处不再赘述。

下面，以本实施例中道路积尘负荷检测车辆为例，介绍本发明中升降吸尘装置升降工作原理：

升降吸尘箱动力组件的核心作用是使用卷升电机11对升降吸尘箱组件提供升降的动力，当接收到下降升降吸尘箱组件指令时，控制推杆电机27收回锁定杆271，锁定杆271从固定孔231中退出，解除对内支板23及吸尘底板3的锁定。同时锁定杆271的收回使锁定传感器26的微动开关动作，当接收到锁定传感器26的动作信号后，控制卷升电机11向下降方向转动。

详细的动力传递如下：卷升电机11的输出轴通过小齿轮111和大齿轮121，把动力提供给升降卷轴12，升降卷轴12在两侧轴承座123的固定下顺滑旋转，驱动卷升轮122转动，同时带动缠绕在卷升轮122上的电动钢丝绳17，通过电动升降导向轮142下降升降吸尘箱组件。

升降吸尘箱组件到达地面6时，如图10所示，吸尘底板3的吸尘框33接触地面6，触发置于吸尘底板3底部的下降到位位置开关35，作为下降到地面的到位信号，到位后卷升电机11停止。

卷升电机11具备正反转功能，当接收到上升升降吸尘箱组件的指令时，控制卷升电机 11反向向上升方向转动，拉动升降吸尘箱组件离开地面向上升起。此时动力传输路径与下降时相同，此处不再赘述。当升降吸尘箱组件上升到位时，内支板23顶部穿过固定底板41 触发上升到位传感器25，上升到位后卷升电机11停止转动，升降吸尘箱组件停止上升。同时，推杆电机27推出锁定杆271，锁定杆271伸入内支板23的固定孔231内，实现对升降吸尘箱组件的可靠固定。锁定杆271伸出的同时触发锁定传感器26，传出可靠固定信号，可以用于例如可以安全行驶车辆的提醒。

以上是常态的电动升降工作方式。本发明的升降吸尘装置还配置有手动卷升机15，作用是如发生卷升电机11故障、相关电动传动机构卡死故障，可使用手动卷升机15进行应急卷升升降吸尘箱组件的操作，避免升降吸尘箱组件上升不到顶部、车辆无法行走，这是应急工作的动力状态。详细的动力传递如下：手动卷升机15具备摇把、变速增扭器(通过手柄轴151与绕线轮152之间的啮合齿轮的齿比实现)、卷轮(绕线轮152)、换向棘轮155 等部件，通过手动钢丝绳18以及垂直换向轮153、水平换向轮161、手动升降导向轮141，驱动升降吸尘箱组件上升或下降。

下面，以本实施例中道路积尘负荷检测车辆为例，介绍本发明中升降吸尘装置的吸尘原理：

当升降吸尘箱组件下降到位后，吸尘底板3的吸尘框33与地面紧密接触，形成一块固定面积(与吸尘框33面积相同)的集尘区。

升降吸尘箱组件的吸尘底板3分布有X轴、Y轴2组步进电机(X轴丝杠电机311及Y轴丝杠电机321)驱动的动力滑台(Y轴滑台板324)，吸尘头34设置在动力滑台上，能实现在集尘区内地面上一边移动刷扫一边吸尘。

X轴丝杠电机311驱动X轴丝杠312把电机的转动变成X轴滑台板314的X轴方向的直线移动，X轴丝杠312与X轴滑台板314丝杠螺纹连接，X轴滑台板314通过2组X轴滑轨 313保持顺畅直线滑动。

Y轴丝杠电机321驱动Y轴丝杠322把电机的转动变成Y轴滑台板324的Y轴方向的直线移动，Y轴丝杠322与Y轴滑台板324丝杠螺纹连接，Y轴滑台板324通过1组Y轴滑轨 323保持顺畅直线滑动。

吸尘头34由吸口焊管及毛刷头341、毛刷头防松硅胶环构成，吸尘头34设置于Y轴滑台板324上，同时Y轴滑台板324通过Y轴滑轨323置于X轴滑台板314之上。

如此，在X轴丝杠电机311、Y轴丝杠电机321的双轴步进驱动下，吸尘头34的下端毛刷头341则能实现复合的双轴平面运动。毛刷头341的上端通过集尘称重装置接吸尘器的吸尘口。吸尘框33与地面形成的集尘区就是采样地面尘土的采样窗口，启动吸尘器后，通过程控步进电机实现在采样窗口地面上一边移动刷扫一边吸尘，实现集尘采样功能；吸起的尘土在集尘称重装置中进行称重采样，称重采样的方式可以通过过滤收集称重的方式，或者采用现有技术中的激光粉尘传感器来测量尘土的量。最终的积尘负荷可以通过采样窗口中尘土的重量除以采样窗口的面积得到。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本结构和功能在于上述基本方案，对本领域技术人员而言，根据本发明的教导，采用其他模块、装置、结构、安装方式不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (16)

