CN115871023A - 一种具有主动散热功能的防尘防爆视觉保护装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种具有主动散热功能的防尘防爆视觉保护装置。保护装置用于保护机器人视觉系统，包括：外壳，外壳的内部形成用于安装机器人视觉系统的安装腔，安装腔具有开口；防护玻璃，封堵于开口；以及气帘组件，连接于外壳，气帘组件具有气流通道以及连通于气流通道的进气口与出气口，光线能够依次经气帘组件与防护玻璃进入安装腔；其中，进气口、出气口与气流通道位于防护玻璃的一侧，安装腔位于防护玻璃的另一侧，气流能够经进气口流入气流通道而在防护玻璃的背离安装腔的一侧形成防护气帘，并经出气口流出气流通道，防护玻璃与外壳的连接区域位于防护气帘的覆盖范围内。该保护装置具有较好的防尘防爆性能。

Description

一种具有主动散热功能的防尘防爆视觉保护装置

技术领域

本发明涉及机器人视觉技术领域，具体涉及一种具有主动散热功能的防尘防爆机器人视觉系统保护装置。

背景技术

近年来，机器视觉技术高速发展，在工业中广泛应用于缺陷检测、物体测量和色彩识别，极大提高了工业自动化中信息的获取和处理能力。在复杂的工业环境中，如食品加工、冶金煤矿、印刷喷涂等多尘和潜在爆炸危险的场所，需要对机器人视觉系统进行特殊防护处理，保证图像精度和工业安全。机器人视觉系统将摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，其核心在于工作时不可避免同步产生大量的热，内部精密部件对温度敏感，达到临界值后会导致效率下降，机器人视觉系统的散热尤为重要。

目前机器人视觉系统防尘方法包括人工操作、自动遮蔽镜头、自动冲洗清理。人工操作需要工人进入环境对镜头进行冲洗和擦拭，自动遮蔽镜头一般通过气动拉杆等动力装置在机器人视觉系统不工作时用镜头保护盖遮蔽镜头，自动冲洗处理在间隔一定时间通过导管向镜头喷水清洗和喷气干燥清洁。机器人视觉系统的防爆处理主要是密封隔爆，防止易爆气体进入相机被电路板工作时产生的火花或热量引爆。密封处理会影响机器人视觉系统产生的热量向外散发，散热方式主要是散热片散热。

发明内容

基于此，有必要针对保护装置的防尘防爆性能不佳的问题，提供一种保护装置。

保护装置，用于保护机器人视觉系统，包括：

外壳，所述外壳的内部形成用于安装所述机器人视觉系统的安装腔，所述安装腔具有开口；

防护玻璃，封堵于所述开口；以及

气帘组件，连接于所述外壳，所述气帘组件具有气流通道以及连通于所述气流通道的进气口与出气口，光线能够依次经所述气帘组件与所述防护玻璃进入所述安装腔；

其中，所述进气口、所述出气口与所述气流通道位于所述防护玻璃的一侧，所述安装腔位于所述防护玻璃的另一侧，气流能够经所述进气口流入所述气流通道而在所述防护玻璃的背离所述安装腔的一侧形成防护气帘，并经所述出气口流出所述气流通道，所述防护玻璃与所述外壳的连接区域位于所述防护气帘的覆盖范围内。

在其中一个实施例中，所述外壳、所述防护玻璃、所述进气口与所述出气口沿第一方向排布，且所述进气口呈环绕所述第一方向的环状。

在其中一个实施例中，所述保护装置包括用于为所述气流通道供气的供气件，所述进气口中连通于所述气流通道的一侧与所述防护玻璃沿所述第一方向的间距为a，所述进气口中连通于所述供气件的一侧与所述防护玻璃沿所述第一方向的间距为b，a＞b。

在其中一个实施例中，所述保护装置还包括紧固件与环形的密封件，所述密封件夹设于所述气帘组件与所述外壳之间，所述防护玻璃夹设于所述气帘组件与所述密封件之间，依次穿过所述气帘组件与所述密封件的所述紧固件与所述外壳连接，以使所述防护玻璃抵持于所述密封件。

