岩石表面地衣激光清洗装置 |
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| 申请号 | CN202010474360.0 | 申请日 | 2020-05-29 | 公开(公告)号 | CN111570417A | 公开(公告)日 | 2020-08-25 |
| 申请人 | 济南大学; | 发明人 | 朱国栋; 王守仁; 成巍; 张明远; 任远; 李金坤; 杨冰冰; 时晓宇; 肖滕; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 岩石 表面地衣 激光清洗 装置，适用于坡度小于40度的公园景区内岩石表面的清理，所述岩石表面地衣激光清洗装置包括：行走底盘； 激光器 ，载于所述行走底盘，且该激光器包括安装在行走底盘车架前部下表面的第一激光头；车载 控制器 ，安装在所述行走底盘上，以控制激光器和行走底盘。基于本发明能够有效景区岩石表面地衣清除。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种岩石表面地衣激光清洗装置，适用于坡度小于40度的公园景区内岩石表面的清理，其特征在于，所述岩石表面地衣激光清洗装置包括： |
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| 说明书全文 | 岩石表面地衣激光清洗装置技术领域[0001] 本发明涉及一种用于岩石表面地衣清洗的激光清洗装置。 背景技术[0003] 地球是岩石圈星球，早期地球并没有土壤，从《植物学》（张彦文，周浓，华中科大大学出版社）中可知，地衣在土壤的形成过程中起到了一定的作用，在于生长在岩石表面的地衣，所分泌的多种地衣酸可腐蚀岩面，使岩石表面逐渐龟裂和破碎，加之自然的风化作用，逐渐在岩石表面形成了土壤层，为其他高等植物的生长创造了条件。因此，地衣常被称为“植物拓能者"或先锋植物”。 [0004] 当岩石或者石材成为景观、建筑物或者其他构筑物时，地衣酸的正面作用就变成了负面作用，例如公园中的景观、铺地石材等，尽管地衣生长的并不茂盛，但也足以对石材产生较大的影响，除了影响石材的表面质量外，还有可能导致石材开裂。 [0005] 当前对于地衣的清除方法比较有限，尤其是公园，在更多的时候并不把地衣当做有害植物，不仅如此，公园管理者甚至更希望地衣存在，而让地衣覆盖岩石，产生更好的装饰性作用。但地衣的危害性实质超出了大多数人的认识，某些公园景观，在不到10年就会产生比较严重的风化，这与地衣的致害作用直接相关。 [0006] 更为直观的，在一些建筑物中，例如住宅区，外墙装饰面也会滋生地衣，如果不做清洗，往往会造成外墙装饰变得斑斑驳驳，原本崭新的建筑很多在几年时间内，单纯从外观上看会显得比较陈旧。 [0007] 基于本发明实施例的激光清洗装置并不适于普通建筑物上地衣的清洗，而适用于相对低矮或者需要清洗表面坡度小于40度的场景，以住宅区为例仅用于本领域技术人员对地衣危害的认知，而对本发明不产生任何的限定作用。 发明内容[0009] 本发明的目的在于提供一种用于景区岩石表面地衣清除的激光清洗装置。 [0010] 本发明的实施例提供了一种岩石表面地衣激光清洗装置，适用于坡度小于40度的公园景区内岩石表面的清理，所述岩石表面地衣激光清洗装置包括：行走底盘； 激光器，载于所述行走底盘，且该激光器包括安装在行走底盘车架前部下表面的第一激光头； 车载控制器，安装在所述行走底盘上，以控制激光器和行走底盘。 [0011] 可选地，所述激光器还包括安装在行走底盘车架后部下表面的第二激光头。 [0013] 可选地，所述行走底盘具有仪器舱，所述激光器的本体和车载控制器安装在仪器舱内；所述压缩空气泵浦用于仪器舱内车载仪器的冷却； 相应地，所述出风口构成冷却风出口。 [0014] 可选地，在行走底盘车架中部或后部下表面设有吸尘口；相应地，行走底盘上安装有配接所述吸尘口的吸尘器。 [0015] 可选地，所述行走底盘具有仪器舱，所述激光器的本体和车载控制器安装在仪器舱内；提供用于对仪器舱内仪器进行冷却的冷却装置，该冷却装置的出风口位于行走底盘车架后部下侧。 [0016] 可选地，所述吸尘口位于所述出风口的前侧，且所述冷却装置所配风机构成吸尘器的吸尘风机。 [0018] 可选地，在行走底盘上设有CCD摄像头。 [0019] 可选地，所述行走底盘的行走轮为周向分布有尖齿的行走轮。 [0020] 相对于野外地衣比较茂盛的场合，公园景区内地衣更多的表现为初生态或者相对矮小的状态，从而能够为激光清洗装置所有效清洗。基于本发明实施例的岩石表面地衣激光清洗装置作为一种适用于新领域的激光清洗装置，其通过移动底盘载置激光器，在移动底盘车架下表面安装激光器的激光头，以对岩石表面的地衣产生清洗。清洗后的地衣更多的表现为死体，可以腐烂而为其他植物所吸收，不会产生额外的污染。附图说明 [0021] 图1为一实施例中岩石表面地衣激光清洗装置立体结构示意图。 [0022] 图2为一实施例中岩石表面地衣激光清洗装置仰视结构示意图。 具体实施方式[0024] 在本发明的实施中，岩石表面地衣激光清洗装置适用于初生态的地衣，初生态的地衣附着在岩石表面上，附着力较小，且个体较小，对激光清洗的抵抗力较弱。 [0025] 在本发明的实施例中，激光器4采用Er：YAG铒激光器，能够产生波长为2940nm的红外激光，热效应比较强，能够对地衣及岩石表面的尘壳产生快速的加热，使尘壳连同地衣崩开。 [0026] 此外，上述2940nm波长的红外激光对植物的细胞壁能够产生破坏，使真菌和苔藓的活性大为降低或者直接灭杀，即便是清洗后的物料仍然留存在原地，也会变成有机肥料，不影响周围生态。且与岩石间的脱离，使其能够为风等外媒所带走，保持岩石表面的相对干净。 [0027] 受限于行走底盘的爬坡能力，在本发明的实施例中岩石表面地衣激光清洗装置适用于坡度小于40度的公园景区内岩石表面的清理，图1和图2中采用齿形轮，也在于如此可以提高其岩石表面地衣激光清洗装置。 [0028] 对于行走底盘，可以采用自动控制的方式，构造为行走机器人，匹配机器人的一般属性，可以为其配置例如避障装置，测距装置等传感器，以利于行走底盘的自主移动和清理，这在例如扫地机器人中已经较为成熟。 [0029] 行走底盘在图1和图2中采用轮式底盘，轮式底盘相对于履带式底盘而言比较灵活，方便自主控制。 [0030] 在一些实施例中，可以采用人工遥控的方式由人工来操作行走底盘的行走，为此，配置遥控行走底盘所需要的元器件，例如遥控器和安装在行走底盘上的接收端，这种遥控属于机械领域的一般常识，在此不再赘述。 [0031] 在图1所示的结构中，激光器4示意性的安装在行走底盘的车架6上，一般而言，激光器4自身具有壳体，在本发明的实施例中，于车架6上设置独立的舱室，以用于安装相对脆弱的设备，例如激光器的本体。该舱室称为仪器舱。 [0032] 图2中，激光头1安装在车架6的前部下侧，图2是一实施例的相关结构，在其他的一些实施例中，激光头1的设置位置可以有多处，为加以区分设置在不同位置的激光头1，将位于车架6前部下表面的激光头1称为第一激光头。 [0033] 关于激光头1优选为能够输出矩形光斑的激光头1，图中，激光头1横列在车架的横向，大致与车架6的宽度相当，在一些实施例中，每一位置的激光头1可以有多个，以减轻激光整形的负担。 [0034] 一般而言，激光器1输出的激光光斑为圆形光斑，可以通过整形获得矩形光斑，如果矩形光斑的长宽比比较大，势必会增加激光整形装置的负担，为此，为了减轻激光整形装置的负担，如图2所示的激光头1可以由若干个能够独立输出激光的矩形激光头在车架6横向阵列而成。 [0035] 对于车载控制器而言，如果只是简单地行走和激光器的开启，控制点非常少，对车载控制器的要求较低。如果需要车载控制器自主控制行走底盘行走，对车载控制器的控制要求相对较高。相对而言，单体行走底盘的控制仍然属于机械领域比较简单的控制，并且这类控制已经非常成熟，在此不再赘述。 [0036] 车载控制器以及所适配的线路板在本发明的实施例中也安装在前述的仪器舱内。 [0037] 区别于图2所示的仅在车架6前部设置激光头1的实施例，在一些实施例中，还可以分配一个或一组激光头1到车架6的后部，位于车架6后部下表面的激光头1称为第二激光头。 [0038] 关于激光清洗，其原理更多的是利用光物理反应，使污染物吸收较大能量，使部分物料变成等离子体，而产生较强的冲击波，从而将污染物击碎。对于本发明而言，如前所述，其工作对象除了地衣本身外，还有岩石上的尘壳，尘壳破碎有利于地衣的清除，而地衣本身也会遭到热积累破坏。 [0039] 单个或单组激光头1的破坏力相对有限，而有些地方地衣相对丰茂，因此第一激光头清理一遍后，再使用第二激光头接续清理，可以获得更佳的清理效果。 [0040] 进一步地，在行走底盘车架中部下表面设有出风口，如图2中所示的散热风口11，以将第一激光头清洗下来的物料吹走。尽管部分污物和地衣直接被破坏清走，但由于会有一部分被清理掉的物料留存在原地，通过出风口吹出的风将物料吹走，有利于接续清理的第二激光头清理。 [0041] 相应地，提供压缩空气泵浦，以输出连接所述出风口。 [0042] 在优选的实施例中，如前所述，所述行走底盘具有仪器舱，所述激光器的本体和车载控制器安装在仪器舱内。 [0043] 进一步地，所述压缩空气泵浦用于仪器舱内车载仪器的冷却；相应地，所述出风口构成冷却风出口。 [0044] 基于上述结构，相当于复用了压缩空气泵浦，既用于车载仪器的冷却，也用作将激光头1清理掉的物料吹走。并且流经冷却对象后，气体温度会升高，更加有利于污物的清除。 [0045] 在一些实施例中，如图2所示，在行走底盘车架中部或后部下表面设有吸尘口10，将地衣、灰尘等清走，避免还有活性的地衣在撒落地继续存活。 [0046] 相应地，行走底盘上安装有配接所述吸尘口的吸尘器。 [0047] 进一步优选地，所述行走底盘具有仪器舱，所述激光器4的本体和车载控制器安装在仪器舱内；提供用于对仪器舱内仪器进行冷却的冷却装置，该冷却装置的出风口位于行走底盘车架后部下侧。 [0048] 加以适配的，所述吸尘口10位于所述出风口的前侧，且所述冷却装置所配风机构成吸尘器的吸尘风机。整体而言，复用冷却风机或者说复用吸尘风机，可以减少设备配置量。 [0049] 此外，吸尘风机所吸物料经过吸尘器尘袋的阻隔，仍然是洁净的气体，可以用于设备的冷却。 [0050] 前述的尘袋可以定期清理。 [0051] 在一些实施例中，在行走底盘上设有CCD（Charge Coupled Device)，电荷藕合器件图像传感器）摄像头9，以方便遥控端人员对现场工况的监测，以控制例如行走底盘的行进速度。 [0052] 在前述的内容中指出，行走轮可以配置成具有尖齿形结构的行走轮，以提高爬坡能力，图1中，前轮2和后轮7均可以配置成驱动轮，其中前轮2为转向轮。在一些实施例中，后轮也可以配置成转向轮，整体上配置为四轮双转向底盘。 |
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