一种机械刷装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种机械刷装置及控制方法，其中，机械刷装置包括：动力输出单元，执行单元；所述动力输出单元设置有第一旋转输出端与第二旋转输出端；所述执行单元包括第一机械刷与第二机械刷；所述第一机械刷连接在所述第一旋转输出端上，所述第二机械刷连接在所述第二旋转输出端上；所述第一机械刷的旋转中心线与待擦拭的第一面平行，所述第二机械刷的旋转中心线与待擦拭的第二面垂直。本方案中的机械刷装置通过设置动力输出单元带动执行单元旋转的方式进行清洁，实现了对第一面与第二面的待擦拭区域的同时清理，且本方案的机械刷装置结构简单、体积小巧、利于减少成本，降低功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种机械刷装置及控制方法
本专利技术涉及清洁装置领域，特别涉及一种机械刷装置及控制方法。
技术介绍
水下传感与检测能够实时、快速、准确获取水体的化学、物理和生物特性，对环境保护、资源调查与海洋研究等具有重要的意义。光学方法以其非接触性和快速性的特点，成为了水下传感和检测的主要技术手段之一。长时间水下光学传感和检测能够以较高的时间分辨率获取水体中各种参数随时间的变化关系，实现对水体的长时间监测。水下光学传感与检测技术以光作为媒介去感知水体的信息，因此基于水下光学传感和检测的设备都会具有至少一个光学窗口，用于设备的防水密封和光线的自由出入。由于自然水体的复杂性，长时间在水下工作的仪器和设备，其与水体接触的表面，包括仪器的光学窗口，会逐渐被多种生物附着，从而影响和改变光线进出光学窗口的性质，会导致仪器性能降低，甚至无法正常工作。例如，光源窗口的生物附着会导致光源的照明性能持续下降，包括照明光强的衰减和空间分布的改变，甚至照明功能丧失；而用于收集光线的窗口会因生物附着导致探测性能下降，包括探测光信号的衰减和错误信息的引入。因此，为了延长光学传感与检测设备的水下正常工作时间，需要对其光学窗口进行防生物附着处理，以保证光学窗口长期使用后的清洁。目前较为常用的防生物附着措施大体可分为化学方法和物理方法两种。化学方法：通过向水体释放重金属离子、氯化物等有毒物质来抑制甚至杀死附着生物。具体的方法有：利用铜网包裹或铜片紧贴设备需要防附着的表面，从而提升该表面附近水体中铜离子浓度；例如HOBILabs公司的HydroShutter-HR利用电机带动铜片，周期性地贴在设备的平面光学窗口表面，铜片与光学窗口表面有一个微小的间隙，利用缓慢释出的铜离子防止光学窗口的生物附着。铜片在设备工作时，转离光学窗口；在设备休眠时，转向覆盖光学窗口；利用安装在设备防附着表面附近的电极电解海水产生氯化物，从而提升电极附近水体的氯化物浓度；利用有毒的防污涂料涂覆设备需要防附着的表面，随着与海水持续接触，涂料向局部水体持续缓慢释放有毒粒子，如有机锡的化合物。这些有毒物质在水体中积累到一定浓度后就会抑制或杀死附着生物，实现防生物附着。在上述化学方法中，涂料在光学波段一般不透明，会对进出的光线产生影响，难以应用到光学窗口防止生物附着。而在可用于光学窗口防生物附着的化学方法中，由于设备释放的有毒物质对环境不友好，会抑制或杀死附着生物和其它水下生物，因此对以水下生物作为检测目标的设备会产生不可预知的影响。物理方法：通过物理方法或物理清除减小或阻止附着生物的附着，实现防生物附着的目的。具体的方法有：利用250纳米波段深紫外光(UVC，UltravioletC)定期照射，破坏附着生物的遗传复制，抑制生物粘膜的形成，从而抑制生物附着速度；利用可剥落涂层受到一定压力自动脱落的特性，通过对水下设备涂覆可剥落涂层，当附着生物生长到一定数量或面积后，在重力作用下涂层自动脱落，从而阻止附着生物的大量生长；利用附着生物难以在低表面能的超疏水材料上附着和生长的特性，通过涂覆或电镀低表面能材料，如二氧化钛，增加生物附着和生长的难度，抑制附着速率；利用高压水流定期自动喷射冲刷，清理附着的生物，防止附着生物的大量生长；水下机械刷通过电机带动清洁刷自动定期擦拭设备指定表面，清理附着生物，抑制生物附着。