一種自動采樣機構及采樣方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動采樣機構及采樣方法，包括底座、舵機基臺、舵機；傳動機構、轉動頭、采樣桿、采樣桿探頭、緩沖彈簧和控制部。底座與無人船等智能檢測裝置固定，舵機基臺固定在底座上，舵機固定在舵機基臺上。傳動機構與舵機基臺連接。轉動頭與傳動機構連接，轉動頭與采樣桿固定。本發(fā)明具有智能化程度高，便于和無人船的控制系統(tǒng)結合，實現(xiàn)更高級的智能化自動操作；采樣精度高，精度遠高于普通的人工測量方式；結構簡單，制造成本較低，便于推廣使用；全自動化操作，節(jié)省了大量人力物力的優(yōu)點。
【專利說明】
一種自動采樣機構及采樣方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種采樣機構，尤其涉及一種無人船用自動水樣檢測機構及采樣方法。
【背景技術】
[0002]目前我國水資源污染情況嚴重，水污染防治工作迫在眉睫，而高效全面的獲取水質信息是水污染防治工作的先決條件，水質采樣工作則是獲取水質信息的關鍵環(huán)節(jié)。
[0003]傳統(tǒng)的船舶生態(tài)調查采樣器采樣為為人力手動方式，通過將采樣桶沉入水中，按照所需深度要求采集水樣。存在以下問題:(I)設備簡陋，控制性差，智能程度低；(2)采樣方式低級，浪費人力物力；(3)因手動操作而造成所采水樣深度誤差大，只能依靠多次實驗來縮小實驗誤差。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種自動采樣機構及采樣方法，以解決上述問題。
[0005]—種自動采樣機構及采樣方法，采樣機構包括底座、舵機基臺、舵機、傳動機構、轉動頭、采樣桿、采樣桿探頭、緩沖彈簧和控制部。
[0006]所述底座與無人船等智能檢測裝置固定，所述舵機基臺固定在底座上，所述舵機固定在舵機基臺上。所述傳動機構與舵機基臺連接。所述轉動頭與傳動機構連接，所述轉動頭與采樣桿固定，所述采樣桿一端連接有采樣桿探頭，另一端連接有緩沖彈簧。所述控制部與舵機連接。
[0007]所述底座為平板形，四周有安裝通孔，中央有通孔。
[0008]所述舵機基臺固定于底座上，舵機基臺內部設有傳動機構的傳動單元和第一轉動軸。所述舵機基臺上部固定有舵機。所述舵機與控制部連接，控制部控制舵機的轉動角度。所述控制部內置于無人船的中控系統(tǒng)內。
[0009]所述采樣桿一端固定有采樣探頭，另一端連接有緩沖彈簧，并與轉動頭固定。
[0010]所述傳動機構包括第一齒輪、第二齒輪、第一轉動軸和傳動單元。所述第一齒輪與舵機的輸出軸固定，所述第二齒輪與第一轉動軸固定，所述傳動單元與第一轉動軸傳動。所述第一齒輪和第二齒輪為齒輪嚙合傳動。第一轉動軸位于舵機基臺內。所述轉動頭與傳動單元傳動。
[0011]所述第一齒輪和第二齒輪齒輪類型相同，為圓柱齒輪、為圓錐齒輪或擺線齒輪中的一種。
[0012]所述控制部包括ARM控制芯片、GPS模塊、無線通訊模塊和電源?？刂撇颗c舵機連接，通過脈沖信號控制舵機轉動角度。所述控制部與采樣桿探頭連接，當采樣桿探頭開始工作時，實時接收檢測數(shù)據(jù)，并通過無線通訊模塊與地面通訊站連接通訊。控制部通過GPS模塊讀取無人船位置是否處于待檢測區(qū)域內。
[0013]采樣控制方法如下:
[0014](I)控制部控制舵機為O度位置，采樣桿與船底平行，無人船攜帶采樣結構行駛；
[0015](2)ARM控制芯片通過GPS模塊讀取無人船位置，并判斷是否處于待檢測區(qū)域，若否，則繼續(xù)按照原路線行駛，若是，則進入下一步。
[0016](3)ARM控制芯片控制舵機轉動角度a，使采樣桿探頭深入水內一定深度采樣，ARM控制芯片通過無線通訊模塊傳輸檢測數(shù)據(jù)；
[0017](4)跳至第一步。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:
[0019]由于本發(fā)明通過舵機轉角的精確控制，進而實現(xiàn)采樣的自動化以及智能化，具有以下優(yōu)點:
[0020](I)智能化程度高，便于和無人船的控制系統(tǒng)結合，實現(xiàn)更高級的智能化自動操作；
[0021](2)采樣精度高，精度遠高于普通的人工測量方式；
[0022](3)結構簡單，制造成本較低，便于推廣使用；
