用于高大圆立柱的自适应表面清洁装置及其使用方法

1.一种用于高大圆立柱的自适应表面清洁装置，其特征在于：包括车辆（7）和控制器（2），车辆（7）上安装有至少一套旋转清洁组件（1）、支撑组件（3）、电源模块（4）、升降台（5）和测距模块（6），支撑组件固定安装在升降台（5）上，旋转清洁组件（1）安装在支撑组件的旋转支撑杆（3-2）上；测距模块（6）安装在支撑组件（3）的测距安装杆（3-3）上；所述旋转清洁组件（1）包括清洁单元（1-1）和旋转单元（1-2），清洁单元（1-1）滑动设置在旋转单元（1-2）的旋转底板（1-2-1）上，旋转组件（1-2）的旋转轨道板（1-2-2）包括两个对称设置的半圆环轨道板，半圆环轨道板固定在支撑组件（3）的旋转支撑杆（3-2）上；测距模块（6）与控制器的输入端连接，清洁单元的步进电机Ⅰ（1-1-1）、旋转单元（1-2）的步进电机Ⅱ（1-2-3）和升降台（5）与控制器的输出端连接，电源模块（4）为清洁单元的激光器（1-1-2）、步进电机Ⅰ（1-1-
1）、步进电机Ⅱ（1-2-3）、升降台（5）和测距模块（6）供电；所述旋转单元（1-2）包括旋转底板（1-2-1）、旋转轨道板（1-2-2）、步进电机Ⅱ（1-2-3）和齿轮Ⅱ（1-2-4），在旋转底板（1-2-1）的下端面设置有滚轮（1-2-1-1），滚轮（1-2-1-1）与旋转轨道板（1-2-2）上的轨道槽（1-2-2-
1）相匹配，将旋转底板（1-2-1）滚动设置在旋转轨道板（1-2-2）上，所述旋转轨道板（1-2-2）包括两个对称设置的半圆环轨道板，在每个半圆环轨道板的上端面均滑动安装有一旋转底板（1-2-1）；在每个半圆环轨道板的下端面设置有齿轮齿条Ⅱ（1-2-2-4），齿轮齿条Ⅱ（1-2-
2-4）与齿轮Ⅱ（1-2-4）相啮合，齿轮Ⅱ（1-2-4）安装在步进电机Ⅱ（1-2-3）的输出轴上，步进电机Ⅱ（1-2-3）安装在旋转底板（1-2-1）侧端。
2.根据权利要求1所述的用于高大圆立柱的自适应表面清洁装置，其特征在于：所述清洁单元（1-1）包括步进电机Ⅰ（1-1-1）、激光器（1-1-2）、齿轮Ⅰ（1-1-3）、轨道板（1-1-4）和移动板（1-1-5），步进电机Ⅰ（1-1-1）竖直安装在旋转单元的旋转底板（1-2-1）上，且步进电机Ⅰ（1-1-1）的输出轴上安装有齿轮Ⅰ（1-1-3）；轨道板（1-1-4）固定在旋转底板（1-2-1）上且在轨道板（1-1-4）上设置有直线导轨，移动板（1-1-5）下端设置有轨道槽（1-1-5-1），并通过轨道槽（1-1-5-1）滑动设置在轨道板（1-1-4）上，且在移动板（1-1-5）的侧端设置有齿轮齿条Ⅰ（1-1-5-2），齿轮齿条Ⅰ（1-1-5-2）与齿轮Ⅰ（1-1-3）相啮合。
3.根据权利要求1或2所述的用于高大圆立柱的自适应表面清洁装置，其特征在于：所述旋转底板（1-2-1）的侧端对称设置有导直板（1-2-5），导直板（1-2-5）内设置有导向轮（1-
2-6），导向轮（1-2-6）与旋转轨道板（1-2-2）的导向槽（1-2-2-2）相配合，起定向移动作用。
4.根据权利要求1所述的用于高大圆立柱的自适应表面清洁装置，其特征在于：所述支撑组件（3）包括支撑架（3-1）和两个对称设置的旋转支撑杆（3-2），支撑架（3-1）固定在升降台（5）上，旋转支撑杆（3-2）通过铰轴铰接在支撑架（3-1）上并绕铰轴转动，半圆环轨道板（1-2-2-3）固定在旋转支撑杆（3-2）上，且在旋转支撑杆（3-2）上设置有测距安装杆（3-3）。
