一种无人机挂载的泵吸式水样采集装置的制作方法

1.本发明涉及水样采集技术领域，尤其涉及一种无人机挂载的泵吸式水样采集装置。


背景技术：

2.现阶段，无人机水样采集装置在河流湖泊的水质监测中广泛使用，但目前市面上的采水装置缺少采集水管的收放机构，容易造成采水过程中产生不稳定影响，导致精度降低。目前公开号为cn105842009a的专利公开了“水质监测无人机水样采集装置”,其通过在无人机的下方设置采水装置,实现了对湖泊中水样的自动采集，不再需要工作人员乘船去采集水样，有效的减轻了工作人员的劳动强度，为湖泊水样采集带来了便利；但其在实际应用有一些不足，如：没有解决水管的收放问题，且进行多次采样时没有对水管进行润洗，容易造成水样混杂，导致精度降低。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提供了一种无人机挂载的泵吸式水样采集装置，用于解决背景技术中提到的问题。
4.本发明采用了如下技术方案：
5.一种无人机挂载的泵吸式水样采集装置,包括双轴步进电机1、同步带轮a2、同步带a3、从动锥齿轮4、同步带轮b5、主动锥齿轮6、锥齿轮固定架7、底板8、同步带轮c9、同步带b10、齿条导轨11、齿条12、同步带轮d13、齿轮固定架14、主动齿轮15、从动齿轮a16、从动齿轮b17、不完全齿轮a18、不完全齿轮b19、导向圆环20、水样收集瓶21、硬管22、电磁阀a23、电磁阀b24、电磁阀固定架25、蠕动泵固定座26、蠕动泵27、旋转接头固定座28、旋转接头29、转筒30、水管接头31、软管32和电机安装座33；所述双轴步进电机1两端分别与同步带轮2和转筒30连接；同步带轮a2通过同步带a3向同步带轮b5传递动力，主动锥齿轮6与同步带轮b5通过连接轴相连，从动锥齿轮4和同步带轮c13通过连接轴相连，两者安装于各自的锥齿轮固定架7上，锥齿轮固定架7焊接于底板8上，从动锥齿轮4和主动锥齿轮5相啮合，以实现动力的传递；同步带轮c13通过同步带b10与同步带轮d13形成同步带传动。
6.本发明中的同步带轮d13、主动齿轮15、从动齿轮a16、从动齿轮b17、不完全齿轮a18、不完全齿轮b19安装于齿轮固定架14上，齿轮固定架14焊接于底板8上，同步带轮d13和主动齿轮15同轴连接固定，不完全齿轮a18和从动齿轮a16同轴连接固定，从动齿轮b17和不完全齿轮b19同轴连接固定，同步带轮d13带动主动齿轮15旋转，主动齿轮15的上部与从动齿轮a16啮合，主动齿轮15的下部与从动齿轮b17啮合，主动齿轮15旋转时带动从动齿轮a16和从动齿轮b17一起旋转，不完全齿轮a18和不完全齿轮b19分别与齿条12的上齿面和下齿面啮合，齿条12安装于两个齿条导轨11上，齿条导轨11焊接于底板8上，为齿条12提供导向作用；齿条12的侧面焊接有导向圆环20，转筒30上缠绕的软管32穿过导向圆环20，穿过底板8的孔向下自然垂落，下部连接有杂质过滤器。
7.本发明中的双轴步进电机1通过电机安装座33上的四个螺钉孔进行固定，电机安装座33通过螺钉连接固定在底板8；转筒30的两侧分别和双轴步进电机1和旋转接头29连接，转筒30中部缠绕有软管32，软管32的一端进行下放，另一段和水管接头31连接，水管接头31和旋转接头29的进水口相连，旋转接头29的出水口使用硬管22和蠕动泵27的进水口相连，蠕动泵27通过蠕动泵固定座26上的四个螺钉孔进行固定，蠕动泵固定座26通过螺钉连接固定在底板8上；蠕动泵27的出水口分别连接到电磁阀a23、电磁阀b24的进水口，电磁阀a23的出水口连出至下方，作用为润洗管道、排尽管中原有的液体，电磁阀b24的出水口与水样收集瓶21的内部连接，用于将收集的水样存放至瓶中，以上水管连接方式主要采用硬管22与水管接头31搭配。
8.本发明中的双轴步进电机1两端各有一个输出轴，两端输出的转速保持一致，与两轴相连的同步带轮2和转筒30具有相同转速；所述锥齿轮固定架7采用底座加两根固定柱设计，固定柱上开设孔以供轴连接，两板中间位置安装有同步带轮，一侧安装锥齿轮；所述从动锥齿轮4和主动锥齿轮6端面模数相等、两齿轮的压力角相等；所述齿轮固定架14采用底座加三根固定柱设计，固定柱上开设孔以供轴连接，其中主动齿轮15、从动齿轮a16和从动齿轮b17安装于同一平面内，主动齿轮15从动齿轮a16安装于主动齿轮15上部并与其啮合，从动齿轮b17安装于主动齿轮15下部并与其啮合，当同步带轮d13带动主动齿轮15转动时，从动齿轮a16和从动齿轮b17的旋转方向保持相反，不完全齿轮a18与从动齿轮a16连接，不完全齿轮b19与从动齿轮b17连接，因此不完全齿轮a18和不完全齿轮b19保持相反的旋转方向。
9.本发明中的不完全齿轮a18、不完全齿轮b19和齿条12具有相同的齿形和模数，齿条的12上齿面和不完全齿轮a18啮合，齿条的12下齿面和不完全齿轮b19啮合，齿条的两端呈方形，可从齿条导轨11的方孔中穿过，两侧的齿条导轨11为齿条12提供导向作用，不完全齿轮a18和不完全齿轮b19的转动将齿条分别向左侧和右侧推动，以此实现齿条的往复运动；齿条12的侧面焊接有一个导向圆环20，其作用为推动软管32在转筒30转动时进行缠绕；齿轮间的传动比须保证齿条12的往复运动具有合适的速度，该速度能够使软管32均匀紧密地缠绕多圈于转筒30上。
