一种带有吸盘结构的深井吸尘头回取装置

本发明属于深井作业，具体而言，涉及一种带有吸盘结构的深井吸尘头回取装置。

背景技术：

1、深井作业技术领域一般涉及到人工或机器通过一定深度的管道到达底部进行勘察、清污等一系列作业。但由于狭长管道充斥气体，形成易燃易爆的高危作业环境，并且在核工业的管道工作环境中，辐射剂量大，易对人体产生放射性污染，同时近些年来，管道机器人等深井作业设备快速发展，逐渐替代人工深入到管道底部进行作业。

2、目前国内外的深井作业包括有深水钻探、多井井组开发和超深井钻探等等，伴随着对海洋石油资源、油气资源的开采，一些工作废料会在井底堆积，严重影响井底设备、井下环境和井筒强度，进而增加钻井难度，降低工作效率，若井底堆积的残渣属于易燃易爆或高辐射性的物质，长期堆积将对开采项目和开采工作人员造成严重性的打击。故需要通过深井技术设备及时对井底残渣进行回收处理，降低残渣堆积对作业过程的影响，保证井底的安全可靠性。当前国内外对于井底残渣的处理，常常会利用到真空泵或真空发生器产生负压区域吸取井底残渣，将其吸入泵体并经过过滤、分离等处理后进行回收。

3、通过不断更新换代，深井残渣清理机器人会配备有吸尘头，通常由吸尘头主体、吸尘管、过滤器和密封圈等部分组成。吸尘头常通过钢索绳、气管等连接，以此控制吸尘头的上下运动，但深井作业过程中，管道深度增加了控制吸尘头的难度，易发生晃荡现象，吸尘头在管道内径变化处还会卡顿，甚至是脱离钢索绳、气管，发生掉落到井底的情况，并且难以对其进行回收。针对以上吸尘头掉落至井底难以回收的现象，本发明提出了一种带有吸盘结构的深井吸尘头回取装置。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术缺陷，提出一种带有吸盘结构的深井吸尘头回取装置，能够增强回取吸尘头的作业稳定性，每个气缸运动机构的底部具有真空吸附组件，真空吸附组件与吸尘头的表面接触吸合，能够适应不同规格的吸尘头，每个气缸运动机构与导轨辅助机构连接，通过导轨辅助机构能够减少气缸运动机构运动时的摆动，为回取吸尘头的作业增强稳定性和可靠性。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案提供了一种带有吸盘结构的深井吸尘头回取装置，包括底座连接机构、气缸运动机构、导轨辅助机构、视觉检测机构和控制系统；

3、所述气缸运动机构具有结构相同的四个，四个所述气缸运动机构呈矩形分布安装在所述底座连接机构上，所述气缸运动机构具有水平和竖直伸缩结构，每个所述气缸运动机构的底部具有真空吸附组件，所述真空吸附组件与吸尘头吸合连接；

4、所述导轨辅助机构具有结构相同的四个，四个所述导轨辅助机构分别连接所述底座连接机构和所述气缸运动机构，所述导轨辅助机构具有滑动连接组件，所述滑动连接组件带动所述气缸运动机构的伸缩结构平稳运动；所述视觉检测机构安装在所述底座连接机构的底部；

5、所述气缸运动机构和所述视觉检测机构的运动元件和电子元件分别和控制系统连接，所述控制系统控制所述视觉检测机构观测深井内环境和吸尘头状态信息，以及控制所述气缸运动机构和所述导轨辅助机构运动将深井内的吸尘头吸附回收。

6、进一步地，所述控制系统独立控制四个所述气缸运动机构工作，控制与深井环境和吸尘头位置相匹配的所述气缸运动机构作业。

7、进一步地，所述底座连接机构包括底座、钢索绳固定座和钢索绳；

8、所述底座为圆盘结构，所述圆盘结构的外围向其中心具有四个呈矩形分布开口，所述开口安装布置所述气缸运动机构和所述导轨辅助机构；所述底座的顶部中心安装所述钢索绳固定座，所述钢索绳的固定安装在钢索绳固定座上。

