CN205217568U - 一种智能跟踪烟尘捕捉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能跟踪烟尘捕捉装置，包括固定在机架上的机械臂，以及固定在所述机械臂端部的吸尘罩，和用来监测烟尘产生点位置的监测装置，还包括接收所述监测装置的监测信号并发出控制信号到所述机械臂上的控制单元，其中，所述机械臂上固定有万向吸尘管，所述万向吸尘管沿所述机械臂延伸的方向设置，尾端与所述吸尘罩贯通的连接。本实用新型的智能跟踪烟尘捕捉装置可自动跟随加工装置的运动轨道，始终对准烟尘产生点，智能调整烟尘收集装置的抽风口位置，实现对工业烟尘实时的同步收集。

Description

一种智能跟踪烟尘捕捉装置

技术领域

本实用新型涉及一种烟尘捕捉装置，特别涉及一种环保领域的烟尘捕捉装置。

背景技术

在工业生产中常常会产生高浓度的烟尘，操作者长时间在高浓度烟尘、粉尘烟气、油雾环境下工作,吸入过量有毒物质,将会引起头痛、恶心、哮喘、慢性支气管炎等症状，严重影响身体健康的同时也影响正常生产。工业上广泛应用的烟雾净化过滤系统能有效地吸收并过滤在焊接、切割、激光打标、激光雕刻等加工过程中产生的烟雾和粉尘，同时对其中的有毒有害的气体和粉尘，如碳氢化合物等起到吸附和彻底过滤的效果，防止环境污染。

以焊接车间为例，焊接是目前工业上广泛采用一种连接固定工艺，众所周知，在焊接过程中，通常都伴随着大量的烟尘产生，目前，对焊接烟尘进行收集处理常见的方法有以下几种：

第一种，在工件的焊接作业区域进行整体隔离、抽风，对烟雾进行集中收集处理，该方法虽然操作简单，但抽风面积大，因而抽风量大，能耗高，且除烟效果并不理想。

第二种，在每一个产生烟尘的焊接点采用固定式的风罩，点对点的方式进行收集处理，采用此种方式，抽风量小，使用灵活、方便、节能等优点。但对于较大的焊接工件，由于其焊点焊接移动的距离长，要求收集装置的抽风口能随焊枪同步移动的距离也大，想要对焊接点产生的烟雾进行有效的收集处理，就需要确保抽风口能始终对准焊接烟尘产生点(即焊接点)，这样才能达到对焊接烟尘进行高效收集处理的目的。目前，市场上已有的能与焊枪同步移动的焊接烟尘收集装置，大多只能进行直线运动，且运动的速度为已经预设好的固定值，具有很大的局限性，当焊接速度变化，或者焊接速度与该同步装置预设的速度不一致时，或者焊接轨道有变动，就会产生焊枪与焊接烟尘收集装置不能同步的情况，这时，就达不到收集焊接烟尘的目的。

与此同时，现有技术中，焊接烟尘收集装置抽风口基本靠手动调节控制，或者将抽风口直接绑定在焊枪位置，以实现焊接烟尘收集装置的抽风口能够对准焊剂烟尘产生点。然而，无法在特定的焊接方式和焊接位置的上实现，例如，当处于仰焊位置时，抽风口在下，而焊接烟尘因重量较空气轻向上飘散，达不到理想的净化效果。

当采用气体保护焊的方式时，焊接烟尘收集装置的抽风量如果保持固定不便的情况，不但焊接烟尘无法收集处理，还会影响到整个焊接工艺的实施，当抽风量较小，则达不到净化焊接烟尘的效果；抽风量大，则会使保护气体同时被吸走，从而严重影响焊接效果。

综上所述，现在亟需一种应用于工业环保领域的智能跟踪烟尘捕捉装置，可自动跟随加工装置的运动轨道，始终对准烟尘产生点，智能调整烟尘收集装置的抽风口位置，实现对烟尘实时的同步收集，可满足特殊加工位置的要求，解决现有的烟尘收集装置对烟尘收集不全面，易导致加工作业过程中环境的污染的难题，破解特殊加工工艺烟尘收集的难题。