在上述物理方法中，深紫外光(UVC)定期照射对吸附在光学窗口上的有机无机颗粒物无效，且其对生物附着抑制的效果有限，仍然难以满足设备长时间水下工作的要求；涂覆低表面能超疏水材料的方法中，表面疏水性质在一定工作时间后也很容易被水下环境因素改变，难以通过单独使用满足设备长时间水下工作的要求；高压水流喷射冲刷方法会极大增加水下设备的体积和功耗，在很多水下工作场景的使用并不方便；水下机械刷自动擦拭具有体积小、结构简单和能长期稳定工作的特点，能够较好的防止生物附着，目前在水下光学设备的生物防附着方面应用较广。例如，专利CN207057088U记载了一种水下视频摄像系统的镜头防污染装置，该装置采用电机带动清洁刷在一个平面上转动，从而对水下视频摄像机镜头和照明光源镜头进行清扫。其中两个镜头需要清洁的表面处于同一高度，清洁刷在两个镜头的正上方，紧贴镜头表面放置。但由于两个光学窗口需处于同一高度，不适用于不同平面和非平面型的光学窗口。再例如专利CN108592970A记载了一种组合式防生物附着系统及其制备方法，该系统采用旋转马达带动输出轴在平面内转动，轴上连接有紫外LED和毛刷，通过机械刷擦拭和紫外线辐照两种方式防止多个探测器的光学窗口的生物附着。但由于所有探测器的光学窗口都需处于同一高度，不适用于不同平面和非平面型的光学窗口。此外，Zebra-Tech公司的Hydro-Wiper是一个单独的产品，通过集成到需要清洁的光学设备上，实现光学窗口的清洁。Hydro-Wiper是通过电机带动毛刷在一个平面上旋转，安装时将机械刷紧贴着光学窗口安装，以达到窗口清洁的目的。但由于该产品只能清洁一个平面的光学窗口，不能同时清洁多个光学窗口，且无法满足清洁非平面型光学窗口需求。因此，目前解决水下光学窗口防生物附着的方法中，存在对环境不友好、影响传感设备检测、对生物附着抑制效果有限、无法长期稳定在水下工作、设备体积和功耗大等缺陷。而水下机械刷具有体积小、结构简单、清洁水平高、不污染环境和能长期稳定工作等特点，能够解决现有水下光学窗口防生物附着技术的不足。但是，由于目前的水下机械刷只局限于清洁平面型的光学窗口，无法解决圆环形光学窗口等非平面型光学窗口的生物附着问题，同时存在清洁效率低的问题。如能对这些缺点进行改进，将极大程度上解决光学窗口防生物附着的问题，提升水下传感与检测水平，对环境保护、资源调查与海洋研究等具有重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提出了一种机械刷装置及控制方法，实现了对不同待擦拭区域的同时清理，且本方案的机械刷装置结构简单、体积小巧、利于减少成本，降低功耗。本专利技术提出了以下具体的实施例：本专利技术实施例提出了一种机械刷装置，包括：动力输出单元，执行单元；所述动力输出单元设置有第一旋转输出端与第二旋转输出端；所述执行单元包括第一机械刷与第二机械刷；所述第一机械刷连接在所述第一旋转输出端上，所述第二机械刷连接在所述第二旋转输出端上；所述第一机械刷的旋转中心线与待擦拭的第一面平行，所述第二机械刷的旋转中心线与待擦拭的第二面垂直。具体的所述第一面包括：环形面；所述第二面包括：平面。以此通过第一机械刷清理环形面且基于第二机械刷清理平面，实现了对环形面与平面待擦拭区域的同时清理。在一个具体的实施例中，所述动力输出单元包括：驱动单元、传动单元；所述第一旋转输出端与所述第二旋转输出端设置在所述传动单元上；所述传动单元在所述驱动单元的旋转驱动下，实现所述第一旋转输出端与所述第二旋转输出端的旋转。通过驱动单元与传动单元实现了对第一机械刷与第二机械刷的驱动，利于第一机械刷与第二机械刷的清理工作。在一个具体的实施例中，所述动力输出单元包括：驱动单元、传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械刷装置，其特征在于，包括：动力输出单元，执行单元；所述动力输出单元设置有第一旋转输出端与第二旋转输出端；/n所述执行单元包括第一机械刷与第二机械刷；所述第一机械刷连接在所述第一旋转输出端上，所述第二机械刷连接在所述第二旋转输出端上；所述第一机械刷的旋转中心线与待擦拭的第一面平行，所述第二机械刷的旋转中心线与待擦拭的第二面垂直。/n