[0023](4)全自動化操作，節(jié)省了大量人力物力。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本發(fā)明的結構不意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明的俯視圖；
[0027]圖3為本發(fā)明的非工作狀態(tài)示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明的工作狀態(tài)示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明的采樣過程示意圖。
[0030]圖例說明:
[0031 ] 1、底座;2、舵機基臺；3、舵機;4、傳動機構;5、轉動頭;6、采樣桿;7、采樣桿探頭;8、緩沖彈簧;401、第一齒輪;402、第二齒輪;403、第一轉動軸。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0033]參見圖1至圖5，一種自動采樣機構及采樣方法，包括底座1、舵機基臺2、舵機3、傳動機構4、轉動頭5、采樣桿6、采樣桿探頭7、緩沖彈簧8和控制部。
[0034]底座I與無人船等智能檢測裝置固定，舵機基臺2固定在底座上，舵機3固定在舵機基臺2上。傳動機構4與舵機基臺2連接。轉動頭5與傳動機構4連接，轉動頭5與采樣桿6固定，采樣桿6—端連接有采樣桿探頭7，另一端連接有緩沖彈簧8?？刂撇颗c舵機3連接。
[0035]底座I為平板形，四周有安裝通孔，中央有通孔。轉動頭5穿過中央通孔與傳動機構4的傳動單元連接傳動，并相對于底座I轉動。舵機基臺2固定于底座上，舵機基臺2內部設有傳動機構4的傳動單元和第一轉動軸403。舵機基臺2上部固定有舵機3。舵機3與控制部連接，控制部控制舵機3的轉動角度?？刂撇績戎糜跓o人船的中控系統(tǒng)內。舵機3是利用脈沖控制信號對電機轉動角度進行精確控制的一種電機。其原理為:常用的控制信號是一個周期為20毫秒左右，寬度為I毫秒到2毫秒的脈沖信號。當舵機3收到該信號后，激發(fā)出一個與之相同的，寬度為I.5毫秒的負向標準的中位脈沖。之后二個脈沖在一個加法器中進行相加得到了所謂的差值脈沖。輸入信號脈沖如果寬于負向的標準脈沖，得到的就是正的差值脈沖。如果輸入脈沖比標準脈沖窄，相加后得到的肯定是負的脈沖。此差值脈沖放大后就是驅動舵機3正反轉動的動力信號。舵機3電機的轉動，通過齒輪組減速后，同時驅動轉盤和標準脈沖寬度調節(jié)電位器轉動。直到標準脈沖與輸入脈沖寬度完全相同時，差值脈沖消失時才會停止轉動。實現(xiàn)轉動角度的精確控制?？刂撇客ㄟ^該方式，對舵機3的輸出轉角進行精確控制，進而實現(xiàn)對轉動頭5的轉動角度的精確控制。采樣桿6—端固定有采樣探頭，另一端連接有緩沖彈簧8，并與轉動頭5固定。采樣桿探頭7伸入待測水域，對水質進行監(jiān)測并獲得數(shù)據(jù)。
[0036]傳動機構4包括第一齒輪401、第二齒輪402、第一轉動軸403和傳動單元。第一齒輪401與舵機3的輸出軸固定，第二齒輪402與第一轉動軸403固定。第一齒輪401和第二齒輪402為齒輪嚙合傳動。第一轉動軸403和傳動單元均位于舵機基臺內?？刂撇靠刂贫鏅C3轉動一定角度，第一齒輪401發(fā)生轉動，通過齒輪嚙合，第二齒輪402轉動。通過第一轉動軸403與傳動單元的傳動。最終使轉動頭5實現(xiàn)轉動一定角度。
[0037]第一齒輪401和第二齒輪402齒輪類型相同，為圓柱齒輪、為圓錐齒輪或擺線齒輪中的一種。
[0038]本實施例中，傳動單元包括第三齒輪、第四齒輪與第二轉動軸。第三齒輪與第一轉動軸403固定，第四齒輪固定于第二傳動軸。第二傳動軸位于舵機基臺2內。第三齒輪和第四齒輪相互嚙合傳動。轉動頭5與第二轉動軸固定。控制部控制舵機3轉動一定角度，第一齒輪401發(fā)生轉動，通過齒輪嚙合，第二齒輪402轉動。通過第一轉動軸403的傳動，第三齒輪發(fā)生同步轉動。第三齒輪通過齒輪嚙合，使第四齒輪發(fā)生轉動，進而使第二轉動軸轉動。最終使轉動頭5實現(xiàn)轉動一定角度。第三齒輪和第四齒輪齒輪類型相同，為圓柱齒輪、為圓錐齒輪或擺線齒輪中的一種。
[0039 ]控制部包括ARM控制芯片、GPS模塊、無線通訊模塊和電源。控制部與舵機3連接，通過脈沖信號控制舵機3轉動角度?？刂撇颗c采樣桿探頭7連接，當采樣桿探頭7開始工作時，實時接收檢測數(shù)據(jù)，并通過無線通訊模塊與地面通訊站連接通訊?？刂撇客ㄟ^GPS模塊讀取無人船位置是否處于待檢測區(qū)域內。
