1.本发明涉及一种用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置。属于文化遗产保护设备技术领域。
背景技术：
2.目前，石质文物在我国历史文化遗产中占有极其重要的地位，其历史悠久、分布面广，有着极高的历史、科学、艺术价值。由于石质文物通常体量较大，往往不可移动，且多处于露天或半露天环境，随着其与周边环境的不断交互作用，这些文物遭受着不同程度的劣化，其中石质文物表面的气水
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粉尘
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岩相互作用，是使文物风化劣化的一个主要原因。
3.粉尘直接附着在石质文物表面上，不仅影响文物的展示效果，更重要的是对文物本体的物理化学作用，包括表面黑色层的形成、孔隙和裂隙的填充造成岩石的风化剥落以及形成的酸性物质对岩石中胶结物的腐蚀，并且粉尘往往是细菌、霉菌的良好载体，从而加速石质文物的风化劣化。目前石窟现场多采用大型风扇吹散粉尘或在墙壁安装排风扇或软毛刷人工清扫表面粉尘，这就不可避免造成二次沉积或与文物本体的接触，易造成二次损伤，且石质文物体量巨大，人工清除粉尘需要搭建脚手架等设施，工作量巨大。
4.目前，吸尘设备有接触式和非接触式两种，对于粒径较大而沉积于地面或物体上的粉尘，一般选用直接接触的吸尘器，例如，专利文献cn111317396a公开的一种用于居家地面粉尘清除的地刷吸尘器，或是专利文献cn210934219u公开的一种用于车间地面毛絮、粉尘的除尘装置。此外，对于体积小、质量轻，悬浮于空气中的飞絮、粉尘，一般采用非接触式的吸尘装置，例如专利文献cn210934293u公开的一种用于车间纺织飞絮的除尘装置。鉴于文物的重要性，接触式吸尘装置无法直接用于文物表面粉尘的清除，而用于车间飞絮、粉尘清除的非接触式吸尘装置，往往体积较大，吸尘范围有限，在文物现场无法精确、高效的清除粉尘。因此需要研制一种针对文物表面的，能够高效、精确、无损的清除粉尘的除尘装置。
技术实现要素：
5.针对上述问题，本发明提供一种用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置，包括：底座；安装于底座并且能升降的载物台；置于所述载物台之上并且随所述载物台升降的吸尘箱，所述吸尘箱内部设有吸尘装置，且所述吸尘箱的一侧设有沿水平方向延伸的水平伸缩杆；以及可拆卸地安装于所述水平伸缩杆端部的吸尘头，所述吸尘头通过所述水平伸缩杆进行伸缩而相对于所述吸尘箱进行相对移动，且所述吸尘头上设置有端部形成吸尘口的吸尘通道，所述吸尘通道通过可伸缩的管连接至所述吸尘装置，通过所述吸尘装置使所述吸尘口处产生负压而吸入带粉尘的空气。
6.根据本发明，通过能升降的载物台和能水平方向上伸缩的水平伸缩杆来控制改变
吸尘口的高度和距文物表面的水平距离，能够对高处的粉尘进行清除，同时精确控制吸尘装置与文物表面的相对位置，防止对文物的损坏。
7.也可以是，所述底座上设有沿竖向方向延伸的竖向伸缩杆，所述竖向伸缩杆的顶部支撑所述载物台，且所述竖向伸缩杆的底部通过一设于所述底座内的第一电动伸缩装置而驱动进行自动伸缩；所述底座上设有上下控制键，所述上下控制键与所述第一电动伸缩装置电连接从而对所述第一电动伸缩装置输入指令以使所述第一电动伸缩装置驱动所述竖向伸缩杆。由此，能够操作竖向伸缩杆自动伸缩从而调节载物台、吸尘箱及吸尘头的高度。
8.也可以是，所述吸尘装置内形成有风道，且所述风道内依次设置有集尘室、滤尘网和风机，所述集尘室与所述吸尘通道的远离所述吸尘口的端部通过软管连接；所述风机被驱动时，所述风道内空气流动并使所述吸尘口处产生负压而吸入带粉尘的空气，带粉尘的空气经由所述软管进入风道，而空气中的粉尘由所述滤尘网阻隔而滞留在所述集尘室内，无粉尘的空气则通过滤尘网而排出。由此，在实现除尘的同时，也收集粉尘以便做进一步的测试分析。
9.也可以是，所述吸尘装置还具备与所述风机电连接并驱动所述风机的电机；所述底座上设有与所述电机电连接的启动控制键，通过所述启动控制键对所述电机输入启动指令以使所述电机驱动所述风机。
10.也可以是，所述吸尘头上靠近所述吸尘口的位置设有摄像头，所述摄像头与所述吸尘口平齐；所述底座上设有与所述摄像头电连接的显示屏，所述显示屏显示所述摄像头获取的图像。由此，便于确认吸尘头的位置和角度，防止损坏文物。
11.也可以是，所述吸尘头呈长方体，所述吸尘口位于所述吸尘头的一侧，所述吸尘头在形成所述吸尘口的一侧和底部设有红外测距仪；所述底座上设有与所述摄像头电连接的显示屏，所述显示屏显示所述红外测距仪检测到的所述吸尘口距文物表面的距离和所述吸尘口距地面的距离。由此，便于调整吸尘头的位置，防止损坏文物。