发明内容

本实用新型提供一种智能跟踪烟尘捕捉装置，可自动跟随加工装置的运动轨道，始终对准烟尘产生点，智能调整烟尘收集装置的抽风口位置，实现对烟尘实时的同步收集，可满足特殊加工位置的要求，解决现有的烟尘收集装置对烟尘收集不全面，易导致加工作业过程中环境的污染的难题，破解特殊加工工艺的烟尘收集的难题。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种智能跟踪烟尘捕捉装置，包括固定在机架上的机械臂，以及固定在所述机械臂端部的吸尘罩，和用来监测烟尘产生点位置的监测装置，还包括接收所述监测装置的监测信号并发出控制信号到所述机械臂上的控制单元，其中，所述机械臂上固定有万向吸尘管，所述万向吸尘管沿所述机械臂延伸的方向设置，尾端与所述吸尘罩贯通的连接。

优选地，所述机械臂包括用来固定和安装的安装基座，和用来改变位置和方向的控制臂，以及提供驱动动力的驱动机构组成，其中，所述控制臂和驱动机构与所述安装基座机械的连接。

优选地，所述控制臂包括至少一个用来改变位置和方向的臂架，和用来连接固定所述臂架的安装座，以及将所述臂架与安装座机械连接起来的旋转轴，其中，所述旋转轴在所述驱动机构的作用下，可带动所述臂架绕所述安装座进行角度或者位置的改变。

优选地，所述驱动机构包括提供驱动动力源的驱动电机和匹配转速和传递转矩的减速机。

优选地，所述监测装置为可见光感应器、热感应器、声波感应器或者摄像头其中的一种或几种的组合。

优选地，所述控制单元包括完成机械臂的运动轨迹规划、传感器信息融合控制算法、视觉处理、人机接口及远程处理任务的上位机，和完成电机伺服控制、反馈处理、图像处理、语音识别和通信接口等功能的下位机，其中，所述上位机为用于工业生产的电脑终端。

优选地，所述下位机为采用多单片微控制器的控制系统，或者是以数字信号处理器作为核心控制器的控制系统。

优选地，所述机械臂包括固定基座、至少2个人工肌肉组件、至少2个中间件和一个末端件，其中，人工肌肉组件包括驱动器、传动机构和柔性螺杆组件；柔性螺杆组件包括柔性杆和螺杆；驱动器与基座固接，驱动器的输出轴与传动机构的输入轴相连，传动机构的输出轴与柔性杆的一端相连，柔性杆的另一端与螺杆的一端相连；螺杆与末端件形成螺纹传动关系；中间件设置在基座和末端件之间，多个中间件沿柔性杆方向依次布置，中间件上至少有两个通孔，每个柔性杆分别依次穿过各中间件的通孔，相邻中间件之间至少设置一个两端分别连接两个相邻中间件的弹簧。

优选地，所述机械臂还包括用于防止扭曲的柔性罩，其中，所述柔性罩套设在多个中间件的外部，柔性罩中的至少两点与所述中间件、末端件和基座中的一个或几个相连。

优选地，所述柔性罩采用弹簧、胶管或波纹管，其中，所述胶管为采用镶嵌金属丝的胶管。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果：可自动跟随加工装置的运动轨道，始终对准烟尘产生点，智能调整烟尘收集装置的抽风口位置，实现对烟尘实时的同步收集，可满足特殊加工位置的要求，解决现有的烟尘收集装置对工业烟尘收集不全面，易导致加工作业过程中环境的污染的难题，破解特殊加工工艺的烟尘收集的难题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型实施例提供的一种智能跟踪烟尘捕捉装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种智能跟踪烟尘捕捉装置的机械臂的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种智能跟踪烟尘捕捉装置的吸尘罩的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

请参附图，其中在各种附图中相同的附图标记用于表示相同或相似的部件，图1为本实用新型实施例提供的一种智能跟踪烟尘捕捉装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的一种智能跟踪烟尘捕捉装置的机械臂的结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的一种智能跟踪烟尘捕捉装置的吸尘罩的结构示意图。

如图1所示，一种智能跟踪烟尘捕捉装置，包括机架和固定在机架上的机械臂1，以及固定在机械臂1端部的吸尘罩3，和用来监测烟尘产生点位置的监测装置4，还包括接收监测装置4的监测信号并发出控制信号到机械臂1上的控制单元5，其中，万机械臂1上固定有万向吸尘管2，万向吸尘管2沿机械臂1延伸的方向设置，尾端与吸尘罩3贯通的连接。

通过在机械臂1端部设置监测装置4，可以很好的确保吸尘罩3始终对准加工烟尘的产生点，并且，通过监控装置4的监测和控制单元5的连动，很好的保证了智能跟踪烟尘捕捉装置能过自动的跟随加工装置的运动轨道，确保对加工过程中所产生的烟尘准确、完全、完整的吸收收集。