在其中一个实施例中，所述外壳上设有连通于所述安装腔的过线孔，所述过线孔用于供线束通过，所述过线孔内安装有用于套设于所述线束的胶塞。

在其中一个实施例中，所述保护装置还包括用于提供压力大于外界环境的正压气体的气源件，所述外壳上设有连通于所述安装腔的流入口与流出口，所述流入口连通于所述气源件，所述正压气体能够经所述流入口流入所述安装腔，并经所述流出口流出所述安装腔。

在其中一个实施例中，所述保护装置还包括安装于所述流出口的排气管，所述排气管上设置有温度调节阀，所述安装腔内的温度高于第一温度阈值时，所述温度调节阀处于开启状态，所述正压气体能够经所述排气管排出；所述安装腔内的温度低于所述第一温度阈值时，所述温度调节阀处于关闭状态。

在其中一个实施例中，所述外壳的外壁上设有多个朝外伸出且间隔设置的散热片；以及/或者，所述外壳的内壁设有多个朝所述安装腔凸伸的导热块。

在其中一个实施例中，所述保护装置还包括用于安装所述机器人视觉系统的安装架，所述外壳的内壁设有凹陷的导热槽，所述安装架与所述导热槽的槽壁的至少部分区域接触。

上述保护装置，防护玻璃封堵于开口，能够抑制外界环境中的灰尘与易燃易爆气体经开口进入安装腔。同时，气流能够经进气口流入气流通道而在防护玻璃的背离安装腔的一侧形成防护气帘，防护玻璃与外壳的连接区域位于防护气帘的覆盖范围内，因此，防护气帘能够对防护玻璃与外壳的连接区域进行防护，抑制灰尘与易燃易爆气体经防护玻璃与外壳的连接处进入安装腔。该装置中，通过防护气帘与防护玻璃对灰尘与易燃易爆气体进行双重抑制，可以具有较好的防尘防爆性能。

本发明还提出一种视觉检测设备，包括上述的保护装置，还包括所述机器人视觉系统，所述机器人视觉系统安装于所述安装腔内。

上述视觉检测设备，通过应用上述的保护装置，灰尘与易燃易爆气体不易进入安装腔，从而不易影响机器人视觉系统的成像质量，安全性也更高。

附图说明

图1为本申请一实施例中的视觉检测设备的结构示意图；

图2为图1中视觉保护装置另一角度的结构示意图；

图3为图1中视觉保护装置的爆炸图；

图4为图1中视觉保护装置的第一气帘件与第二气帘件的结构示意图；

图5为图1中视觉保护装置的剖视图；

图6为图5中A处的局部放大图；

图7为图1中视觉保护装置另一方向的剖视图。

附图标记：

外壳100、侧盖110、散热片111、导热块112、导热槽113、第一端盖120、开口121、第一环槽122、第二端盖130、通孔131、走线框架140、过线孔141、安装腔150；

防护玻璃200；

气帘组件300、第一气帘件310、第二环槽311、第三环槽312、第一斜面313、第二气帘件320、第二斜面321、保护盖330、进气口341、气流通道342、环形流道343、流入管350；

密封件400；

进气管510、排气管520；

机器人视觉系统600；

安装架700。

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。但是本发明能够以很多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改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

图1为本申请一实施例中的视觉保护装置的结构示意图；图2为图1中视觉保护装置另一角度的结构示意图；图3为图1中视觉保护装置的爆炸图；图5为图1中视觉保护装置的剖视图。

参阅图1、图3与图5，本发明一实施例提供的保护装置用于保护机器人视觉系统600，该保护装置包括外壳100、防护玻璃200与气帘组件300，外壳100的内部形成用于安装机器人视觉系统600的安装腔150，安装腔150具有开口121，防护玻璃200封堵于开口121。气帘组件300连接于外壳100，气帘组件300具有气流通道342以及连通于气流通道342的进气口341与出气口(图中未示出)，光线能够依次经气帘组件300与防护玻璃200进入安装腔150，并进入机器人视觉系统600的镜头。进气口341、出气口与气流通道342位于防护玻璃200的一侧，安装腔150位于防护玻璃200的另一侧，气流能够经进气口341流入气流通道342而在防护玻璃200的背离安装腔150的一侧形成防护气帘，并经出气口流出气流通道342，防护玻璃200与外壳100的连接区域位于防护气帘的覆盖范围内。