12.也可以是，所述吸尘头上靠近所述吸尘口的位置设有温湿度传感器；所述底座上设有与所述温湿度传感器电连接的显示屏，所述显示屏显示所述温湿度传感器检测到的温湿度值。由此，能够在文物表面附近温湿度变化较大时，及时停止吸尘。
13.也可以是，还包括连接所述水平伸缩杆和所述吸尘头的转动装置，所述转动装置能带动所述吸尘头转动；所述底座上设有摇杆，所述摇杆与所述转动装置电连接从而对所述转动装置输入指令。由此，能够调整吸尘头除尘的角度和方向，便于对文物的缝隙等位置进行除尘。
14.也可以是，所述吸尘头上靠近所述吸尘口的位置设有探照灯；所述底座上设有与所述探照灯电连接的探照灯开关。由此，便于观察吸尘通道21的吸尘口所对准的位置。
15.也可以是，所述吸尘箱内设有第二电动伸缩装置，与所述第二电动伸缩装置与所述水平伸缩杆的端部电连接并驱动所述水平伸缩杆进行自动伸缩；所述底座上设有前后控制键，所述前后控制键与所述第二电动伸缩装置电连接从而对所述第一电动伸缩装置输入指令以使所述第一电动伸缩装置驱动所述水平伸缩杆。由此，能够操作水平伸缩杆自动伸缩从而调节吸尘头的水平位置。
附图说明
16.图1为本发明的用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置中底座的透视的结构示意图；图2为本发明的用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置中操作面板的结构示意图；图3为本发明的用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置中吸尘箱的透视的结构示意图；图4为本发明的用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置中吸尘头前侧的结构示意图；符号说明：1
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底座；2
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万向轮；3
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把手；4
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第一电动伸缩装置；5
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转动控制组件；6
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竖向伸缩杆；7
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载物台；8
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显示屏；9
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探照灯开关；10
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摇杆；11
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上下控制键；12
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前后控制键；13
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启动控制键；14
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吸尘箱；15
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第二电动伸缩装置；16
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水平伸缩杆；17
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转动装置；18
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伸缩软管；19
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出风口；20
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吸尘头；21