如图2所示，机械臂1包括用来固定和安装的安装基座11，和用来改变位置和方向的控制臂12，以及提供驱动动力的驱动机构13组成，其中，控制臂12和驱动机构13与安装基座11机械的连接。控制臂12在驱动机构13的驱动作用下，能相对于彼此连接关节转动和/或平移。但是，在其他构造中，控制臂12可以通过柔性臂架，或者柔性臂架和机械臂组合的形式，机械地联接到安装基座11，只要使得控制臂12能够与安装基座11位置和方向可调的连接即可，还可以是充气式或者其他机械臂形式。

一种可选的实施方式中，机械臂1包括固定基座、后臂、旋转关节、前臂和平衡部件；后臂的一端与固定基座铰接、另一端与旋转关节铰接；前臂的一端与旋转关节铰接，并在铰接处设有第一制动装置；后臂相对于旋转关节旋转的转轴垂直于前臂相对于旋转关节旋转的转轴；平衡部件的一端与固定基座连接、另一端铰接在后臂的中部。

作为可选的实施方式，机械臂1包括固定基座、至少2个人工肌肉组件、至少2个中间件和一个末端件；其中，人工肌肉组件包括驱动器、传动机构和柔性螺杆组件；柔性螺杆组件包括柔性杆和螺杆；驱动器与基座固接，驱动器的输出轴与传动机构的输入轴相连，传动机构的输出轴与柔性杆的一端相连，柔性杆的另一端与螺杆的一端相连；螺杆与末端件形成螺纹传动关系；中间件设置在基座和末端件之间，多个中间件沿柔性杆方向依次布置，中间件上至少有两个通孔，每个柔性杆分别依次穿过各中间件的通孔，相邻中间件之间至少设置一个两端分别连接两个相邻中间件的弹簧。

进一步地，为了防止机械臂1发生扭曲，还包括用于防止扭曲的柔性罩，其中，柔性罩套设在多个中间件的外部，柔性罩中的至少两点与中间件、末端件和基座中的一个或几个相连。较佳地，柔性罩采用弹簧、胶管或波纹管，其中，胶管优选采用镶嵌金属丝的胶管。较佳地，波纹管优选采用镶嵌金属丝的波纹管。

如图2所示，控制臂12包括至少一个用来改变位置和方向的臂架121，和用来连接固定臂架121的安装座122，以及将臂架121与安装座122机械连接起来的旋转轴123，其中，旋转轴123在驱动机构13的作用下，可带动臂架121绕安装座122角度或者位置的改变，实现整个控制臂12的方向和角度调整，从而，可带动连接在控制臂12端部的吸尘罩3的角度和位置的精准的调整。

驱动机构13包括提供驱动动力源的驱动电机131和匹配转速和传递转矩的减速机132，在驱动电机131的带动下，可带动旋转轴123快速、敏捷的运动，经过减速机131转速降低，转矩增强，在驱动电机131和旋转轴123之间，很好的起到了匹配转速和传递转矩，为旋转轴123平稳、快捷的位置或者角度调整提供平稳的动力。较佳地，为了适应复杂焊剂工艺的需求，增加控制动力输出的精度，驱动电机131可选择伺服电机。进一步地，在加工轨道不是特别复杂，轨道形状比较单一的情况下，对动力输入的精度要求并不高的情况下，为了降低整套智能跟踪烟尘捕捉装置的成本，驱动电机131可选择步进电机。如图1和图2所示，为了方便加工烟尘的收集，吸尘罩3整套呈锥形，包括一个直身段和截面呈现喇叭口外形的延伸段，其中，吸尘罩3的直身段与臂架121连接固定。作为可选的实施方式，所述吸尘罩3可以设置成可拆卸吸尘罩，通过卡扣连接与万向吸尘管2连接。可以根据生产车间的实际状况，选择相应形状和尺寸的吸尘罩3，吸尘罩3可以设置成圆形、椭圆形、尖嘴形或者方形。

如图3所示，用来监测烟尘产生位置(即烟尘产生点)的监测装置4均布置在吸尘罩3的内侧表面上，为了更方便、精准的捕捉加工烟尘的产生地，监测装置4为可见光感应器、热感应器、声波感应器或者摄像头其中的一种或几种的组合。其中，声波感应器可以为超声波感应器，摄像头可以为3D摄像头或者红外线摄像头，可以根据实际生产情况进行选择。