5.根据权利要求1或2或4任意所述的一种用于高大圆立柱的自适应表面清洁装置，其特征在于，使用方法如下：当圆立柱需要进行表面清洁时，将车辆（7）的尾部正对着圆立柱，扳动旋转支撑杆（3-2）使两个半圆环轨道板相互远离，套住并调整圆立柱处于两个半圆环轨道板的中央后再次扳动旋转支撑杆（3-2）使两个半圆环轨道板相互靠近并通过螺栓固定；从底部开始向上进行激光表面清洁，测距模块（6）时刻检测距离圆立柱的距离，并将检测信号传输至控制器（2）内，控制器（2）进行处理后发送相应命令给步进电机Ⅰ（1-1-2），步进电机Ⅰ（1-1-2）带动移动板（1-1-5）在轨道板（1-1-4）上前后移动，调节激光器（1-1-2）距离圆立柱的距离；步进电机Ⅱ（1-2-2）带动旋转底板在半圆环轨道板上转动，激光器（1-1-
2）随着一起转动，在转动过程中对圆立柱进行激光清洁，当圆立柱清洁一圈结束后，控制器控制升降台上升一定距离，上升达到设置高度时，步进电机Ⅱ（1-2-3）带动旋转底板在半圆环轨道板上反向转动，激光器（1-1-2）沿着原来的运动方向再进行逆向表面清洁处理，直至整个圆立柱的外表面清洁过程结束。

用于高大圆立柱的自适应表面清洁装置及其使用方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于机械电子工程技术领域，具体涉及一种用于高大圆立柱的自适应表面清洁装置及其使用方法。\n背景技术\n[0002] 目前，室外各种高大圆立柱受室外大气湿度较大，昼液温差大，还有室外大气灰尘多，某些区域中还含有含硫等腐蚀性气体，因此高大圆立柱在室外环境中极易锈蚀，即使刷了保护油漆的圆形立柱，经长时间暴露室外，也会进行开裂和脱落。当前对各种高大圆立柱外表面的锈蚀和表面开裂油漆等的清洁工作，大部分仍需靠搭脚手架和工人手工打磨操作来完成，效率极低，而且存在较大安全隐患，表面的手工打磨质量较差，均匀一致性也很难保证，影响对圆立柱的二次表面防锈和涂漆作业。\n发明内容\n[0003] 本发明要解决的现有圆立柱清洁人工打磨打磨质量差，效率低，且安全隐患高等技术问题，从而提供一种结构实现简单、自动化程度高、操作灵活、能够适应一定直径范围内直径变化的一种用于高大圆立柱的自适应表面清洁装置及其使用方法。\n[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：\n[0005] 一种用于高大圆立柱的自适应表面清洁装置，包括车辆和控制器，车辆上安装有至少一套旋转清洁组件、支撑组件、电源模块、升降台和测距模块，支撑组件固定安装在升降台上，旋转清洁组件安装在支撑组件的支撑杆上；测距模块安装在支撑组件的测距安装杆上；所述旋转清洁组件包括清洁单元和旋转单元，清洁单元滑动设置在旋转单元的旋转底板上，旋转单元的旋转轨道板包括两个对称设置的半圆环轨道板，半圆环轨道板固定在支撑组件的旋转支撑杆上；测距模块与控制器的输入端连接，清洁单元的步进电机Ⅰ、旋转单元的步进电机Ⅱ和升降台与控制器的输出端连接，电源模块为清洁单元的激光器、步进电机Ⅰ、步进电机Ⅱ、升降台和测距模块供电。\n[0006] 所述清洁单元包括步进电机Ⅰ、激光器、齿轮Ⅰ、轨道板和移动板，步进电机Ⅰ竖直安装在旋转单元的旋转底板上，且步进电机Ⅰ的输出轴上安装有齿轮Ⅰ；轨道板固定在旋转底板上且在轨道板上设置有直线导轨，移动板下端设置有轨道槽，并通过轨道槽滑动设置在轨道板上，且在移动板的侧端设置有齿轮齿条Ⅰ，齿轮齿条Ⅰ与齿轮Ⅰ相啮合。\n[0007] 所述旋转单元包括旋转底板、旋转轨道板、步进电机Ⅱ和齿轮Ⅱ，在旋转底板的下端面设置有滚轮，滚轮与旋转轨道板上的轨道槽相匹配，将旋转底板滚动设置在旋转轨道板上，所述旋转轨道板包括两个对称设置的半圆环轨道板，在每个半圆环轨道板的上端面均滑动安装有一旋转底板；在每个半圆环轨道板的下端面设置有齿轮齿条Ⅱ，齿轮齿条Ⅱ与齿轮Ⅱ相啮合，齿轮Ⅱ安装在步进电机Ⅱ的输出轴上，步进电机Ⅱ安装在旋转底板侧端。