镜头清洗系统、使用其的方法以及采煤机用摄像头装置

技术领域

本发明涉及采煤机用摄像头领域，具体涉及镜头清洗系统、使用其的方法以及采煤机用摄像头装置。

背景技术

目前，采煤机在井下作业时，需要使用摄像头拍摄现场工作面情况及状态并及时反馈给工作人员，而图像的拍摄效果会受到环境粉尘的影响，因此在传统技术中，采煤机会配备单镜头摄像头进行拍摄并通过人工清洗达到镜片除尘的效果。对于单镜头摄像头，其影像景深的灵活性不够且在拍摄状态时无法对其进行清洗，降低了拍摄的图像的精准性和效率。由于采煤工作面设备众多，体积功率极大，因此人工清洗摄像头不仅费时费力，而且严重威胁工作人员的人身安全，同时阻碍了工作面无人化、自动化的发展。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了镜头清洗系统、使用其的方法以及采煤机用摄像头装置，从而解决或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其它方面的问题中的一个或多个。

为了实现前述目的，本发明的第一方面提供了一种镜头清洗系统，其中，所述镜头清洗系统包括：

清洗仓，待清洗的镜头能够安装于所述清洗仓内，所述清洗仓具有用于为所述镜头提供光学通道的开口，在所述开口处设置有防护罩，所述防护罩用于打开以及关闭所述开口，所述清洗仓内设有高压喷头，所述喷头用于向所述镜头喷洒清洗介质从而清洁所述镜头；以及

清洗介质输送通道，所述清洗介质输送通道连通所述喷头。

在如前所述的镜头清洗系统中，可选地，所述镜头清洗系统包括并置的两个所述清洗仓，所述清洗介质输送通道能够切换向单个所述清洗仓提供清洗介质。

在如前所述的镜头清洗系统中，可选地，所述防护罩通过滑轨安装于所述开口处，所述防护罩能够受驱动在打开所述开口和关闭所述开口的位置之间滑动；或者

所述防护罩通过转轴安装于所述开口处，所述防护罩能够受驱动在打开所述开口和关闭所述开口的位置之间转动。

在如前所述的镜头清洗系统中，可选地，所述清洗介质输送通道包括连通至所述喷头的进气管以及连通至所述进气管的进水管。

在如前所述的镜头清洗系统中，可选地，所述进气管中包括：

过滤器，所述过滤器用于过滤进入所述进气管的空气；

加热器，所述加热器用于加热过滤后的空气；以及

压缩机，所述压缩机用于压缩加热后的空气，经过压缩的空气经过所述喷头清洁所述镜头，并且所述进水管在所述压缩机的下游接入到所述进气管。

在如前所述的镜头清洗系统中，可选地，所述进气管依次经过过滤室、加热室和压缩室，所述过滤器、所述加热器和所述压缩机分别设置于所述过滤室、所述加热室和所述压缩室内。

在如前所述的镜头清洗系统中，可选地，所述清洗仓内设有温度传感器，所述温度传感器设置在所述镜头处，并且所述进气管的出口处设有气压传感器，所述镜头清洗系统根据所述温度传感器的测量值控制所述加热器、根据所述气压传感器的测量值控制所述压缩机。

在如前所述的镜头清洗系统中，可选地，在所述清洗仓的底部设有排放孔，所述排放孔用于排出所述清洗介质。

为了实现前述目的，本公开的第二方面提供了一种如前述第一方面中任一项所述的镜头清洗系统的使用方法，其中，所述方法包括如下步骤：

步骤A：驱动所述防护罩关闭一个所述清洗仓的所述开口；

步骤B：开启所述清洗介质输送通道，在预定时间内使用所述清洗介质清洗所述清洗仓内的镜头；

步骤C：关闭所述清洗介质输送通道；以及

步骤D：驱动所述防护罩打开所述清洗仓的所述开口。

为了实现前述目的，本公开的第三方面提供了一种采煤机用摄像头装置，其中，所述摄像头装置具有并置的两个镜头，每个所述镜头安装于如前述第一方面中任一项所述的镜头清洗系统的一个清洗仓内。

本公开提供了镜头清洗系统、使用其的方法以及采煤机用摄像头装置，镜头粉尘积累过多将自动封闭清洗仓，通过对空气进行处理并将其与水混合为高压水雾从而对清洗仓内的镜头实现快速且强力的清洗，后续的烘干处理保证了镜头的拍摄效果，双镜头的设置允许交替清洗的进行，显著提高了镜头的工作效率，影像景深的灵活性提高且避免了人工清洗的危险性，同时为实现工作面无人化和自动化的实现提供了必要的准备。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1为本发明的一种镜头清洗系统的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明的一种镜头清洗系统的一个实施例中清洗仓的结构示意图；以及