【技术特征摘要】
1.一种机械刷装置，其特征在于，包括：动力输出单元，执行单元；所述动力输出单元设置有第一旋转输出端与第二旋转输出端；
所述执行单元包括第一机械刷与第二机械刷；所述第一机械刷连接在所述第一旋转输出端上，所述第二机械刷连接在所述第二旋转输出端上；所述第一机械刷的旋转中心线与待擦拭的第一面平行，所述第二机械刷的旋转中心线与待擦拭的第二面垂直。


2.如权利要求1所述的一种机械刷装置，其特征在于，所述第一面包括：环形面；所述第二面包括：平面。


3.如权利要求1所述的一种机械刷装置，其特征在于，所述动力输出单元包括：驱动单元、传动单元；所述第一旋转输出端与所述第二旋转输出端设置在所述传动单元上；
所述传动单元在所述驱动单元的旋转驱动下，实现所述第一旋转输出端与所述第二旋转输出端的旋转。


4.如权利要求3所述的一种机械刷装置，其特征在于，所述驱动单元包括：电机、输出轴、定位器；所述输出轴的第一端与所述电机的输出端固定连接，所述输出轴的第二端固定连接所述传动单元的动力输入端；所述定位器套接在所述输出轴上。


5.如权利要求4所述的一种机械刷装置，其特征在于，所述驱动单元还包括：密封舱；
所述密封舱包括：轴盖、轴套、轴承盖、电机固定座、外壳和后盖；其中，所述轴承盖、所述轴套与所述轴盖依次套接在所述输出轴上，且所述轴盖与所述轴承盖分别固定在所述轴套的前后两侧，所述轴套与所述外壳的前部密封连接；所述电机固定座固定容纳所述电机，且与所述外壳内壁固定连接；所述外壳的后部密封连接所述后盖。


6.如权利要求4所述的一种机械刷装置，其特征在于，所述定位器包括：套接在所述输出轴上的定位盘、光电开关；其中，所述定位盘上设置有缺口；所述光电开关设置有光发射臂与光接收臂，所述定位盘在所述光发射臂与所述光接收臂之间旋转。


7.如权利要求6所述的一种机械刷装置，其特征在于，所述光电开关设置有两个，分别为第一光电开关与第二光电开关；
所述定位器，用于当检测到所述缺口位于两个光电开关之间时生成第一信号,当检测到所述缺口位于第一光电开关处时生成第二信号,当检测到所述缺口位于所述第二光电开关处时生成第三信号。


8.如权利要求3所述的一种机械刷装置，其特征在于，所述传动单元包括：齿轮组、齿轮箱；其中，所述齿轮组被设置在所述齿轮箱内；所述齿轮组的动力输入端连接所述驱动单元；所述齿轮组通过所述第一旋转输出端连接所述第一机械刷，且通过所述第二旋转输出端连接所述第二机械刷。


9.如权利要求8所述的一种机械刷装置，其特征在于，通过在所述齿轮箱内设置润滑脂进行密封。


10.如权利要求8所述的一种机械刷装置，其特征在于，所述齿轮组包括：输出齿轮、设置有所述第一旋转输出端的第一输出齿轮组、设置有所述第二旋转输出端的第二输出齿轮组；
所述输出齿轮在所述驱动单元的输出轴的驱动下，带动所述第一输出齿轮组及所述第二输出齿轮组。


11.如权利要求10所述的一种机械刷装置，其特征在于，所述第一输出齿轮组包括：第一从动齿轮；所述第二输出齿轮组包括：传动齿轮、第二从动齿轮、传动齿轮轴、机械刷轴；其中，所述传动齿轮的上部与下部均设置有齿部，所述传动齿轮的上部与下部通过所述传动齿轮轴实现固定连接；



所述输出齿轮分别与所述传动齿轮的上部和所述第一从动齿轮啮合；所述第一从动齿轮的端面固定连接所述第一机械刷；
所述传动齿轮的下部与所述第二从动齿轮啮合，所述第二从动齿轮固定连接所述机械刷轴的上端；所述机械刷轴的下端连接所述第二机械刷。


12.如权利要求11所述的一种机械刷装置，其特征在于，所述齿轮箱中设置有齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，陈良培，李军，刘鹏，李剑平，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，深圳市趣方科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44