\n[0008] 所述旋转底板的侧端对称设置有导直板，导直板内设置有导向轮，导向轮与旋转轨道板的导向槽相配合。\n[0009] 所述支撑组件包括支撑架和两个对称设置的旋转支撑杆，支撑架固定在升降台上，旋转支撑杆通过铰轴铰接在支撑架上并绕铰轴转动，半圆环轨道板固定在旋转支撑杆上，且在旋转支撑杆上设置有测距安装杆。\n[0010] 一种用于高大圆立柱的自适应表面清洁装置，使用方法如下：当圆立柱需要进行表面清洁时，将车辆的尾部正对着圆立柱，扳动旋转支撑杆使两个半圆环轨道板相互远离，套住并调整圆立柱处于两个半圆环轨道板的中央后再次扳动旋转支撑杆使两个半圆环轨道板相互靠近并通过螺栓固定；从底部开始向上进行激光表面清洁，测距模块时刻检测距离圆立柱的距离，并将检测信号传输至控制器内，控制器进行处理后发送相应命令给步进电机Ⅰ，步进电机Ⅰ带动移动板在轨道板上前后移动，调节激光器距离圆立柱的距离；步进电机Ⅱ带动旋转底板在半圆环轨道板上转动，激光器随着一起转动，在转动过程中对圆立柱进行激光清洁，当圆立柱清洁一圈结束后，控制器控制升降台上升一定距离，上升达到设置高度时，步进电机Ⅱ带动旋转底板在半圆环轨道板上反向转动，激光器沿着原来的运动方向再进行逆向表面清洁处理，直至整个圆立柱的外表面清洁过程结束。\n[0011] 本发明所采用的升降台是液压式自动升降台，它是在控制器的作用下间歇性上升运动，当在激光器在完成圆立柱一圈的表面清洁之后，自动上升一定的距离后停止，待下一个圆周清洁过程结束后再上升特定的距离，有效保证了圆立柱整个表面的清洁。\n[0012] 本发明采用的开合式半圆环轨道板结构，能对不同直径或直径变化的圆立柱进行自适应表面清洁，作业效率高，自动化程度高。在半圆环轨道板的下端面布置齿轮齿条Ⅱ，齿轮齿条Ⅱ与步进电机Ⅱ的齿轮Ⅱ相啮合，控制器控制步进电机Ⅱ的正反转，旋转底板随齿轮Ⅱ的转动实现在半圆环轨道板上的滑动，进而实现激光器对圆立柱的清洁工作，且测距模块检测距离圆立柱的距离，并通过控制器控制步进电机Ⅰ的正反转，实现激光器距离圆立柱的距离，以达到最优的清洁距离。本发明结构实现简单，安装操作方便灵活，可实现对不同直径或直径变化的高大圆立柱实现表面清洁作业，可以大大提升对表面清洁作业的效率和质量。由于激光器采用固体高频高能量激光清洁头，可以对锈蚀和油漆进行一次性清洁，其作业效率高，去除清洁效果好，是用于各类表面清洁处理的理想手段。\n附图说明\n[0013] 图1为本发明的结构示意图。\n[0014] 图2为本发明旋转清洁组件和支撑组件的装配示意图。\n[0015] 图3为本发明旋转清洁组件的结构示意图一。\n[0016] 图4为本发明旋转清洁组件的结构示意图二。\n[0017] 图5为本发明旋转清洁组件的结构示意图三。\n[0018] 图6为本发明旋转轨道板的结构示意图。\n[0019] 图7为本发明旋转支撑杆的结构示意图。\n具体实施方式\n[0020] 如图1-7所示，一种用于高大圆立柱的自适应表面清洁装置，包括车辆7和控制器\n2，车辆7上安装有至少一套旋转清洁组件1、支撑组件3、电源模块4、升降台5和测距模块6，支撑组件固定安装在升降台5上，旋转清洁组件1安装在支撑组件的支撑杆3-2上；测距模块\n6安装在支撑组件3的测距安装杆3-3上；所述旋转清洁组件1包括清洁单元1-1和旋转单元\n1-2，清洁单元1-1滑动设置在旋转单元1-2的旋转底板1-2-1上，旋转单元1-2的旋转轨道板\n1-2-2包括两个对称设置的半圆环轨道板，半圆环轨道板固定在支撑组件3的旋转支撑杆3-\n2上；测距模块6与控制器的输入端连接，清洁单元的步进电机Ⅰ1-1-1、旋转单元1-2的步进电机Ⅱ1-2-3和升降台5与控制器的输出端连接，电源模块4为清洁单元的激光器1-1-2、步进电机Ⅰ1-1-1、步进电机Ⅱ1-2-3、升降台5和测距模块6供电。