本申请中，防护玻璃200封堵于开口121，因此能够抑制外界环境中的灰尘与易燃易爆气体经开口121进入安装腔150。同时，气流能够经进气口341流入气流通道342而在防护玻璃200的背离安装腔150的一侧形成防护气帘，防护玻璃200与外壳100的连接区域位于防护气帘的覆盖范围内。因此，防护气帘能够对防护玻璃200与外壳100的连接区域进行防护，抑制灰尘与易燃易爆气体经防护玻璃200与外壳100的连接处进入安装腔150。同时，还能抑制灰尘落在防护玻璃200上，从而能提高成像质量。该装置中，通过防护气帘与防护玻璃200对灰尘与易燃易爆气体进行双重抑制，可以具有较好的防尘防爆性能，且成像效果较好。

具体地，在附图所示视角下，进气口341、出气口与气流通道342位于防护玻璃200的左侧，安装腔150位于防护玻璃200的右侧。防护玻璃200与外壳100的连接区域位于防护气帘的覆盖范围内，是指防护玻璃200与外壳100的连接区域沿左右方向的投影位于防护气帘沿左右方向的投影的覆盖范围内。形成的防护气帘通常呈气雾状，能够形成屏障，对防护玻璃200，以及防护玻璃200与外壳100的连接区域形成保护。

图4为图1中视觉保护装置的第一气帘件与第二气帘件的结构示意图；图6为图5中A处的局部放大图。

参阅图3至图6，在一些实施例中，外壳100、防护玻璃200、进气口341与出气口沿第一方向排布，且进气口341呈环绕第一方向的环状。具体地，附图中自右向左的方向为第一方向，即防护玻璃200位于外壳100的左侧，进气口341位于防护玻璃200的左侧，出气口位于进气口341的左侧。从环形的进气口341流入的气流喷入气流通道342，再从出气口流出。气流从进气口341喷入气流通道342时，由于进气口341呈环绕第一方向的环状，因此，喷入气流通道342的气流从四周朝中心喷射，能够使形成的气帘分布更加均匀，防护效果更好。

保护装置包括用于为气流通道342供气的供气件，参阅图3至图6，优选地，在一些实施例中，进气口341中连通于气流通道342的一侧与防护玻璃200沿第一方向的间距为a，进气口341中连通于上述的供气件的一侧与防护玻璃200沿第一方向的间距为b，a＞b。具体地，进气口341中连通于气流通道342的一侧即为进气口341的内侧，进气口341中连通于供气件的一侧即为进气口341的外侧，进气口341的内侧与防护玻璃200的间距更大，也即进气口341呈朝左朝内倾斜的形状。如此设置可以使气流从进气口341喷入气流通道342时朝向左侧，也即靠近出气口的一侧，有利于气流顺畅的流出。当进气口341按照上述形状设置时，形成的防护气帘成左小右大的锥形。

进一步地，气帘组件300包括第一气帘件310与第二气帘件320，第一气帘件310上设有第一斜面313，第二气帘件320上设有第二斜面321，第一斜面313与第二斜面321之间形成上述的环形的进气口341。第一气帘件310与第二气帘件320之间还围设形成有环形流道343，环形流道343环绕于气流通道342的外侧，环形流道343与进气口341的外侧连通。第一气帘件310上设有与环形流道343连通的流入管350，气流可以经流入管350通入环形流道343，进而从进气口341流入气流通道342。优选地，第一气帘件310上设有多个沿自身周向间隔设置的流入管350，以实现从多个方向进气，使气流流入进气口341时在周向上各区域分布更加均匀。

在其他实施例中，也可以使进气口341的内外侧与防护玻璃200沿第一方向的间距相等。例如，将第一斜面313与第二斜面321设置为垂直于气帘组件300的轴向的平面。此时，形成的防护气帘为垂直于气帘组件300的轴向的薄片状。

参阅图2与图5，在一些实施例中，气帘组件300还包括保护盖330，保护盖330连接于第二气帘件320上背离第一气帘件310的一端，也即左端。保护盖330与第二气帘件320的连接处具有缝隙，该缝隙即形成前述的出气口。当然，在其他实施例中，出气口也可以直接设置于第二气帘件320上。保护盖330呈透明状，以使光线能够透过，并经气流通道342到达防护玻璃200处，进而透过防护玻璃200进入安装腔150，到达机器人视觉系统600的镜头。

