CN110067964A - 一种水陆两栖管道机器人用照明装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水陆两栖管道机器人用照明装置及控制方法，其属于机器人管道照明领域；包括：照明单元和水密接头；所述照明单元包括防水外壳，在防水外壳的出光端设有透镜，所述防水外壳内设有传感器模块、通信模块、电源板、LED芯片，所述LED芯片与电源板相连，所述电源板通过通信模块与传感器模块相连，所述通信模块、电源板均与水密接头相连。本申请的装置及控制方法，解决了现有技术中的照明装置工作环境适应能力小、不可遥控、不具有自检功能、使用水密接头过多等缺点。

Description

一种水陆两栖管道机器人用照明装置及控制方法
技术领域
本发明属于管道机器人照明领域，具体说是一种水陆两栖管道机器人用照明装置及控制方法。
背景技术
管道机器人是一种在管道中工作的特种机器人，管道机器人在管道中行走及作业由工作人员遥控操作完成，工作人员通过架设在机器人上的摄像头进行观察管道中的环境，才能对机器人下达行走指令控制其行走方向，机器人处于管道中，没有自然的照明光源，因此，管道机器人一般携带照明装置，并且为了全方位多角度的观察管道机器人周围环境，管道机器人一般携带多个照明装置分别照亮不同方向。管道机器人所工作的环境可能是没有水的干燥管道、半浸没状态的有水管道、全部浸没在水下的管道，并且这几种情况会在执行一次任务时随着机器人在管道中行进交替出现，这样的工作环境就要求管道机器人以及其携带的照明装置具有水陆两栖环境的适应能力，即可以在没有水的干燥环境中行进，又可以工作在半浸没以及全浸没水下的环境中工作。
现有的照明装置，一般仅能工作在干燥环境中，不具有水下密封能力，或者仅能浸没在水下环境里靠环境中的水进行冷却才能长时间稳定工作，或者能够在水陆两栖环境下工作但灯具功率低亮度不够。
现有的潜水照明装置，一般通过机械开关手动控制，或者通过控制照明装置的供电电源进行开关控制，无法遥控控制照明装置的开关，也无法遥控控制照明装置的亮度。
现有的潜水照明装置，不具有自检功能，如果照明装置在使用的过程中损坏，地面控制端并不知道照明装置损坏以及损坏的原因。
现有的潜水照明装置，每个照明装置使用一个独立水密接头与主机密封舱进行连接，这样主机可以通过控制这一专用线路的电源来控制照明装置的开关，携带多个照明装置就需要使用多个水密接头，但是水密接头比较昂贵，因此这种方案成本较高。照明装置使用水密接头数量多，主机密封舱相应需要安装水密接头的开孔就多，导致主机密封舱漏水的风险增加。
发明内容
为解决现有技术存在上述问题，本申请提供一种水陆两栖管道机器人用照明装置及控制方法，解决了现有技术中的照明装置工作环境适应能力小、不可遥控、不具有自检功能、使用水密接头过多等缺点。
为实现上述目的，本申请的第一种技术方案为：一种水陆两栖管道机器人用照明装置，包括：照明单元和水密接头；所述照明单元包括防水外壳，在防水外壳的出光端设有透镜，所述防水外壳内设有传感器模块、通信模块、电源板、LED芯片，所述LED芯片与电源板相连，所述电源板通过通信模块与传感器模块相连，所述通信模块、电源板均与水密接头相连。
进一步的，当照明单元大于1个时，本申请还包括防水接线盒；所述防水接线盒内设有电源线a、电源线b、CAN总线a和CAN总线b，每个照明单元中的电源板均与电源线a、电源线b相连，每个照明单元中的通信模块均与CAN总线a、CAN总线b相连，所述电源线a、电源线b、CAN总线a和CAN总线b均与水密接头相连。
进一步的，所述传感器模块包括温度传感器和感光传感器，温度传感器用来采集光源温度，感光传感器用来采集光源是否发光，传感器模块所采集的信息，通过通信模块上传给机器人主机，机器人主机还通过通信模块下达控制指令给照明单元，控制电源板给LED芯片供电。
进一步的，所述电源板为恒流型LED芯片驱动板，电源板通过PWM技术(PWM技术：脉冲宽度调制技术，通过调节LED电源的脉冲占空比，从而对LED进行亮度调节的技术)对LED芯片进行调光控制。
进一步的，所述电源线a、电源线b、CAN总线a和CAN总线b形成一条复合线缆，采用并联端子排压紧接线端子后，防水接线盒内部灌密封胶。
本申请的第二种技术方案为：一种水陆两栖管道机器人用照明装置控制方法，具体包括如下步骤：
S1：每个照明单元被设定有唯一的ID，机器人主机通过CAN总线和通信模块下发广播指令；