\n[0021] 具体地，所述清洁单元1-1包括步进电机Ⅰ1-1-1、激光器1-1-2、齿轮Ⅰ1-1-3、轨道板1-1-4和移动板1-1-5，步进电机Ⅰ1-1-1竖直安装在旋转单元的旋转底板1-2-1上，且步进电机Ⅰ1-1-1的输出轴上安装有齿轮Ⅰ1-1-3；轨道板1-1-4固定在旋转底板1-2-1上且在轨道板1-1-4上设置有直线导轨，移动板1-1-5下端设置有轨道槽1-1-5-1，并通过轨道槽1-1-5-\n1滑动设置在轨道板1-1-4上，且在移动板1-1-5的侧端设置有齿轮齿条Ⅰ1-1-5-2，齿轮齿条Ⅰ1-1-5-2与齿轮Ⅰ1-1-3相啮合。\n[0022] 所述旋转单元1-2包括旋转底板1-2-1、旋转轨道板1-2-2、步进电机Ⅱ1-2-3和齿轮Ⅱ1-2-4，在旋转底板1-2-1的下端面设置有滚轮1-2-1-1，滚轮1-2-1-1与旋转轨道板1-\n2-2上的轨道槽1-2-2-1相匹配，将旋转底板1-2-1滚动设置在旋转轨道板1-2-2上，所述旋转轨道板1-2-2包括两个对称设置的半圆环轨道板，在每个半圆环轨道板的上端面均滑动安装有一旋转底板1-2-1；在每个半圆环轨道板的下端面设置有齿轮齿条Ⅱ1-2-2-4，齿轮齿条Ⅱ1-2-2-4与齿轮Ⅱ1-2-4相啮合，齿轮Ⅱ1-2-4安装在步进电机Ⅱ1-2-3的输出轴上，步进电机Ⅱ1-2-3安装在旋转底板1-2-1侧端。\n[0023] 为了确保转动完成，所述旋转底板1-2-1的侧端对称设置有导直板1-2-5，导直板\n1-2-5内设置有导向轮1-2-6，导向轮1-2-6与旋转轨道板1-2-2的导向槽1-2-2-2相配合。\n[0024] 所述支撑组件3包括支撑架3-1和两个对称设置的旋转支撑杆3-2，支撑架3-1固定在升降台5上，旋转支撑杆3-2通过铰轴铰接在支撑架3-1上并绕铰轴转动，半圆环轨道板1-\n2-2-3固定在旋转支撑杆3-2上，且在旋转支撑杆3-2上设置有测距安装杆3-3。\n[0025] 一种用于高大圆立柱的自适应表面清洁装置，使用方法如下：当圆立柱需要进行表面清洁时，将车辆7的尾部正对着圆立柱，扳动旋转支撑杆3-2使两个半圆环轨道板相互远离，套住并调整圆立柱处于两个半圆环轨道板的中央后再次扳动旋转支撑杆3-2使两个半圆环轨道板相互靠近并通过螺栓固定；从底部开始向上进行激光表面清洁，测距模块6时刻检测距离圆立柱的距离，并将检测信号传输至控制器内，控制器进行处理后发送相应命令给步进电机Ⅰ1-1-1，步进电机Ⅰ1-1-1带动移动板1-1-5在轨道板1-1-4上前后移动，调节激光器1-1-2距离圆立柱的距离；步进电机Ⅱ1-2-3带动旋转底板在半圆环轨道板上转动，激光器1-1-2随着一起转动，在转动过程中对圆立柱进行激光清洁，当圆立柱清洁一圈结束后，控制器控制升降台上升一定距离，上升达到设置高度时，步进电机Ⅱ1-2-3带动旋转底板在半圆环轨道板上反向转动，激光器1-1-2沿着原来的运动方向再进行逆向表面清洁处理，直至整个圆立柱的外表面清洁过程结束。\n[0026] 本发明的清洁速度可达20平方/小时，可对圆立柱表面油漆和锈蚀等进行一次性去除清洁，圆立柱钢性基体不受任何损伤。\n[0027] 在本发明中，所述激光器是固体高频高能量激光，用于材料表面油漆、锈、积碳、油污等污染物表面去除，可以替代传统酸洗、喷丸和超声等表面清洗方法，效率极高。电源模块4主要给装置中各类部件进行供电，采用该电源与车载电瓶相接的设计，防止系统工作过程中工作电源中断的情况。