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吸尘口；22
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探照灯；23
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温湿度传感器；24
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红外测距仪；25
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摄像头；26
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吸尘装置。
具体实施方式
17.以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图和下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
18.本发明的一种用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置，用于对石质文物表面的水泥尘、泥土尘、烟及煤炭尘等一系列非固结粉尘进行快速、高效、精确、无损的清除。本发明的除尘装置主要具备底座、吸尘箱和吸尘头。
19.参见图1，图1为本发明的除尘装置中底座的透视的结构示意图。底座1呈长方体状，其底部的四个角部处设置有四个万向轮2且一侧设置有形把手3，从而构成类似手推车的结构，便于底座1乃至整个除尘装置的移动。该把手3呈开口朝下的“]”形，其两个端部固定于底座1侧面的底部，且把手3倾斜设置，与底座的侧面构成一定角度。底座1的内部设置有第一电动伸缩装置4和供驱动后述的转动装置的转动控制组件5。底座1的顶部形成有操作面板，如图2所示，图2为本发明的除尘装置中操作面板的结构示意图，该操作面板上具备：显示屏8、供开启/关闭后述的探照灯的探照灯开关9、与转动控制组件5电连接的摇杆10、与第一电动伸缩装置4电连接的上下控制键11、供控制后述的水平伸缩杆伸缩的前后控制键12以及供控制后述的吸尘装置启动的启动控制键13。
20.底座1上设置有可沿竖直方向伸缩的竖向伸缩杆6，该竖向伸缩杆6的底部插入于底座1的内部并与设置在底座1内部的第一电动伸缩装置4连接，且该竖向伸缩杆6的顶部伸出于底座1并固定有载物台7。由于上下控制键11与第一电动伸缩装置4电连接，通过该上下控制键11对第一电动伸缩装置4输入指令，以使第一电动伸缩装置4根据指令驱动竖向伸缩杆6伸缩，继而带动载物台7在竖向方向上移动。
21.参见图3，图3为本发明的除尘装置中吸尘箱的透视的结构示意图，吸尘箱14呈长方体状，置于载物台7之上并能随该载物台7在竖向方向上移动。吸尘箱14内部设有第二电动伸缩装置15，且吸尘箱14上还设置有可沿水平的前后方向伸缩的水平伸缩杆16，水平伸
缩杆的后端插入于吸尘箱14内并与第二电动伸缩装置15连接，且该第二电动伸缩装置的前端伸出于吸尘箱14并安装有一转动装置17，该转动装置17上可拆卸地安装有吸尘头20。该第二电动伸缩装置15与前述的前后控制键12电连接，通过该前后控制键12对第二电动伸缩装置15输入指令，以使第二电动伸缩装置15根据指令驱动水平伸缩杆16伸缩，继而带动转动装置17和吸尘头20在水平的前后方向上移动。转动装置17呈“t”形，包括竖直的水平旋转机构和水平的垂直旋转机构，水平旋转机构和垂直旋转机构分别由小型电机驱动和控制，现有技术已相对成熟，例如可以是现有的摄像头用的转动装置，因而此处不再赘述。转动装置17的后端部与水平伸缩杆16的前端焊接在一起，转动装置17上部的垂直旋转机构左右两端与吸尘头20以可拆卸的方式连接。由此，转动装置17能分别以与水平旋转机构和垂直旋转机构为轴转动。且该转动装置与前述的摇杆10电连接，通过朝某个方向推动摇杆10从而对转动装置17输入对应的指令，转动装置17根据指令而带动吸尘头20转动。
22.此外，吸尘箱14内部还设有用于吸尘的吸尘装置26，该吸尘装置26内形成有风道，且风道内依次设置有集尘室、滤尘网、风机及电连接于所述风机的电机，由于现有技术已较为成熟，因此不再赘述。集尘室与一硬导管连通，该硬导管伸出于吸尘箱14并通过软管18与吸尘头20连接，而风机的后侧则与设置于吸尘箱14表面的出风口19通过管道连通。由此，当电机驱动风机时，空气迅速流动并使吸尘头20产生吸力以吸入外界空气，从吸尘头20吸入的带粉尘的空气依次经过软管18和硬导管而进入风道，此时，空气中的粉尘由风道内的滤尘网阻隔而滞留在集尘室，无粉尘的空气则通过滤尘网并经由风机和管道从吸尘箱14表面的出风口19排出。进一步地，吸尘装置26的电机与前述的启动控制键13电连接，从而通过启动控制键13对电机输入启动指令以使电机驱动风机。优选地，启动控制键13构成为能够调节档位的结构，通过操作启动控制键13而选取不同档位并对吸尘装置26的电机输入不同转速的启动指令，使电机以不同转速驱动风机，档位越高则吸力越大，在本实施形态中，启动控制键13有三个，分别对应于高、中、低三个档位，且其所对应的吸力分别为30kpa、20kpa、10kpa，通过按下启动控制键13即可输入对应档位的启动指令。但，本发明对设置的档位数量和吸力强度没有限定，档位的数量也可以不足或不止三个。