10.本发明中的转筒30整体呈圆柱形，中段较粗用于软管32的缠绕放置，转筒30正转时将软管32下方用于水样采集，转筒30反转时在导向圆环20的辅助下将软管32进行缠绕收纳，中段内部为中空，所述转筒30的两端较细且开孔，其中一端为通孔，用于和旋转接头29进水口进行固定，软管32通过水管接头31与旋转接头29进水口相连接，转筒30另一端的孔用于和双轴步进电机1的轴进行配合连接；所述旋转接头29分为进水口和出水口两端，旋转接头29的两端允许在工作时进行相对转动，本发明中旋转接头的进水端与转筒30连接，跟随转筒30同时进行旋转，旋转接头的出水端和旋转接头固定座28进行固定，工作时保持静止；所述蠕动泵27固定于l型的蠕动泵固定座26上，蠕动泵27的进水口与旋转接头29的出水口通过硬管22相连接，蠕动泵27的出水口与电磁阀a23和电磁阀b24的进水口相连；所述电磁阀a23固定于底板上，所述电磁阀b24固定于电磁阀固定架25上，电磁阀固定架25呈c型,通过螺钉连接固定于底板8上；所述水样收集瓶21固定于底板8上，用于收集从电磁阀b24流经的水样。
11.有益效果：本发明中的泵吸式水样采集装置采用了软管定深下放吸水的方式，相
比其他同类装置增加了软管卷绕辅助机构，能够保证软管下放和回收过程的稳定性。
附图说明
12.图1为本发明实施例中泵吸式水样采集装置整体结构示意图。
13.图2为本发明实施例中软管卷绕辅助机构结构示意图。
14.图3为本发明实施例中泵吸装置结构示意图。
15.图中：1、双轴步进电机；2、同步带轮a；3、同步带a；4、从动锥齿轮；5、同步带轮b；6、主动锥齿轮；7、锥齿轮固定架；8、底板；9、同步带轮c；10、同步带b；11、齿条导轨；12、齿条；13、同步带轮c；14、齿轮固定架；15、主动齿轮；16、从动齿轮a；17、从动齿轮b；18、不完全齿轮a；19、不完全齿轮b；20、导向圆环；21、水样收集瓶；22、硬管；23、电磁阀a；24、电磁阀b；25、电磁阀固定架；26、蠕动泵固定座；27、蠕动泵；28、旋转接头固定座；29、旋转接头；30、转筒；31、水管接头；32、软管；33、电机安装座。
具体实施方式
16.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。
17.一种无人机挂载的泵吸式水样采集装置,包括双轴步进电机1、同步带轮a2、同步带a3、从动锥齿轮4、同步带轮b5、主动锥齿轮6、锥齿轮固定架7、底板8、同步带轮c9、同步带b10、齿条导轨11、齿条12、同步带轮d13、齿轮固定架14、主动齿轮15、从动齿轮a16、从动齿轮b17、不完全齿轮a18、不完全齿轮b19、导向圆环20、水样收集瓶21、硬管22、电磁阀a23、电磁阀b24、电磁阀固定架25、蠕动泵固定座26、蠕动泵27、旋转接头固定座28、旋转接头29、转筒30、水管接头31、软管32和电机安装座33。
18.所述泵吸式水样采集装置挂载于无人机平台上，由地面工作人员操控无人机飞至采样点。
19.工作人员发出信号，开始采水作业，双轴步进电机1开始旋转，与双轴步进电机1两轴相配合的转筒30和同步带轮a2随之一起转动，此时原本均匀绕卷于转筒30上的软管32将开始下放。
20.同步带轮a2通过同步带a3带动同步带b10旋转，和同步带b10同轴的主动锥齿轮6随之旋转；主动锥齿轮6带动啮合的从动锥齿轮4旋转，和从动锥齿轮4同轴的同步带轮c9随之旋转；同步带轮c9通过同步带b10带动同步带轮d13旋转，与同步带轮d13同轴的主动齿轮15随之旋转；主动齿轮15带动与其啮合的从动齿轮a16、从动齿轮b17转动，且它们的旋转方向相反，与它们同轴的不完全齿轮a18、不完全齿轮b19也将按不同的方向旋转。
21.在转筒30下放过程中，不完全齿轮a18和不完全齿轮a18将轮流和齿条12啮合；当不完全齿轮a18与齿条12啮合时，齿条12缓慢向左移动；当不完全齿轮b19与齿条12啮合时，齿条12缓慢向右移动；导向圆环20随齿条12同步运动，将绕卷与转筒30上的多层软管32稳定下放至所需深度后，双轴步进电机1停止转动。
22.开始水样采集作业，蠕动泵27和电磁阀a23通电运作，水依次经过软管32、旋转接头29、蠕动泵27、电磁阀a23，最后排出，由此完成水管的润洗，去除水管中原有的杂质，提高水样采集的精度。
23.润洗数秒后，电磁阀a23关闭，电磁阀b24启动，水依次经过软管32、旋转接头29、蠕动泵27、电磁阀b24，最后流至水样收集瓶21。
24.当达成收集目标后，蠕动泵27和电磁阀b24停止运作，双轴步进电机1开始反转，与双轴步进电机1两轴相配合的转筒30和同步带轮a2随之一起转动，具体运作过程同上文所述，最后效果是将软管32均匀多层地绕卷于转筒30上。
25.以上所述仅为本发明的最有效实施方案,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明工作原理的前提下,还可以做出适当的改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。