1.一种用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，包括动力组件和吸尘装置；所述吸尘装置包括升降导向单元和吸尘底板，所述吸尘底板包括平行于地面的收集框和移动机构，移动机构上设置有能够在收集框范围内自由移动的吸尘头；所述吸尘底板在动力组件的驱动和升降导向单元的导向作用下实现沿导向方向的升起以远离地面，和降下以使收集框接触地面框定出吸尘区域；

所述吸尘头的吸尘端的运动轨迹覆盖吸尘区域，另一端用于通过集尘称重装置连接吸尘器，以通过吸尘头产生吸力将所述吸尘区域中的积尘收集起来。

2.根据权利要求1所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，所述移动机构包括X轴移动机构和设置在X轴移动机构上的Y轴移动机构，所述吸尘头设置在Y轴移动机构上。

3.根据权利要求2所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，所述X轴移动机构包括X轴丝杠和驱动X轴丝杠的X轴电机，以及X轴丝杠驱动的X轴滑台板；所述Y轴移动机构设置在X轴滑台板上，Y轴移动机构包括Y轴丝杠和驱动Y轴丝杠的Y轴电机，以及Y轴丝杠驱动的Y轴滑台板；所述吸尘头朝向地面的设置在Y轴滑台板上，所述X轴滑台板上沿吸尘头运动路径开设有长孔，用于避让吸尘头使吸尘头伸向地面；

所述X轴丝杠设置在收集框的一个边缘处，丝杠有效长度大于对应方向上收集框的长度。

4.根据权利要求3所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，所述收集框上，在X轴丝杠所在的边缘处及在X轴丝杠对向的边缘处设置有X轴滑轨，所述X轴滑台板与X轴滑轨导向滑动配合。

5.根据权利要求3所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，所述X轴滑台板上，在长孔没有Y轴丝杠的一侧设置有Y轴滑轨，所述Y轴滑台板与Y轴滑轨导向滑动配合。

6.根据权利要求5所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，所述Y轴滑台板与Y轴滑轨导向滑动配合的长度大于与Y轴丝杠螺纹配合的长度。

7.根据权利要求1所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，所述升降导向单元包括一组与动力组件相对固定设置的外导轨和端部与吸尘底板固定设置的与外导轨一一对应的内支板；所述外导轨沿其长度方向上设置有长槽，至少两个外导轨开设长槽的一面相对或相背设置；所述内支板滑动导向设置于对应外导轨的长槽内，并沿其长度方向在长槽内自由滑动。

8.根据权利要求7所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，所述内支板上设置有滚轮，滚轮与对应长槽内侧表面滚动配合。

9.根据权利要求8所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，每个内支板在其长度方向上间隔设定距离设置有两个滚轮。

10.根据权利要求9所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，所述内支板上部开设有锁定孔，与动力组件相对固定设置有推杆电机，推杆电机推动锁定杆伸出插入对应锁定孔，实现对升起状态吸尘底板的固定。

11.根据权利要求1所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，所述动力组件设置于吸尘装置上方，包括卷升电机和与卷升电机传动连接的卷升轮，卷升轮外周面上开设有绕线槽，绕线槽内缠绕有升降拉绳，升降拉绳绕过升降换向轮向下与所述吸尘底板固定；

通过卷升电机驱动卷升轮转动，实现绕线槽内升降拉绳的卷收和放出，卷收或放出的升降拉绳通过升降换向轮换向后拉升或降低吸尘底板。

12.根据权利要求11所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，所述卷升轮有两个，并间隔设定宽度设置，两个卷升轮之间通过升降卷轴固定连接实现随轴同步转动；所述卷升电机通过电机主轴上的主动齿轮和升降卷轴上的从动齿轮驱动卷升轮转动；与卷升轮一一对应的设置有两个升降换向轮。

13.根据权利要求12所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，所述动力组件还包括一个手动卷升机，所述手动卷升机包括一个绕线轴，绕线轴上缠绕有手动拉绳，手动拉绳通过对应导向轮后再绕过换向轮向下与所述吸尘底板固定；

通过人力摇动手动卷升机，手动卷升机绕线轴上手动拉绳的卷收和放出，卷收或放出的手动拉绳通过换向轮换向后拉升或降低吸尘底板。

14.根据权利要求1～13任一项所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，所述收集框下边缘处沿边缘连续设置有缓冲垫。

15.根据权利要求1～13任一项所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置，其特征在于，所述吸尘头吸尘端设置有毛刷。

16.一种用于道路积尘负荷检测的车辆，其特征在于，包括如权利要求1～15任一项所述的用于道路积尘负荷检测的升降吸尘装置。

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