[0040]控制方法如下:
[0041](I)控制部控制舵機3為O度位置，采樣桿6與船底平行，無人船攜帶采樣結構行駛；
[0042](2)ARM控制芯片通過GPS模塊讀取無人船位置，并判斷是否處于待檢測區(qū)域，若否，則繼續(xù)按照原路線行駛，若是，則進入下一步。
[0043](3)ARM控制芯片控制舵機3轉動角度a，使采樣桿探頭7深入水內一定深度采樣，ARM控制芯片通過無線通訊模塊傳輸檢測數(shù)據(jù)；
[0044](4)跳至第一步。
[0045]使用時，將所述自動采樣機構底座I安裝于船體，采樣桿6伸入水內。當其在非工作狀態(tài)下，所述采樣桿6平行置于船體底部，當船體行駛到檢測的水域時，所述自動采樣機構便開始自動工作，首先是通過所述舵機3的工作將動力傳輸?shù)剿鰝鲃訖C構4上的第一齒輪401，再通過齒輪的嚙合傳動將動力輸送到所述第二齒輪402，接著利用所述第一轉動軸403將所述第二齒輪402上的動力傳送到傳動單元，從而帶動所述轉動頭5發(fā)生90°的轉動，使所述采樣桿6垂直伸入水里，使所述采樣桿探頭7進行水樣采取檢測工作，當采樣工作完成后，所述采樣桿6又通過與所述舵機3之間的傳動關系使采樣桿6逆90°轉動，使所述采樣桿6重新回到原來的位置。
[0046]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種自動采樣機構及采樣方法，包括底座(I)、舵機基臺(2)、舵機(3);傳動機構(4)、轉動頭(5)、采樣桿(6)、采樣桿探頭(7)、緩沖彈簧(8)和控制部，其特征在于:所述底座(I)與無人船固定，所述舵機基臺(2)固定在底座(I)上，所述舵機(3)固定在舵機基臺(2)上，所述傳動機構(4)與舵機基臺(2)連接，所述轉動頭(5)與傳動機構(4)連接，所述轉動頭(5)與采樣桿(6)固定，所述采樣桿(6)—端連接有采樣桿探頭(7)，另一端連接有緩沖彈簧(8)，所述控制部與舵機(3)連接，所述底座(I)為平板形，四周有安裝通孔，中央有通孔； 控制方法如下: 1)控制部控制舵機(3)為O度位置，采樣桿(6)與船底平行，無人船攜帶采樣結構行駛； 2)ARM控制芯片通過GPS模塊讀取無人船位置，并判斷是否處于待檢測區(qū)域，若否，則繼續(xù)按照原路線行駛，若是，則進入下一步， 3)ARM控制芯片控制舵機(3)轉動角度a，使采樣桿探頭(7)深入水內一定深度采樣，ARM控制芯片通過無線通訊模塊傳輸檢測數(shù)據(jù)； 4)跳至第一步。2.根據(jù)權利要求1所述的一種自動采樣機構及采樣方法，其特征在于:所述舵機基臺(2)固定于基座上，舵機基臺(2)內部設有傳動機構(4)的第一轉動軸(403)和傳動單元，所述舵機基臺(2)上部固定有舵機(3)，所述舵機(3)與控制部連接，控制部控制舵機(3)的轉動角度，所述控制部內置于無人船的中控系統(tǒng)內。3.根據(jù)權利要求1所述的一種自動采樣機構及采樣方法，其特征在于:所述采樣桿(6)一端固定有采樣探頭，另一端連接有緩沖彈簧(8)，并與轉動頭(5)固定。4.根據(jù)權利要求1所述的一種自動采樣機構及采樣方法，其特征在于:所述傳動機構(4)包括第一齒輪(401)、第二齒輪(402)、第一轉動軸(403)和傳動單元，所述第一齒輪(401)與舵機(3)的輸出軸固定，所述第二齒輪(402)與第一轉動軸(403)固定，第一轉動軸(403)位于舵機基臺(2)內，所述傳動單元與第一轉動軸(403)傳動，所述轉動頭(5)與傳動單元傳動，所述第一齒輪(401)和第二齒輪(402)為齒輪嚙合傳動。5.根據(jù)權利要求4所述的一種自動采樣機構及采樣方法，其特征在于:所述第一齒輪(401)和第二齒輪(402)齒輪類型相同，為圓柱齒輪、為圓錐齒輪或擺線齒輪中的一種。6.根據(jù)權利要求1所述的一種自動采樣機構及采樣方法，其特征在于:所述控制部包括ARM控制芯片、GPS模塊、無線通訊模塊和電源。
【文檔編號】G01N1/10GK106017991SQ201610591217
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月25日
【發(fā)明人】詹美標, 葉剛, 喬軍
【申請人】安徽科微智能科技有限公司