專利名稱：水下自動清潔保護罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種水下清洗裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著視覺傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種攝像頭已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會生活的方方面面，例如交通系統(tǒng)、博物館、金融系統(tǒng)以及商業(yè)領(lǐng)域等等。同樣，水下工作的機器人的視覺系統(tǒng)應(yīng)用也逐漸增多，由于海水中存在很多的微生物及水草、污物等，尤其是水中的生物如藤壺、石灰蟲、苔蘚蟲和藻類等他們涉及到附著和繁殖過程，隨其積累，會產(chǎn)生嚴重的影響。這些都嚴重干擾了視覺傳感器的正常工作，因此，能夠自動實時清潔海水下的攝像頭就成了亟待解決的一個問題。目前清潔水下相機鏡頭還沒有具體的常用的方法，當(dāng)鏡頭污染時需要拿出水面來手動清洗，這種方法不能滿足鏡頭實時工作的需要，而且費時費力，不適應(yīng)于當(dāng)今時代的發(fā)展，很顯然不能用于水下鏡頭的清洗中。另一有種普遍方法是在攝像頭外加一透明玻璃罩， 將污物、水草等隔絕在外。但罩體依然會遭受污染，影響攝像效果，仍需要人工清潔，這就需要有一種方便快捷的方式來自動完成對透明的保護鏡頭的膜片即防護罩進行清洗。綜上所述，傳統(tǒng)的清洗方法和攝像機防護罩有以下缺點I、防護罩防護性不徹底，在惡劣環(huán)境下，罩體本身仍然會遭受污染，影響視覺效
果O2、自行維護性差，不能自動實時清洗，需要人工進行清潔。且用傳統(tǒng)方法清潔費事費力，影響工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供適用于海水下移動載體上的視覺傳感器，節(jié)省人力物力， 同時達到自動實時清潔的要求的水下自動清潔保護罩。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明水下自動清潔保護罩，其特征是包括防水殼體、保護罩透明片、超聲波發(fā)生器、換能器，保護罩透明片、超聲波發(fā)生器、換能器均安裝在防水殼體里，換能器固定在保護罩透明片上并連接超聲波發(fā)生器。本發(fā)明還可以包括I、還包括安裝在防水殼體里的高壓海水泵和噴頭，噴頭通過高壓膠管連接高壓海水泵，噴頭面向保護罩透明片放置。2、所述的換能器和噴頭均有4個。3、還包括安裝在防水殼體里的激光器和激光頭，激光頭連接激光器，激光頭面向保護罩透明片放置。4、所述的換能器和激光頭均有4個。本發(fā)明的優(yōu)勢在于本發(fā)明將激光清洗、水射流技術(shù)與超聲波技術(shù)結(jié)合起來，具有清洗效果好，清洗速度快，不傷害鏡頭，節(jié)約環(huán)保的特點。并在超聲振動下，可保持實時清潔，滿足移動載體的工作需要。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的噴頭與換能器的分布圖；圖3為超聲波換能器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述實施方式I :結(jié)合圖I 3，本發(fā)明水下自動清潔保護罩主要由兩部分構(gòu)成水射流清洗部分和超聲波清洗部分。水射流清洗是根據(jù)不同的清洗對象和要求，采用適合的射流形式和執(zhí)行機構(gòu)，利用射流很高的沖擊動能，連續(xù)不斷地作用，對被清洗基體進行打擊、沖蝕、剝離，以達到清除基體污物的目的。水射流可除去用化學(xué)方法不能或難以清洗的特殊垢層，主要用于水垢、銹層、塵垢、油垢、顏料、塑料、微生物污泥等的清除。