图3为本发明的一种采煤机用摄像头装置的一个实施例的结构示意图。

附图标记：1-进水管；2-过滤室；3-过滤器；4-加热室；5-加热器；6-压缩室；7-压缩机；8-气压传感器；9-清洗仓；10-镜头；11-温度传感器；12-进水管；13-高压喷头；14-排放孔；15-防护罩；16-清洗介质输送通道；17-滑轨；18-镜头清洗系统；19-采煤机用摄像头装置；20-开口。

具体实施方式

参照附图和具体实施例，下面将以示例方式来说明本发明的镜头清洗系统、使用其的方法以及采煤机用摄像头装置的结构、组成、特点和优点等，然而所有描述不应用于对本发明形成任何限制。

此外，对于在本文提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本发明仍然允许在这些技术特征（或其等同物）之间继续进行任意组合或者删减而不存在任何的技术障碍，从而应当认为这些根据本发明的更多实施例也是在本文的记载范围之内。

还需要说明的是，术语 “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

图1为本发明的一种镜头清洗系统的一个实施例的结构示意图。在如图1所示的实施例中，所述镜头清洗系统18可以包括过滤室2、加热室4、压缩室6、清洗介质输送通道16和清洗仓9。清洗介质输送通道16包括连通至清洗仓9内的进气管1以及连通至所述进气管1的进水管12。从图中可以看出，空气从进气管1输入依次通过过滤室2、加热室4、压缩室6并于压缩机7下游处的进水管12中的介质混合进入清洗仓9，实现清洗介质对镜头10的清洗。

具体而言，所述过滤室2内安装有过滤器3，在该实施例中，空气通过过滤室2时被过滤器3所过滤而后进入加热室4，加热室4内安装有加热器5，过滤后的空气通过加热室4时被加热器5所加热而后进入压缩室6，压缩室6内安装有压缩机7，加热后的空气通过压缩室6时会被压缩机7所压缩。从图中可以看出，该压缩室6输出无杂质高温高压的空气与输送至进水管12出口处的液体混合形成高压液体雾，该高压液体雾可以实现镜头10的快速且强力清洗。

在图1的实施例中，由于工作环境的空气中粉尘污染严重，因此所述过滤器3可以是板式空气过滤器，该过滤器3由合成玻璃纤维组成，其容尘量大、使用周期长，可以有效实现空气的初效过滤。所述加热器5可以是功率为500w至1500w的电热丝，例如1000w。该加热器5不仅可以实现气体流的高温加热，而且速度快、操作简便。在其它可选的实施例中，加热器5也可以是不锈钢电加热管，该加热器5热响应快，控温精度高，综合热效率高，也可以实现气体流的高温加热。所述压缩机7可以是离心式压缩机，该压缩机7结构紧凑、尺寸小、重量轻且不需要庞大而笨重的基础件即可对空气进行强力压缩。

从图1的实施例中可以看出，在进气管1的出口处设置有气压传感器8，该气压传感器8可以测量通过此处的高压液体雾的气压，与此同时气压传感器8会反馈控制压缩室6的压缩机7将进气管1中的空气的气压调节至某一固定数值，在本实施例中，此数值可以是0.2Mpa至0.4Mpa，例如0.3Mpa。

从图1的实施例中还可以看出，所述高压清洗仓9中装有温度传感器11，经过了气压传感器8的高压液体雾进入清洗仓9后，该温度传感器11可以测量高压液体雾的温度，与此同时温度传感器11会反馈控制加热室4的加热器5将进气管1中的空气加热至某一固定温度，在本实施例中，此温度可以是30摄氏度至90摄氏度，例如60摄氏度。

在图1的实施例中，所述进水管12中的清洗介质可以是水，因此而形成的高压液体雾即为高压水雾，高压水雾可以对清洗仓9中的镜头10实现有效清洗。在其它可选的实施例中，进水管12中的清洗介质也可以选择与具体工作设备相匹配的液体介质。所述气压传感器8与温度传感器11可以具有防水且耐高温的功能，避免高压水雾与传感器表面相接触而形成的水滴干扰传感器的正常运行以及高压水雾的较高温度对传感器的不良影响。