S2：各照明单元通过通信模块回复自身的ID给机器人主机，此时机器人主机通过下达含有ID的指令独立控制任一照明单元；
S3：机器人主机下达对应ID的指令，使照明单元根据工况分别执行亮、灭、调光亮度的指令；
S4：各照明单元上传含有ID的信息给机器人主机，信息中含有光源温度、光源是否发光的数据字节。
进一步的，光源的极限工作温度设置在各单元的通信模块中，当光源温度高于极限工作温度，上传含有自身ID的过热报警信息给机器人主机，通信模块控制电源板自动调低自身光源亮度。
进一步的，感光传感器用来采集光源是否发光，如果检测到光源未发光，则说明照明单元出现故障，且把故障信息上传至机器人主机。
本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：
1.适应范围广，水陆两栖都可使用。
2.可遥控，并且可以调光，亮度高。
3.具有自检功能，机器人主机可以了解照明单元工作情况及芯片温度。
4.可根据实际情况灵活增加照明单元的数量。
5.多个照明单元统一通过1个水密接头与主机密封舱连接，节约成本，降低主机密封舱漏水的风险。
附图说明
图1为本申请的实施例1结构框图；
图2为本申请的实施例2结构框图；
图3为本申请的实施例3控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：以此为例对本申请做进一步的描述说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种水陆两栖管道机器人用照明装置，包括：照明单元和水密接头；所述照明单元包括防水外壳，在防水外壳的出光端设有透镜，所述防水外壳内设有传感器模块、通信模块、电源板、LED芯片，所述LED芯片与电源板相连，所述电源板通过通信模块与传感器模块相连，所述通信模块、电源板均与水密接头相连。本实施例采用独单1个照明单元进行工作，1个照明单元单独使用1个水密接头连接主机密封舱。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种水陆两栖管道机器人用照明装置，包括：多个照明单元(2个以上)、防水接线盒和水密接头；所述照明单元包括防水外壳，在防水外壳的出光端设有透镜，所述防水外壳内设有传感器模块、通信模块、电源板、LED芯片，所述LED芯片与电源板相连，所述电源板通过通信模块与传感器模块相连；所述防水接线盒内设有电源线a、电源线b、CAN总线a和CAN总线b，每个照明单元中的电源板均与电源线a、电源线b相连，每个照明单元中的通信模块均与CAN总线a、CAN总线b相连，所述电源线a、电源线b、CAN总线a和CAN总线b均与水密接头相连。本实施例采用多个照明单元组网，多个照明单元通过1个水密接头连接主机密封舱。
由于本发明照明装置具有可扩展性，主机密封舱上的1个水密接头可以根据实际使用情况连接1个或多个照明单元，无需改变主机密封舱的结构，即可实现照明装置的扩展。本实施例所公开的照明单元组网时，需要通过防水接线盒实现，所述的防水接线盒结构简单，内部为电源线及通讯线的并联端子排，防水接线盒可根据实际需要连接多个照明单元，端子排压紧接线端子后，防水接线盒内部灌密封胶防止漏水短路等风险的发生。防水接线盒通过统一的1个水密接头与主机密封舱连接。
实施例3
如图3所示，本实施例提供一种照明单元的控制方法，主机密封舱通过水密接头及复合线缆连接照明单元，具体包括如下步骤：
S1：各单元模块初始化；
S2：读取温度传感器数据及感光传感器信息；
S3：接收CAN总线数据，判断CAN总线指令是否发给自身ID；
S4：如果ID相符，则执行主机下达的控制指令，让LED亮、灭、调光；
S5：上传传感器采集到的数据给主机，上传信息含有自身ID。
由于LED芯片具有体积小、发光效率高等优点，故本申请选用LED芯片作为本发明照明单元的光源，照明单元所使用的线缆由通信线和电源线两部分组成，并形成一条复合线缆。由于CAN可以使用2条通信线完成双工通信，并且CAN总线具有组网灵活的优点，故采用CAN总线作为本申请的通信线。本申请的电源板，可以接收来自机器人主机通过通信模块下达的控制指令，从而实现给LED芯片供电的功能，该电源板不仅具有控制LED芯片开关的功能，还具有对LED芯片进行调光的功能，其为恒流型LED芯片驱动板，通过PWM技术(PWM技术：脉冲宽度调制技术，通过调节LED电源的脉冲占空比，从而对LED进行亮度调节的技术)对LED芯片进行调光控制。