由于所使用的介質(zhì)為不添加任何化學(xué)物質(zhì)的常溫水，可以充分利用水下充足的水資源，其效果較之傳統(tǒng)的人工清洗、機械清洗、化學(xué)清洗方法具有效率高、綜合費用低、節(jié)能、無污染、不腐蝕損傷基體、易于實現(xiàn)機械化自動化等諸多優(yōu)點，可清洗形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件，能在復(fù)雜環(huán)境、惡劣有害的場合進行作業(yè)。因此，世界各國在清洗作業(yè)中都傾向于采用水射流清洗技術(shù)，水射流清洗現(xiàn)已占清洗份額的80%左右。超聲波清洗屬物理清洗，由于超聲波與聲波一樣是一種疏密的振動波，在傳播過程中，介質(zhì)的壓力作交替變化。在負壓區(qū)域，液體中產(chǎn)生撕裂的力，并形成真空的氣泡。當(dāng)聲壓達到一定值時，氣泡迅速增長，在正壓區(qū)域氣泡由于受到壓力擠破滅、閉合。 此時，液體間相互碰撞產(chǎn)生強大的沖擊波。雖然位移、速度都非常小，但加速度卻非常大，局部壓力可達幾千個大氣壓,這就是所謂的超聲空化效應(yīng)。超聲波清洗，就是利用超聲“空化” 效應(yīng)而產(chǎn)生的幾千個大氣壓的沖擊波干凈徹底的清洗掉物件表面的污物，從而達到清洗的目的。本水下自動清潔保護罩的水射流部分是由電機提供能量，由一體化高壓海水泵3 調(diào)節(jié)水的壓力，進而通過4等四條高壓膠管將水傳到5、7等四個噴頭，通過水的壓力對視覺傳感器的保護罩透明片I進行外表面清洗。超聲波清洗部分是由電源提供電流，然后通過超聲波發(fā)生器8里的高頻振蕩器產(chǎn)生超聲頻電流，傳給四個換能器2、9等。當(dāng)超聲頻電流通過換能器線圈時產(chǎn)生電磁場，在電磁場的作用下，由于鎳有磁致伸縮效應(yīng)，使換能器鎳環(huán)的直徑大小周期性的變化，于是換能器鎳環(huán)將發(fā)生振動，其振動頻率約為20K (超過聲頻范圍)。當(dāng)換能器產(chǎn)生超聲波振動時，超聲波振動就傳到換能器所在的水中。從理論上分析， 爆裂的空化泡會產(chǎn)生超過10，OOOpsi的壓力和20，000° F(ll, 000°C )的高溫，并在其爆裂的瞬間沖擊波會迅速向外輻射。單個空化泡所釋放的能量很小，但每秒鐘內(nèi)有幾百萬的空化泡同時爆裂，累計起來的效果將是非常強烈的，產(chǎn)生的強大的沖擊力將工件表面的污物剝落，這就是所有超聲清洗的特點。通過超聲波的作用可以將水射流沒有清除的污物除去， 達到更好的清洗效果。水射流部分和超聲波清洗部分共同密封在防水殼體6中，組成了該水下自動清潔保護罩。噴頭與換能器的分布如圖2所示，5、7、10、12為四個噴頭的分布，由一體化高壓海水泵3提供一定壓力的海水；2、9、11、13為四個換能器的分布，通過超聲波發(fā)生器8提供超聲頻電流，它們固定在視覺傳感器的鏡頭I上。換能器結(jié)構(gòu)如圖3所示，由上段發(fā)射塊14、壓電陶瓷15和下端尾塊16疊加組成， 壓電陶瓷夾在發(fā)射塊和尾塊之間。當(dāng)在壓電陶瓷兩極之間施加電壓時，陶瓷的幾何尺寸會發(fā)生改變。換能器是超聲波清洗部分的主要組成。水射流和超聲波兩者互為補充，相互協(xié)作，達到自動實時清洗除污的目的。該裝置完全自動，進行實時清潔，清潔效果好，充分利用水下的水資源，無任何污染。實施方式2 在實施方式I的基礎(chǔ)上，用激光器和激光頭替換高壓海水泵和噴頭。本水下自動清潔罩主要由兩部分構(gòu)成激光清洗部分和超聲波清洗部分。