深海运载器多路作业工具非接触式触发开关系统
阅读说明：本技术 深海运载器多路作业工具非接触式触发开关系统 (Non-contact trigger switch system for deep sea carrier multi-path operation tool ) 是由 陈云赛 沈鹏 刘坤 赵晟娅 杨磊 于 2021-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种深海运载器多路作业工具非接触式触发开关系统,包括：壳体,其端部具有端口,壳体的内部具有与端口连通的容纳腔,壳体上设置有一个或者多个穿舱水密插座；光窗封堵在端口处,与壳体密封固定,光线可透过光窗；光通信模块设置在容纳腔中,可透过光窗与外部进行光通信；处理模块设置在容纳腔中,且分别与光通信模块和穿舱水密插座电连接。本发明的开关系统,利用载人舱观察窗透光特性,在不增加载人舱穿舱件数量的基础上提高了载人潜水器搭载作业工具的能力,同时减少了与潜器本体的电缆连接在遇到危险时刻,触发开关接收系统可随采样篮或者作业工具丢弃,提高了载人潜水器水下作业的安全性。(The invention discloses a non-contact trigger switch system of a multi-path operation tool of a deep sea carrier, which comprises: the end of the shell is provided with a port, the interior of the shell is provided with an accommodating cavity communicated with the port, and one or more cabin penetrating watertight sockets are arranged on the shell; the light window is blocked at the port and is sealed and fixed with the shell, and light can penetrate through the light window; the optical communication module is arranged in the accommodating cavity and can perform optical communication with the outside through the optical window; the processing module is arranged in the accommodating cavity and is electrically connected with the optical communication module and the cabin penetrating watertight socket respectively. The switch system of the invention utilizes the light transmission characteristic of the manned cabin observation window, improves the carrying capacity of the manned submersible vehicle on the basis of not increasing the number of manned cabin penetration pieces, simultaneously reduces the risk time of cable connection with the submersible vehicle body, and can discard the trigger switch receiving system along with the sampling basket or the operation tool, thereby improving the safety of underwater operation of the manned submersible vehicle.)
技术领域
本发明属于深海无线通信技术领域，具体地说，涉及一种深海运载器多路作业工具非接触式触发开关系统。
背景技术
目前，深潜器样品的获得是操作人员在载人舱内操纵机械手抓取获得的，受穿舱件数量的限制，目前仅留有少量电气接口作为外接作业工具的接口。电缆一端与载人舱内部的通信接口连接，另外一端穿过穿舱件连接至位于载人舱外侧的作业工具，作业工具放置在采样篮中，在紧急情况下（如采样篮没障碍物挂住）需要抛弃采样篮时，容易因为电缆的束缚导致抛弃不成功或者增加了应急抛载系统的复杂程度，降低了深潜器的安全性。
此外，通过穿舱电缆连接作业工具，通信接口的数据采集格式固定，大大限制了深潜器搭载作业工具的数量和种类，减少了单潜次水下作业的取样探测效率，间接增加了深潜器作业的效费比。
发明内容