参阅图3至图6，在一些实施例中，保护装置还包括紧固件与环形的密封件400，密封件400夹设于气帘组件300与外壳100之间，防护玻璃200夹设于气帘组件300与密封件400之间，依次穿过气帘组件300与密封件400的紧固件与外壳100连接，以使防护玻璃200抵持于密封件400。

具体地，外壳100包括侧盖110、第一端盖120与第二端盖130，第一端盖120连接于侧盖110的一端，第二端盖130连接于侧盖110的另一端。密封件400夹设于第一气帘件310与第一端盖120之间。

具体地，第一端盖120上背离侧盖110的端面(即左端面)设有第一环槽122，同时，第一气帘件310上背离第二气帘件320的端面(即右端面)设有第三环槽312，密封件400卡于第一环槽122与第三环槽312内，以实现第一气帘件310与第一端盖120之间的密封，使灰尘与易燃易爆气体等不易进入。

具体地，第一气帘件310上还设有第二环槽311，第二环槽311位于第三环槽312的内侧，且第二环槽311的凹陷深度大于第三环槽312的凹陷深度。防护玻璃200呈薄板状，其外边缘一圈卡入第二环槽311内。紧固件可以选用螺钉等螺纹紧固件，其将第一气帘件310、密封件400与第一端盖120固定连接，使防护玻璃200的一端端面抵持于第二环槽311的槽底壁，另一端端面抵持于密封件400与第一端盖120，以封堵开口121，并实现防护玻璃200与第一端盖120连接处的密封，使灰尘与易燃易爆气体等不易进入装置内。另外，第一气帘件310与第二气帘件320也通过螺纹紧固件实现固定连接。

参阅图1与图3，在一些实施例中，外壳100上设有连通于安装腔150的过线孔141，过线孔141用于供线束通过，过线孔141内安装有用于套设于线束的胶塞。具体地，外壳100还包括连接于第二端盖130上背离侧盖110的一端(即右端)的走线框架140，走线框架140上设有沿左右方向贯通的过线孔141，第二端盖130上与过线孔141对应的区域设有通孔131，以使过线孔141的左端能够与安装腔150连通。安装腔150内机器人视觉系统600的线束可以依次穿过通孔131与过线孔141到达外部。过线孔141内安装的胶塞套设于线束，能够对过线孔141的孔壁与线束之间进行密封，使灰尘与易燃易爆气体等不易进入装置内。

参阅图1，在一些实施例中，保护装置还包括用于提供压力大于外界环境的正压气体的气源件，外壳100上设有连通于安装腔150的流入口与流出口，流入口连通于气源件，正压气体能够经流入口流入安装腔150，并经流出口流出安装腔150。具体地，外壳100的侧盖110上设有进气管510与排气管520，进气管510安装于流入口，排气管520安装于流出口。气体能够经进气管510流入安装腔150，并经流出口流出安装腔150。由于通入的气体为压力略大于外界环境的正压气体，当通入该气体时，安装腔150内的气压大于外界环境气压，则能够抑制外界环境的易燃易爆气体进入装置内，具有较好的防爆效果。

参阅图1，在一些实施例中，排气管520上设置有温度调节阀，安装腔150内的温度高于第一温度阈值时，温度调节阀处于开启状态，正压气体能够经排气管520排出；安装腔150内的温度低于第一温度阈值时，温度调节阀处于关闭状态。具体地，该温度调节阀直接选用现有技术中的自力式温度调节阀即可，其原理此处不再赘述。安装腔150内的温度较高时，温度调节阀开启，排气管520处于导通状态，安装腔150内的气压可以经流出口排入排气管520，并向外界环境排出。气体排出的同时，将会带走安装腔150内的热量，对安装腔150内的机器人视觉系统600进行降温，以免其温度过高而发生故障。随着气体的排出，安装腔150内的温度降低至低于第一温度阈值时，温度调节阀关闭，排气管520处于断开状态，流出口处的气体无法流入排气管520。

参阅图1，在一些实施例中，外壳100的外壁上设有多个朝外伸出且间隔设置的散热片111。具体地，侧盖110的外壁上设有多个朝外伸出且间隔设置的散热片111。通过设置散热片111，可以增大与外界环境的换热面积，能加速散热，有利于降低安装腔150内的机器人视觉系统600的温度。