23.参见图4，图4为本发明的除尘装置中吸尘头20前侧的结构示意图，吸尘头20呈长方体状，吸尘头20上形成有从贯穿其前侧和后侧的吸尘通道，该吸尘通道的前端形成一圆形的吸尘口21，且该吸尘通道的后端与前述的软管18连接从而与吸尘装置26的风道连通，由此，当吸尘装置26启动时，吸尘口21处产生负压并将带有粉尘的外界空气吸入至吸尘通道，并经过软管18和硬导管送入吸尘装置26的风道内。
24.吸尘头20的前侧位于吸尘口21的正上方还设有探照灯22，从而便于观察吸尘通道21的吸尘口所对准的位置。该探照灯22与前述的探照灯开关9连接，通过探照灯开关控制探照灯22开启/关闭。探照灯22优选采用led灯，其发热量小，从而对文物影响小。吸尘头20的前侧位于吸尘口21的左上方和右上方分别设有摄像头25和温湿度传感器23，摄像头25与吸尘口21平齐，用于观察吸尘口21是否与文物表面平行和观察吸尘口21所面对的文物表面的情况，温湿度传感器23实时监测吸尘口21附近文物表面的温湿度值。吸尘过程中，若文物表面附近温湿度变化较大，则需要立即停止吸尘，以防文物表面的微环境发生剧烈变化，加剧岩石风化。吸尘头20的前侧位于吸尘口21的旁边及吸尘头20的底部靠近前侧的位置分别设有红外测距仪24，位于吸尘头20前侧的红外测距仪24与吸尘口21平齐，分别设于吸尘头20
前侧和底部的红外测距仪24分别用于监测吸尘口21距文物表面和地面的距离。摄像头25、温湿度传感器23及红外测距仪24均与显示屏8电连接，从而显示屏8上显示摄像头25实时获取的图像、温湿度传感器23实时检测出的温湿度值及两个红外测距仪24分别实时测出的与文物表面和与地面的距离，便于操作人员知晓吸尘口21的当前位置。
25.下面进一步例举实施例以详细说明本发明。实施例一中例举了在对低处的作业对象进行除尘的情况，实施例二中例举了在对高处的作业对象进行除尘的情况。应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
26.实施例一：对于例如在人能够操作的范围内的、位于低处的作业对象，操作者可将带有吸尘口21的吸尘头20从转动装置17上取下，此时除尘装置为手持式，通过伸缩软管18能使吸尘头20随意移动。操作时，人为控制吸尘口21与文物表面的距离（控制在3~5cm范围内）和角度，根据文物表面风化程度，调节吸力大小，对粉尘进行清除。
27.实施例二：对于例如超出人能够操作的范围的、位于高处的粉尘，操作者需借助竖向伸缩杆6来实现吸尘设备的抬高，在使用除尘装置时，固定万向轮2，通过上下控制键11缓慢上升伸缩杆6至需要除尘的位置高度，然后通过显示屏8上显示的红外测距仪24检测到的数据来确认吸尘口21距文物表面的距离，若距离不合适，则通过操作前后控制键12来使水平伸缩杆16伸缩以进行调整，将该距离控制在3~5cm范围内，同时通过摄像头25观察吸尘口21是否与文物表面平行，通过操作摇杆10来使吸尘头20转动，使吸尘口21调整至合适角度。另外，还通过摄像头25观察文物表面的风化程度，对于风化较严重的，选择低档位，以较小的吸力进行除尘，以防损坏文物，而对于新鲜完整的文物表面，则可选择高档位，以较大的吸力进行除尘。粉尘伴随空气一并从吸尘口21进入，通过可伸缩软管18进入吸尘装置26内的风道，粉尘由过滤尘网阻隔而沉积在集尘室内，而过滤后的空气通过所述出风口19排出。此外，通过集尘盒能对于收集的粉尘做进一步的测试分析。
28.在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。
技术特征：