激光具有強度高、聚焦性強、能量密度大、方向性好的特點，將激光光束集中到一個很小的區(qū)域中， 激光輻照待清洗物體表面至少可以產(chǎn)生三個方面的作用(I)激光脈沖的振動，即利用較高頻率的脈沖激光沖擊被清洗物的表面，光束轉(zhuǎn)變?yōu)槁暡ú南聦佑脖砻娣祷兀c入射波發(fā)生干涉，從而產(chǎn)生共振使污垢層或凝結(jié)物振動碎裂；(2)分子的光分解或相變，即在瞬間使污垢分子或使人為涂上的輔助液膜汽化、分解、蒸發(fā)或爆沸，使表面污垢松散并隨此作用脫離基底表面；(3)熱膨脹效應(yīng)，即利用基底與表面污染物對某一波長激光能量吸收系數(shù)的差別，使基底物質(zhì)與表面污物吸收能量而熱膨脹，克服基底對污染物的吸附力而脫落。這三種作用即為激光清洗技術(shù)的基礎(chǔ)。激光清洗可以有效的清除污物，并且不會損傷器物的表面，克服了高壓水射流清洗的不足。超聲波清洗屬物理清洗，由于超聲波與聲波一樣是一種疏密的振動波，在傳播過程中，介質(zhì)的壓力作交替變化。在負壓區(qū)域，液體中產(chǎn)生撕裂的力，并形成真空的氣泡。當(dāng)聲壓達到一定值時，氣泡迅速增長，在正壓區(qū)域氣泡由于受到壓力擠破滅、閉合。此時，液體間相互碰撞產(chǎn)生強大的沖擊波。雖然位移、速度都非常小，但加速度卻非常大，局部壓力可達幾千個大氣壓，這就是所謂的空化效應(yīng)。超聲波清洗，就是利用超聲“空化”效應(yīng)而產(chǎn)生的幾千個大氣壓的沖擊波干凈徹底的清洗掉物件表面的污垢，從而達到清洗目的。本水下自動清潔罩的激光清洗部分是由激光器提供能量產(chǎn)生激光束，經(jīng)過光束傳輸系統(tǒng)將激光束的空間形狀變得均勻，然后通過四個激光頭以適當(dāng)?shù)某叽缇劢褂陬A(yù)期的位置，并對待清潔表面進行掃描。其中激光器是最重要的組成部分，是激光加工的能量來源。
權(quán)利要求
1.水下自動清潔保護罩，其特征是包括防水殼體、保護罩透明片、超聲波發(fā)生器、換能器，保護罩透明片、超聲波發(fā)生器、換能器均安裝在防水殼體里，換能器固定在保護罩透明片上并連接超聲波發(fā)生器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水下自動清潔保護罩，其特征是還包括安裝在防水殼體里的高壓海水泵和噴頭，噴頭通過高壓膠管連接高壓海水泵，噴頭面向保護罩透明片放置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下自動清潔保護罩，其特征是所述的換能器和噴頭均有4個。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水下自動清潔保護罩，其特征是還包括安裝在防水殼體里的激光器和激光頭，激光頭連接激光器，激光頭面向保護罩透明片放置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水下自動清潔保護罩，其特征是所述的換能器和激光頭均有4個。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供水下自動清潔保護罩，包括防水殼體、保護罩透明片、超聲波發(fā)生器、換能器，保護罩透明片、超聲波發(fā)生器、換能器均安裝在防水殼體里，換能器固定在保護罩透明片上并連接超聲波發(fā)生器。本發(fā)明將激光清洗、水射流技術(shù)與超聲波技術(shù)結(jié)合起來，具有清洗效果好，清洗速度快，不傷害鏡頭，節(jié)約環(huán)保的特點。并在超聲振動下，可保持實時清潔，滿足移動載體的工作需要。
文檔編號B08B7/04GK102580952SQ20121005526
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者劉星, 劉朝杰, 孫霖, 徐賀, 沈義平, 薛開, 郭保騰 申請人:哈爾濱工程大學(xué)