本发明针对现有技术中深海运载器搭载的作业工具采用电线进行有线通信，需要开穿仓的接口，存在安全性差的技术问题，提出了一种深海运载器作业工具开关，可以解决上述问题。
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
一种深海运载器多路作业工具非接触式触发开关系统，包括：
壳体，其端部具有端口，所述壳体的内部具有与所述端口连通的容纳腔，所述壳体上设置有一个或者多个穿舱水密插座；
光窗，其封堵在所述端口处，与所述壳体密封固定，光线可透过所述光窗；
光通信模块，其设置在所述容纳腔中，可透过所述光窗与外部进行光通信；
处理模块，设置在所述容纳腔中，且分别与所述光通信模块和穿舱水密插座电连接。
进一步的，所述端口的外侧具有外螺纹；
所述光窗包括：
耐压罩壳，其为球面结构；
封闭沿，其形成在所述耐压罩壳的端沿，支撑在所述端口的端面上，且所述封闭沿为环形的凸台状结构；
盖帽，其为具有两端开口的套筒状结构，所述盖帽的内表面形成有与所述外螺纹相匹配的内螺纹，所述盖帽的上端具有向内侧翻折的环形翻边，所述盖帽通过其内螺纹与所述外螺纹连接，所述环形翻边的下表面与所述封闭沿的上表面相压合。
进一步的，所述端口的端面上开设有环形的凹槽，所述凹槽内设置有密封圈，所述密封圈不低于所述凹槽的槽口。
进一步的，所述耐压罩壳为玻璃材质，其具有光滑的外表面，内表面上具有遮光膜。
进一步的，所述遮光膜为形成在所述耐压罩壳的内表面的磨砂层或者散射涂层。
进一步的，所述耐压罩壳上还设置有用于控制光线透过率的透光膜。
进一步的，所述耐压罩壳的厚度为20mm～50mm。
进一步的，所述光通信模块包括：
第一电路板，所述第一电路板上设置有第一光敏传感器和第二光敏传感器；
第二电路板，所述处理模块设置在所述第二电路板上，所述第一光敏传感器和第二光敏传感器与所述处理模块通信连接；
滤光罩，其设置在所述第一电路板上，与所述第一电路板形成封闭的接收腔，所述第一光敏传感器位于所述接收腔中，所述第二光敏传感器位于所述滤光罩的外侧。
进一步的，还包括继电器，所述处理模块通过所述继电器与所述穿舱水密插座连接。
进一步的，所述第二电路板位于所述第一电路板的下方。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
本发明的深海运载器多路作业工具非接触式触发开关系统，利用载人舱观察窗透光特性，通过编码激光载波实现深海底非接触式作业工具的启闭，解决了海底潜水器灯光多波段的干扰问题，在不增加载人舱穿舱件数量的基础上提高了载人潜水器搭载作业工具的能力，同时减少了与潜器本体的电缆连接在遇到危险时刻，触发开关接收系统可随采样篮或者作业工具丢弃，提高了载人潜水器水下作业的安全性。
结合附图阅读本发明的
具体实施方式
后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 是本发明的一种实施例中深海运载器的结构示意图；
图2是本发明提出的深海运载器多路作业工具非接触式触发开关系统的一种实施例的结构示意图；
图3是图2的剖视图；
图4是图3的局部结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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发明的限制。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。
实施例一
本实施例提出了一种深海运载器多路作业工具非接触式触发开关系统，深海运载器如图1-图4所示，包括舱体1、载人舱2、激光信号发生单元3、观察窗4、机械手5、非接触式触发开关系统6、采样篮7以及多路作业工具8。作业时，潜航员操纵机械手5从采样篮7中抓取相应的作业工具8进行作业，并且能够将采集的样品收集至采样篮7中。
由于位于载人舱2内的潜航员需要操纵机械手5执行许多精细的动作，而操纵指令均需要从载人舱2内向位于舱体1外部的被操控器件发出，本实施例中将控制信号通过激光信号发生单元3转换为激光信号，并透过观察窗4发送至非接触式触发开关系统6，由非接触式触发开关系统6对接收的激光信号进行解码，并执行相应的控制动作。解决了目前多采用有线通信的方式，无需使用通信电缆一端与载人舱内部的通信接口连接，另外一端穿过穿舱件连接至位于载人舱外侧的作业工具，作业工具放置在采样篮中，在紧急情况下（如采样篮没障碍物挂住）需要抛弃采样篮时，可避免因为电缆的束缚导致抛弃不成功或者增加了应急抛载系统的复杂程度的问题，提高了深潜器的安全性。
激光发生单元3包括激光二极管，激光二极管由控制电路控制产生固定频率的绿激光，激光控制电路按照设定的控制模式固定高低电平通断控制激光二极管的上电的逻辑次序产生不同载波频率的激光，激光产生的模式由舱内潜航员根据控制启闭的模式选择启动。
作为一个优选的实施例，如图2、图4所示，本实施例的深海运载器多路作业工具非接触式触发开关系统6包括壳体61、光窗62、光通信模块63以及处理模块64。
其中，壳体61的端部具有端口，壳体61的内部具有与端口连通的容纳腔65，壳体61上设置有一个或者多个穿舱水密插座66。壳体61优选采用耐压材质实现，能够在深潜至海底时抵抗住水压的压力。