1.一种用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置，其特征在于，包括：底座；安装于底座并且能升降的载物台；置于所述载物台之上并且随所述载物台升降的吸尘箱，所述吸尘箱内部设有吸尘装置，且所述吸尘箱的一侧设有沿水平方向延伸的水平伸缩杆；以及可拆卸地安装于所述水平伸缩杆端部的吸尘头，所述吸尘头通过所述水平伸缩杆进行伸缩而相对于所述吸尘箱进行相对移动，且所述吸尘头上设置有端部形成吸尘口的吸尘通道，所述吸尘通道通过可伸缩的管连接至所述吸尘装置，通过所述吸尘装置使所述吸尘口处产生负压而吸入带粉尘的空气。2.根据权利要求1所述的用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置，其特征在于，所述底座上设有沿竖向方向延伸的竖向伸缩杆，所述竖向伸缩杆的顶部支撑所述载物台，且所述竖向伸缩杆的底部通过一设于所述底座内的第一电动伸缩装置而驱动进行自动伸缩；所述底座上设有上下控制键，所述上下控制键与所述第一电动伸缩装置电连接从而对所述第一电动伸缩装置输入指令以使所述第一电动伸缩装置驱动所述竖向伸缩杆。3.根据权利要求1所述的用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置，其特征在于，所述吸尘装置内形成有风道，且所述风道内依次设置有集尘室、滤尘网和风机，所述集尘室与所述吸尘通道的远离所述吸尘口的端部通过软管连接；所述风机被驱动时，所述风道内空气流动并使所述吸尘口处产生负压而吸入带粉尘的空气，带粉尘的空气经由所述软管进入风道，而空气中的粉尘由所述滤尘网阻隔而滞留在所述集尘室内，无粉尘的空气则通过滤尘网而排出。4.根据权利要求3所述的用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置，其特征在于，所述吸尘装置还具备与所述风机电连接并驱动所述风机的电机；所述底座上设有与所述电机电连接的启动控制键，通过所述启动控制键对所述电机输入启动指令以使所述电机驱动所述风机。5.根据权利要求1所述的用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置，其特征在于，所述吸尘头上靠近所述吸尘口的位置设有摄像头，所述摄像头与所述吸尘口平齐；所述底座上设有与所述摄像头电连接的显示屏，所述显示屏显示所述摄像头获取的图像。6.根据权利要求1所述的用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置，其特征在于，所述吸尘头呈长方体，所述吸尘口位于所述吸尘头的一侧，所述吸尘头在形成所述吸尘口的一侧和底部设有红外测距仪；所述底座上设有与所述摄像头电连接的显示屏，所述显示屏显示所述红外测距仪检测到的所述吸尘口距文物表面的距离和所述吸尘口距地面的距离。7.根据权利要求1所述的用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置，其特征在于，所述吸尘头上靠近所述吸尘口的位置设有温湿度传感器；所述底座上设有与所述温湿度传感器电连接的显示屏，所述显示屏显示所述温湿度传感器检测到的温湿度值。8.根据权利要求1至6中任一项所述的用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置，
其特征在于，还包括连接所述水平伸缩杆和所述吸尘头的转动装置，所述转动装置能带动所述吸尘头转动；所述底座上设有摇杆，所述摇杆与所述转动装置电连接从而对所述转动装置输入指令。9.根据权利要求1至6中任一项所述的用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置，其特征在于，所述吸尘头上靠近所述吸尘口的位置设有探照灯；所述底座上设有与所述探照灯电连接的探照灯开关。10.根据权利要求1至6中任一项所述的用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置，其特征在于，所述吸尘箱内设有第二电动伸缩装置，与所述第二电动伸缩装置与所述水平伸缩杆的端部电连接并驱动所述水平伸缩杆进行自动伸缩；所述底座上设有前后控制键，所述前后控制键与所述第二电动伸缩装置电连接从而对所述第一电动伸缩装置输入指令以使所述第一电动伸缩装置驱动所述水平伸缩杆。
技术总结
本发明提供一种用于石质文物表面非固结粉尘的无损除尘装置，包括：底座；安装于底座并且能升降的载物台；置于载物台之上并且随载物台升降的吸尘箱，吸尘箱内部设有吸尘装置，且吸尘箱的一侧设有沿水平方向延伸的水平伸缩杆；以及可拆卸地安装于水平伸缩杆端部的吸尘头，吸尘头通过水平伸缩杆进行伸缩而相对于吸尘箱进行相对移动，且吸尘头上设置有端部形成吸尘口的吸尘通道，吸尘通道通过可伸缩的管连接至吸尘装置，通过吸尘装置使吸尘口处产生负压而吸入带粉尘的空气。由此，通过载物台和水平伸缩杆来控制改变吸尘口的高度和距文物表面的水平距离，能够对高处的粉尘进行清除，同时精确控制吸尘装置与文物表面的相对位置，防止对文物的损坏。止对文物的损坏。止对文物的损坏。
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