图2为本发明的一种镜头清洗系统的一个实施例中清洗仓的结构示意图。在图2中，左侧为清洗仓9的正面剖视示意图，右侧为清洗仓9的侧面剖视示意图。从图2中可以看出，清洗仓9内可以有镜头10、温度传感器11、高压喷头13、排放孔14以及开口20，清洗仓9除一侧被防护罩15所覆盖外，其余均被金属壁所包围，防护罩15设置于用于给镜头10提供光学通道的开口20处，且该防护罩15可以根据粉尘堆积的情况打开和关闭该开口20，排放孔14设置在清洗仓7的底部且临近防护罩15的下端，镜头10固定在远离防护罩15一侧的清洗仓9内壁的中点处，温度传感器11设置在镜头10上方并与其紧贴且剩余接触面均与清洗仓9内空气相接触，高压喷头13与进气管1相连。开口20为镜头10提供光学通道，使得镜头10能够拍摄到目标范围。

具体而言，当所述高压液体雾从进气管1进入到清洗仓9内并且输送到高压喷头13处时，高压喷头13会将高压液体雾喷洒到镜头10上实现快速且强力的清洗，与此同时，喷洒出的高压液体雾会与镜头10上方的温度传感器11相接触，温度传感器11随即反馈控制加热室4的加热器5对进气管1中的空气的温度进行定量调节，以保证清洗过程中的高压液体雾的温度处于合适的数值，从而实现对镜头更有效的清洗，随着清洗的进行，清洗仓9内的气压会不断升高，为防止高气压对清洗介质的有效性、对进气管1中清洗介质的输送速度以及对镜头10本身的耐久性产生不利的影响，清洗仓9内设置有排放孔14并通过其排放清洗介质和降低气压。在本实施例中，排放孔14的直径可以是1毫米至3毫米，例如2毫米。

从图2中可以看出，清洗仓9内设置的高压喷头13可以是5个，5个高压喷头平均分布在清洗仓9的圆形内壁上，该种数量条件下已可以实现镜头10的有效清理，在其它可选的实施例中，高压喷头13的数量可以依据镜头10的易污染程度以及清洗仓9内部尺寸具体设置。在本实施例中，高压喷头13的直径可以是0.8毫米至1.2毫米，例如1毫米。清洗仓9内壁导热较强，温度传感器11可以设置在镜头10的上侧并与其紧贴，这可以精准的测量出清洗仓9内镜头10所承受的真实温度，同时克服了将温度传感器11设置在清洗仓9内壁所导致的测温不准确的缺陷。在其它可选的实施例中，温度传感器11可以悬挂在清洗仓9的内壁上，该温度传感器11仍然可以通过对清洗仓9内部空气温度的监测实现对加热器5有效的反馈控制。

在本实施例中，空气进入清洗介质输送通道的进气管1部分并进入过滤室2且进水管12开启，过滤器3过滤后的无杂质空气进入加热室4，加热器5加热后的空气进入压缩室6，压缩机7压缩后的高压空气与进水管输送的水混合形成高压水雾，该高压水雾的气压被进气管1的出口处的气压传感器8所监测，该气压传感器8反馈控制压缩室6的压缩机7将压缩室6内的空气压缩至0.2Mpa至0.4Mpa，例如0.3Mpa，所述高压水雾继续向清洗仓9推进，通过清洗介质输送通道16汇集在清洗仓9内部的高压喷头13内，该高压喷头13将该高压水雾喷洒到镜头10上，镜头10上的温度传感器11可以测量出该高压水雾的温度并随即反馈控制加热室4内的加热器5将加热室4内的空气温度加热至30摄氏度至90摄氏度，例如60摄氏度。

镜头10得到强力且快速的清洗，清洗介质会由排放孔14排出，与此同时进水管12关闭，高压喷头13将用高压干燥空气对镜头10进行二次清洗，烘干其表面水分。二次清洗结束后，镜头清洗系统18停止工作。

图3为本发明的一种采煤机用摄像头装置的一个实施例的结构示意图。在如图3所示的实施例中，采煤机壳体上可以有并置的两个镜头10及并置的清洗仓9，每个镜头10都安装于所述镜头清洗系统18的一个清洗仓9内，清洗仓9两侧可以有对称的滑轨17，清洗仓9前方可以设置有防护罩15，防护罩15被安装在滑轨上17并可以通过滑轨17上下移动从而能够受驱动在打开开口20和关闭开口20的位置之间滑动。