装置在陆地上工作无法散热导致光源温度过高而损坏，由于本发明的照明单元中含有温度传感器，因而可以实时采集光源的温度，并且可以将各个光源的极限工作温度分别设定在各单元的通信模块中，超过极限温度自动上传报警信息，并且自动降低亮度，每个照明单元安装在相应的防水外壳内，具有防水功能，因此，本发明照明装置适应范围广，水陆两栖都可使用。
由于本发明的照明单元内含有通信模块，主机可以通过通信模块下达控制指令，进而通过电源板可以控制LED光源亮、灭、调光，因此，本发明照明装置具有可遥控性能，以及具有调光的功能。温度传感器可以采集光源温度，因此可以采用大功率LED芯片，当大功率LED芯片在陆地上工作，或工作环境温度过高时，可自动上传温度过高报警，并自动降低亮度；当大功率LED工作环境中散热条件良好，具有充足的散热用水时，LED光源可工作在大功率的高亮度模式，提供机器人充足的照明光源。
机器人主机可以了解照明装置工作情况及芯片温度。由于照明单元内含有感光传感器、温度传感器、通信模块，因此，具有自检功能，可以检测光源是否按照设定模式进行工作，并且上传光源LED芯片的温度。
由于水密接头价格昂贵，因此，减少照明装置使用的水密接头数量，仅仅使用1个水密接头与主机密封舱连接，可以大大降低机器人照明***的成本，并且减少了主机密封舱开孔的数量，因此可以降低主机密封舱由于开孔过多带来的漏水风险。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水陆两栖管道机器人用照明装置，其特征在于，包括：照明单元和水密接头；所述照明单元包括防水外壳，在防水外壳的出光端设有透镜，所述防水外壳内设有传感器模块、通信模块、电源板、LED芯片，所述LED芯片与电源板相连，所述电源板通过通信模块与传感器模块相连，所述通信模块、电源板均与水密接头相连。
2.根据权利要求1所述一种水陆两栖管道机器人用照明装置，其特征在于，当照明单元大于1个时，本申请还包括防水接线盒；所述防水接线盒内设有电源线a、电源线b、CAN总线a和CAN总线b，每个照明单元中的电源板均与电源线a、电源线b相连，每个照明单元中的通信模块均与CAN总线a、CAN总线b相连，所述电源线a、电源线b、CAN总线a和CAN总线b均与水密接头相连。
3.根据权利要求1所述一种水陆两栖管道机器人用照明装置，其特征在于，所述传感器模块包括温度传感器和感光传感器，温度传感器用来采集光源温度，感光传感器用来采集光源是否发光，传感器模块所采集的信息，通过通信模块上传给机器人主机，机器人主机还通过通信模块下达控制指令给照明单元，控制电源板给LED芯片供电。
4.根据权利要求1或2所述一种水陆两栖管道机器人用照明装置，其特征在于，所述电源板为恒流型LED芯片驱动板，电源板通过PWM技术对LED芯片进行调光控制。
5.根据权利要求2所述一种水陆两栖管道机器人用照明装置，其特征在于，所述电源线a、电源线b、CAN总线a和CAN总线b形成一条复合线缆，采用并联端子排压紧接线端子后，防水接线盒内部灌密封胶。
6.一种水陆两栖管道机器人用照明装置控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1：每个照明单元被设定有唯一的ID，机器人主机通过CAN总线和通信模块下发广播指令；
S2：各照明单元通过通信模块回复自身的ID给机器人主机，此时机器人主机通过下达含有ID的指令独立控制任一照明单元；
S3：机器人主机下达对应ID的指令，使照明单元根据工况分别执行亮、灭、调光亮度的指令；
S4：各照明单元上传含有ID的信息给机器人主机，信息中含有光源温度、光源是否发光的数据字节。
7.根据权利要求6所述一种水陆两栖管道机器人用照明装置控制方法，其特征在于，光源的极限工作温度设置在各单元的通信模块中，当光源温度高于极限工作温度，上传含有自身ID的过热报警信息给机器人主机，通信模块控制电源板自动调低自身光源亮度。
8.根据权利要求6所述一种水陆两栖管道机器人用照明装置控制方法，其特征在于，感光传感器用来采集光源是否发光，如果检测到光源未发光，则说明照明单元出现故障，且把故障信息上传至机器人主机。
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