在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，控制单元5包括完成机械臂的运动轨迹规划、传感器信息融合控制算法、视觉处理、人机接口及远程处理等任务的上位机，和完成电机伺服控制、反馈处理、图像处理、语音识别和通信接口等功能的下位机。较佳地，上位机为常见的用于工业生产的电脑终端。

作为可选的实施方式，下位机可采用多单片机(单片微控制器)的控制系统。其中，多单片机不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，概括的讲，一块芯片就成了一台微型计算机，具有体积小、质量轻、价格便宜等优点，每单个处理器完成单一任务，通过信息交换和相互协调完成总体系统功能，可适应于加工工艺简单，无需复杂控制即可完成的加工。

作为可选的实施方案，为满足加工工艺特别复杂，机械臂的运动轨迹特别繁杂的加工，下位机采用以DSP芯片(数字信号处理器)作为核心控制器的控制系统。其中，DSP芯片，是一种具有特殊结构的微处理器，其内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。进一步地，下位机还可以为耗电少功能强的基于ARM嵌入式系统。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能跟踪烟尘捕捉装置，其特征在于：包括固定在机架上的机械臂，以及固定在所述机械臂端部的吸尘罩，和用来监测烟尘产生点位置的监测装置，还包括接收所述监测装置的监测信号并发出控制信号到所述机械臂上的控制单元，其中，所述机械臂上固定有万向吸尘管，所述万向吸尘管沿所述机械臂延伸的方向设置，尾端与所述吸尘罩贯通的连接。

2.根据权利要求1所述的智能跟踪烟尘捕捉装置，其特征在于，所述机械臂包括用来固定和安装的安装基座，和用来改变位置和方向的控制臂，以及提供驱动动力的驱动机构组成，其中，所述控制臂和驱动机构与所述安装基座机械的连接。

3.根据权利要求2所述的智能跟踪烟尘捕捉装置，其特征在于，所述控制臂包括至少一个用来改变位置和方向的臂架，和用来连接固定所述臂架的安装座，以及将所述臂架与安装座机械连接起来的旋转轴，其中，所述旋转轴在所述驱动机构的作用下，可带动所述臂架绕所述安装座进行角度或者位置的改变。

4.根据权利要求2所述的智能跟踪烟尘捕捉装置，其特征在于，所述驱动机构包括提供驱动动力源的驱动电机和匹配转速和传递转矩的减速机。

5.根据权利要求1所述的智能跟踪烟尘捕捉装置，其特征在于，所述监测装置为可见光感应器、热感应器、声波感应器或者摄像头其中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求1所述的智能跟踪烟尘捕捉装置，其特征在于，所述控制单元包括完成机械臂的运动轨迹规划、传感器信息融合控制算法、视觉处理、人机接口及远程处理任务的上位机，和完成电机伺服控制、反馈处理、图像处理、语音识别和通信接口功能的下位机，其中，所述上位机为用于工业生产的电脑终端。

7.根据权利要求6所述的智能跟踪烟尘捕捉装置，其特征在于，所述下位机为采用多单片微控制器的控制系统，或者是以数字信号处理器作为核心控制器的控制系统。

8.根据权利要求1所述的智能跟踪烟尘捕捉装置，其特征在于，所述机械臂包括固定基座、至少2个人工肌肉组件、至少2个中间件和一个末端件，其中，人工肌肉组件包括驱动器、传动机构和柔性螺杆组件；柔性螺杆组件包括柔性杆和螺杆；驱动器与基座固接，驱动器的输出轴与传动机构的输入轴相连，传动机构的输出轴与柔性杆的一端相连，柔性杆的另一端与螺杆的一端相连；螺杆与末端件形成螺纹传动关系；中间件设置在基座和末端件之间，多个中间件沿柔性杆方向依次布置，中间件上至少有两个通孔，每个柔性杆分别依次穿过各中间件的通孔，相邻中间件之间至少设置一个两端分别连接两个相邻中间件的弹簧。

9.根据权利要求8所述的智能跟踪烟尘捕捉装置，其特征在于，所述机械臂还包括用于防止扭曲的柔性罩，其中，所述柔性罩套设在多个中间件的外部，柔性罩中的至少两点与所述中间件、末端件和基座中的一个或几个相连。

10.根据权利要求9所述的智能跟踪烟尘捕捉装置，其特征在于，所述柔性罩采用弹簧、胶管或波纹管，其中，所述胶管采用镶嵌金属丝的胶管。