具体而言，当某个镜头10粉尘堆积过多时，对应的防护罩15会沿滑轨17落下并关闭对应的开口20，清洗仓9内的镜头10随即被清洗，当清洗完毕后，该防护罩15随即通过滑轨17移动至原有位置。在此过程中，另一个防护罩15始终保持原有位置，对应的开口20始终处于开启状态，对应的清洗仓9始终不工作，对应的镜头10始终保持工作状态。该种工作方式不仅可以实现镜头10的有效清洗，而且避免了时间不必要的浪费，提高了拍摄效率。在其它可选的实施例中，防护罩15可以通过转轴安装于清洗仓9的一侧，该防护罩15能够受驱动在打开开口20和关闭开口20的位置之间转动。当某个镜头10粉尘堆积过多时，对应的防护罩15会通过转轴将开口20关闭，清洗完毕后防护罩15再次通过转轴转到原有位置。

结合图3可以理解，当镜头10需要清洗时，清洗介质输送通道16可以切换至对应的清洗仓9中，该清洗介质输送通道16能够根据具体情况自由切换向单个所述清洗仓9提供清洗介质从而对镜头10进行高效清洗。在其它可选的实施例中，每一个清洗仓9都可以装备有一个对应的清洗介质输送通道16，这不仅可以实现被污染镜头10的及时清洗，而且可以避免因清洗介质输送通道发生故障所导致的无法清洗。

本公开还提供了一种所述镜头清洗系统18的使用方法：

步骤1：当某个镜头10粉尘堆积过多时，对应的防护罩15会沿滑轨17落下并关闭对应的开口20，镜头清洗系统18随即开启。

步骤2：空气进入清洗介质输送通道16的进气管1部分并进入过滤室2且与此同时进水管12开启，过滤器3过滤后的无杂质空气进入加热室4，加热器5加热后的空气进入压缩室6，压缩机7压缩后的高压空气与进水管12输送的水混合形成高压水雾。

步骤3：高压水雾的气压被进气管1出口处的气压传感器8所监测，该气压传感器8反馈控制压缩室6的压缩机7将压缩室6内的空气压缩至0.2Mpa至0.4Mpa，例如0.3Mpa。

步骤4：高压水雾继续向清洗仓9推进，通过清洗介质输送通道汇集在清洗仓内部的高压喷头13内，该高压喷头13将该高压水雾喷洒到镜头10上，镜头10上的温度传感器11可以测量出该高压水雾的温度并随即反馈控制加热室4内的加热器5将加热室内的空气温度加热至30摄氏度至90摄氏度，例如60摄氏度。

步骤5：镜头10得到强力且快速的清洗，清洗介质会由排放孔排出，与此同时进水管12关闭，高压喷头13将用高压干燥空气对镜头10进行二次清洗，烘干其表面水分。二次清洗结束后，清洗介质输送通道16关闭，镜头清洗系统18停止工作。

步骤6：当步骤2至步骤5在预定的时间进行完毕后，开口20打开，该防护罩15沿滑轨17上升至原有位置。

在上述步骤运行时，与该使用方法中所述镜头10对应的另一镜头10始终处于工作状态，该使用方法中所述镜头10经镜头清洗系统18清洗完毕后，对应的另一镜头10才开始清洗或是继续保持工作状态，该方法实现了双镜头的交替清洗。

综上所述，本公开提供了镜头清洗系统、使用其的方法以及采煤机用摄像头装置，镜头粉尘积累过多将自动封闭清洗仓，通过对空气进行处理并将其与水混合为高压水雾从而对清洗仓内的镜头实现快速且强力的清洗，后续的烘干处理保证了镜头的拍摄效果，双镜头的设置允许交替清洗的进行，显著提高了镜头的工作效率，影像景深的灵活性提高且避免了人工清洗的危险性，同时为实现工作面无人化和自动化的实现提供了必要的准备。

本发明涉及一种采煤机用摄像头监控方案，以及镜片自动除尘清洗装置，包括双镜头摄像头、镜片清洗仓、外部镜头防护罩及电机控制等。可代替人工清理摄像头视窗，增加工作效率，提高安全性。

本发明的摄像头监控方案可以由双镜头组成，可以获得更高的清晰度和色彩。双镜头还可以获得影像景深，产生立体视觉，更好的识别物体。另外，由于具备自动清理装置，在不影响摄像过程的情况下，仍然能够自动清理粉尘，保障镜头清晰度等。当镜头粉尘堆积过多时，防护罩沿滑轨落下，关闭清洗仓。清洗仓内有高压喷头，可清洗及干燥镜片。在此期间，摄像头一直工作，监控功能不会中断。两个交替清洗，保持了监控镜头清洁度，实现实时清晰监控功能。

本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明书中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施方式进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的范围内。