9、进一步地，所述气缸运动机构包括第一伸缩气缸、第二伸缩气缸和吸盘；

10、第一伸缩气缸固定安装在底座的顶部、且位于底座的开口侧；第一伸缩气缸和第二伸缩气缸均包括缸套和伸缩杆，第一伸缩气缸的伸缩杆与第二伸缩气缸的缸套固定连接；第一伸缩气缸和第二伸缩气缸与所述控制系统连接；

11、所述吸盘固定安装在所述第二伸缩气缸的底部，所述吸盘内部具有空腔，所述空腔通过气管与外部真空机或负压设备连接。

12、进一步地，所述第一伸缩气缸水平伸缩，其伸缩方向朝向底座的开口方向；所述第二伸缩气缸竖直伸缩，其伸缩方向朝向正下方。

13、进一步地，所述导轨辅助机构包括导轨、卡箍和滑块；所述导轨和所述滑块组成所述滑动连接组件；

14、所述导轨固定安装在所述底座的开口内侧，所述滑块与所述导轨滑动连接；所述卡箍的一端具有连接杆，另一端具有箍圈，所述卡箍的连接杆与所述滑块连接，所述卡箍的箍圈与所述第二伸缩气缸的缸套固定连接；

15、所述第一伸缩气缸运动带动所述第二伸缩气缸水平伸缩，所述第二伸缩气缸带动所述导轨辅助机构的滑块沿所述导轨同向移动。

16、进一步地，所述导轨的两端安装限位器，所述限位器与所述控制系统连接；

17、所述限位器采用光电式位置传感器或弹簧式限位开关，当所述滑块向所述导轨的两端移动，运行到所述限位器限位的地方时，触发所述限位器，所述限位器向所述控制系统发送停止信号，所述控制系统控制所述第一伸缩气缸停止运动。

18、进一步地，所述气缸运动机构还包括横爪；

19、所述横爪固定在所述第二伸缩气缸的底部，其两端具有安装座，所述安装座具有通孔，所述吸盘固定在所述安装座的底部，所述吸盘的内部与所述安装座的通孔贯通。

20、进一步地，所述吸盘的吸附面呈水平姿态布置。

21、本发明的有益效果是：

22、第一、本发明的气缸运动机构具有结构相同的四个，四个气缸运动机构呈矩形分布安装在底座连接机构上，该结构能够增强回取吸尘头的作业稳定性，气缸运动机构具有水平和竖直伸缩结构，每个气缸运动机构的底部具有真空吸附组件，真空吸附组件与吸尘头的表面接触吸合，能够适应不同规格的吸尘头，每个气缸运动机构与导轨辅助机构连接，通过导轨辅助机构能够减少气缸运动机构运动时的摆动，为回取吸尘头的作业增强稳定性和可靠性，底座连接机构的底部还安装有视觉检测机构，气缸运动机构和视觉检测机构的运动元件和电子元件分别和控制系统连接，控制系统控制视觉检测机构观测深井内环境和吸尘头状态信息，以及控制气缸运动机构和导轨辅助机构运动，能够将深井内的吸尘头安全可靠的完成回取工作；

23、第二、本发明的气缸运动机构包括第一伸缩气缸和第二伸缩气缸，第一伸缩气缸和第二伸缩气缸通过阀组、液压管和电源信号线与控制系统连接，通过控制系统能够独立控制四个气缸运动机构工作，根据深井环境和吸尘头的位置状态，选择合适的气缸运动机构作业，保证回取牢固；

24、第三、本发明的视觉检测机构包括摄像头、扫描仪和红外线传感器，摄像头、扫描仪和红外线传感器均与控制系统连接，摄像头能够实时传递图像信息至外界操控台；扫描仪能够扫描吸尘头是否完整、吸尘头所携带的辐照剂量以及深井内部环境从而提供最佳回取路线；红外线传感器能够感应回取装置与深井壁之间的距离，提高工作人员对回取装置的控制，同时能够感应吸尘头的具体位置、角度和底部残渣的分布情况，能够有效避开残渣，对吸尘头进行精准回取，提高深井吸尘头回取装置的可靠性、适用性和设备完整性；

25、第四、本发明的摄像头、扫描仪和红外线传感器的外部安装屏蔽壳体，不仅能够实用于普通环境，还能够适用于核工业等高辐射环境，避免电器设备在核辐射环境下工作可能产生的电磁干扰、火花等隐患，能够保持较好物理和化学稳定性，确保工作连续性和可靠性。