图7为图1中视觉保护装置另一方向的剖视图。

参阅图7，在一些实施例中，外壳100的内壁设有多个朝安装腔150凸伸的导热块112。具体地，侧盖110的内壁设有多个朝安装腔150凸伸的导热块112，相邻的导热块112之间形成凹槽，从而在侧盖110的内壁形成凹凸结构。通过该凹凸结构可以增大侧盖110的内壁面积，增大了侧盖110与机器人视觉系统600间的换热面积，能加速散热，有利于降低安装腔150内的机器人视觉系统600的温度。在一些实施例中，可以同时设置散热片111与导热块112。

参阅图7，在一些实施例中，保护装置还包括用于安装机器人视觉系统600的安装架700，外壳100的内壁设有凹陷的导热槽113，安装架700与导热槽113的槽壁的至少部分区域接触。具体地，安装架700卡入导热槽113内，以实现固定安装。机器人视觉系统600散发的热量可以经安装架700传递至导热槽113的槽壁，进而传递至外界环境。由于安装架700与导热槽113的槽壁的至少部分区域接触，此处的热量传递为通过直接接触而进行的热传导，导热效率较高，能加速散热，有利于降低安装腔150内的机器人视觉系统600的温度。

在一些实施例中，视觉检测设备包括上述任意一个实施例中的保护装置，还包括机器人视觉系统600，机器人视觉系统600安装于安装腔150内。具体安装方式参照上一实施例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种具有主动散热功能的防尘防爆视觉保护装置，其特征在于包括：

外壳，所述外壳的内部形成用于安装所述机器人视觉系统的安装腔，所述安装腔具有开口；

防护玻璃，封堵于所述开口；以及

气帘组件，连接于所述外壳，所述气帘组件具有气流通道以及连通于所述气流通道的进气口与出气口，光线能够依次经所述气帘组件与所述防护玻璃进入所述安装腔；

其中，所述进气口、所述出气口与所述气流通道位于所述防护玻璃的一侧，所述安装腔位于所述防护玻璃的另一侧，气流能够经所述进气口流入所述气流通道而在所述防护玻璃的背离所述安装腔的一侧形成防护气帘，并经所述出气口流出所述气流通道，所述防护玻璃与所述外壳的连接区域位于所述防护气帘的覆盖范围内。

2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述外壳、所述防护玻璃、所述进气口与所述出气口沿第一方向排布，且所述进气口呈环绕所述第一方向的环状。

3.根据权利要求2所述的保护装置，其特征在于，所述保护装置包括用于为所述气流通道供气的供气件，所述进气口中连通于所述气流通道的一侧与所述防护玻璃沿所述第一方向的间距为a，所述进气口中连通于所述供气件的一侧与所述防护玻璃沿所述第一方向的间距为b，a＞b。

4.根据权利要求2所述的保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括紧固件与环形的密封件，所述密封件夹设于所述气帘组件与所述外壳之间，所述防护玻璃夹设于所述气帘组件与所述密封件之间，依次穿过所述气帘组件与所述密封件的所述紧固件与所述外壳连接，以使所述防护玻璃抵持于所述密封件。

5.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述外壳上设有连通于所述安装腔的过线孔，所述过线孔用于供线束通过，所述过线孔内安装有用于套设于所述线束的胶塞。

6.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括用于提供压力大于外界环境的正压气体的气源件，所述外壳上设有连通于所述安装腔的流入口与流出口，所述流入口连通于所述气源件，所述正压气体能够经所述流入口流入所述安装腔，并经所述流出口流出所述安装腔。

7.根据权利要求6所述的保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括安装于所述流出口的排气管，所述排气管上设置有温度调节阀，所述安装腔内的温度高于第一温度阈值时，所述温度调节阀处于开启状态，所述正压气体能够经所述排气管排出；所述安装腔内的温度低于所述第一温度阈值时，所述温度调节阀处于关闭状态。

8.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述外壳的外壁上设有多个朝外伸出且间隔设置的散热片；以及/或者，所述外壳的内壁设有多个朝所述安装腔凸伸的导热块。

9.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括用于安装所述机器人视觉系统的安装架，所述外壳的内壁设有凹陷的导热槽，所述安装架与所述导热槽的槽壁的至少部分区域接触。

10.视觉检测设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的保护装置，还包括所述机器人视觉系统，所述机器人视觉系统安装于所述安装腔内。

Images