光窗62封堵在壳体61的端口处，与壳体61密封固定，光窗62采用透光材质实现，光线可透过光窗62透射入至容纳腔65中，或者从容纳腔65中透射出。
光通信模块63设置在容纳腔65中，光通信模块63可透过光窗62与外部进行光通信。
处理模块64设置在容纳腔65中，且分别与光通信模块63和穿舱水密插座66电连接。
穿舱水密插座66用于通过电缆与外部的作业工具18连接。
本实施例中，载人舱2内的潜航员决策需要打开作业工具时，操纵激光信号发生单元3由控制电路控制产生固定频率的绿激光，激光控制电路按照设定的控制模式固定高低电平通断控制激光二极管的上电的逻辑次序产生不同载波频率的激光，激光产生的模式由舱内潜航员根据控制启闭的模式选择启动。潜航员将激光信号发生单元3对准观察窗4，调整角度对准舱外的光窗62，激光信号穿透观察窗4后发射到舱外的非接触式触发开关系统6，然后透过光窗62进入容纳腔65，被容纳腔65中的光通信模块63采集并转换为电信号发送至处理模块64，由处理模块64处理识别出控制指令，并通过穿舱水密插座66将控制信号发送至作业工具18，用于控制作业工具18的开关。
为了方便潜航员观察外部情况，方便作业，本实施例的深海运载器还包括照明灯9，照明灯9设置在舱体1的外部。
为了方便壳体61与光窗62连接，本实施例中壳体61的端口的外侧具有外螺纹611，壳体61与光窗62采用螺纹连接的方式，方便拆装。
如图3所示，光窗62包括耐压罩壳621、封闭沿622以及盖帽623，耐压罩壳621优选为球面结构，可以均匀分散水压，提高抗压能力。
封闭沿622形成在耐压罩壳621的端沿，在与壳体61装配时，封闭沿622支撑在端口的端面上，且封闭沿622为环形的凸台状结构，封闭沿622的下表面与端口的端面紧密贴合。
盖帽623为具有两端开口的套筒状结构，盖帽623的内表面形成有与外螺纹611相匹配的内螺纹，盖帽623的上端具有向内侧翻折的环形翻边6231，盖帽623通过其内螺纹与外螺纹连接，环形翻边6231的下表面与封闭沿622的上表面相贴合。盖帽623与壳体61通过螺纹相旋紧时，将耐压罩壳621与壳体61紧密的压合固定。
在壳体61与封闭沿622之间还设置有O型的密封圈67，用于将壳体61与耐压罩壳621之间密封。
还可以在盖帽623与封闭沿622之间设置O型的密封圈，实现盖帽623与封闭沿622之间密封，该O型的密封圈67可以阻止外部的水进入盖帽623与壳体61之间，即便是少量水突破该层密封，进入到盖帽623与壳体61之间，将会被O型的密封圈67阻挡，使其无法进入容纳腔65中，起到双层防水的作用。
为了方便装配O型密封圈67，端口的端面上开设有环形的凹槽68，密封圈67设置在凹槽68中，密封圈67不低于凹槽68的槽口，使得在封闭沿622与壳体61压紧时达到密封效果。
耐压罩壳621优选采用玻璃材质，其具有光滑的外表面，耐压罩壳621的内表面上具有遮光膜69。
激光信号在通过光窗62时会发生散射，通过在耐压罩壳621的内表面上设置遮光膜69，激光信号透过遮光膜69时散射减弱。
遮光膜69可以为形成在耐压罩壳621的内表面的磨砂层或者散射涂层。
耐压罩壳621上还设置有用于控制光线透过率的透光膜。
本实施例中耐压罩壳621的厚度为20mm～50mm。
光通信模块63包括第一电路板631、第二电路板632以及滤光罩633，第一电路板631上设置有第一光敏传感器634和第二光敏传感器635。处理模块64设置在第二电路板632上，第一光敏传感器634和第二光敏传感器635与处理模块64通信连接。
滤光罩633为绿光滤光单通片。
滤光罩633设置在第一电路板631上，与第一电路板631形成封闭的接收腔636，第一光敏传感器634位于接收腔636中，第二光敏传感器635位于滤光罩633的外侧。
第一光敏传感器634和第二光敏传感器635为绿光光敏传感器。
照明灯9产生的光中可能携带与激光同频率的杂波，光线透过耐压罩壳621产生散射，通过敷设的遮光膜69后降低光强，进一步透过滤光罩633过滤其他波段的光线，第二光敏传感器635在滤光罩633外，通过其接收的光强隔离强度与第一光敏传感器634收到的激光强度对比隔离照明灯光谱的干扰。
通过设置滤光罩633将532nm波长附近的滤光投射入接收腔636内，第一光敏传感器634接收到绿光后感光产生电流变化，同时与第二光敏传感器635进行光强对比，感光采集电路采集到传感器电流变化后将信号传递给处理模块64，处理模块64对电流进行滤波采集分析，确定开光控制信号的类别并将开关信号传递给继电器70，处理模块64通过继电器70与穿舱水密插座66连接，通过控制的电流从而输出定向控制信号，开关控制信息通过与穿舱水密插座66连接的水密电缆传输，最终将开关信号传递给作业工具18的开关。
本实施例的深海运载器多路作业工具非接触式触发开关系统，可实现舱内单一激光发生源非接触式对多路不同控制类型水下作业工具的启闭控制。整套激光触发机构与潜水器本体关联性低，成本较低，关键时候可随采样篮抛载，安全性高。体积小且重量轻，占据相对较小的采样篮空间，有效提高潜次搭载设备。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
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