基于機(jī)器視覺的車輛清洗機(jī)仿形控制方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺的車輛清洗仿形控制方法及裝置，采用智能補(bǔ)洗控制功能，利用圖像處理系統(tǒng)采集、處理車體圖像，以判斷是否洗凈，若沒有達(dá)到清潔要求，智能補(bǔ)洗控制程序?qū)⒈患せ?，控制系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)洗操作。本發(fā)明使得清洗質(zhì)量提高，智能洗刷強(qiáng)度控制功能，由CCD攝像頭采集車輛清潔度數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)將作為洗刷強(qiáng)度控制的依據(jù)；車體臟的地方，控制刷更加貼近車體刷洗、同時(shí)，清洗劑噴量、噴水壓力都將相應(yīng)加大，清洗強(qiáng)度增大，反之，將減小清洗強(qiáng)度。
【專利說明】
基于機(jī)器視覺的車輛清洗機(jī)仿形控制方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺的車輛清洗、仿形控制方法，同時(shí)還提供了實(shí)現(xiàn)該方法的裝置，屬于車輛清洗技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外車輛清洗、仿形技術(shù)主要有如下兩種:
1.擺臂式仿形洗刷系統(tǒng)
該種洗刷系統(tǒng)主要由橫刷機(jī)構(gòu)、擺臂、配重、PLC、電磁閥等組成。PLC控制橫刷升降氣缸電磁閥轉(zhuǎn)換，使橫刷處于自由狀態(tài)，貼于車身，橫刷將隨著車身曲線做相應(yīng)的升降仿形運(yùn)動(dòng)。主要優(yōu)點(diǎn)是控制簡單。主要缺點(diǎn)是橫刷動(dòng)作緩慢，清洗效果差。
[0003]2.觸壓檢流式仿形洗刷系統(tǒng)
該種洗刷系統(tǒng)主要由橫刷及其刷架、橫刷轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)、橫刷升降機(jī)構(gòu)、PLC等組成。通過檢測(cè)洗車機(jī)橫刷轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載電流，PLC控制橫刷保持在設(shè)定區(qū)間，從而達(dá)到仿形目的。主要優(yōu)點(diǎn)是控制簡單，主要缺點(diǎn)是負(fù)載電流設(shè)定值及檢測(cè)值受多種因素的影響，不易調(diào)整，維護(hù)性差，準(zhǔn)確性低;橫刷接觸車體后采樣電流值，可靠性低，無智能清潔度判斷功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺的車輛清洗、仿形控制方法，目的旨在解決現(xiàn)有洗車機(jī)橫刷仿形控制動(dòng)作緩慢，維護(hù)性差，準(zhǔn)確性低，可靠性低，清洗效果差的問題。
[0005]本發(fā)明進(jìn)一步公開了基于機(jī)器視覺的車輛清洗、仿形控制裝置，具有高準(zhǔn)確性、快速性、高可靠性、智能清潔度判斷，便于維護(hù)的特點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明所述的一種基于機(jī)器視覺的車輛清洗、仿形控制方法，包括以下步驟:
I)端面仿形及其刷洗控制
車輛形狀數(shù)據(jù)通過C⑶攝像頭采集，經(jīng)數(shù)字信號(hào)處理器DSP計(jì)算獲得仿形數(shù)據(jù)，DSP通過RS485通信口將這個(gè)仿形數(shù)據(jù)發(fā)給PLC控制系統(tǒng);PLC控制系統(tǒng)根據(jù)車型數(shù)據(jù)計(jì)算端面形狀斜率;如圖2所示；
第I步:計(jì)算車形拐彎點(diǎn)
(1)連續(xù)計(jì)算相鄰2點(diǎn)車高梯度
定義某點(diǎn)的車高梯度為Ahk=hk_hk—1，k=l ,2,3.........η;
(2)判斷車形拐彎點(diǎn)
當(dāng)某點(diǎn)車高梯度為Ahk>0時(shí)，記下該點(diǎn)車高數(shù)據(jù)地址，送給計(jì)算機(jī)的拐彎點(diǎn)地址寄存器，連續(xù)判斷其后各點(diǎn)車高梯度的正負(fù)，并只要車高梯度連續(xù)為正的的點(diǎn)數(shù)為20點(diǎn)，則判定該點(diǎn)就是拐彎點(diǎn)坐標(biāo)(LG，Hg );但若其后車高梯度連續(xù)為正的點(diǎn)數(shù)小于2 O點(diǎn)，則認(rèn)為該點(diǎn)不是拐彎點(diǎn)，以此方法，繼續(xù)判斷下一點(diǎn)是否為拐彎點(diǎn)；
第2步:確定斜率閥值方法
(I)計(jì)算車形拐彎點(diǎn)I之前的車形斜率，車形拐彎點(diǎn)I的坐標(biāo)為(U1，HC1)，以下簡稱車形拐彎點(diǎn)I;
AHi=Hg1-Ho,
ALi=Lg1-Lo ,
K ι=Δ Hi/ALi
其中，Hg1為車形拐彎點(diǎn)I處車高值，Ho為車端面處車高值，AH1為車形拐彎點(diǎn)I處車高值Hg1和車端面處車高值Ho之差，Lg1為車形拐彎點(diǎn)I處車長值，Lo為車端面處車長值，AL1為車形拐彎點(diǎn)I處車長值Lq和車端面處車長值Lo之差，K1為車形拐彎點(diǎn)I之前的車形斜率；
(2 )計(jì)算車形拐彎點(diǎn)I之后的斜率；
ΔΗ2=Ηθ2_Ηθ1,
AL2=Lg2_Lg1 ,
K2=AH2ML2
其中，Hg2為車形拐彎點(diǎn)2處車高值，車形拐彎點(diǎn)2的坐標(biāo)為(Lg2，HG2)，以下簡稱車形拐彎點(diǎn)2; AH2為車形拐彎點(diǎn)2處車高值Hg2和車形拐彎點(diǎn)I處車高值Hg1之差，Lg2為車形拐彎點(diǎn)2處車長值，AL2為車形拐彎點(diǎn)2處車長值U2和車形拐彎點(diǎn)I處車長值1^之差，1(2為車形拐彎點(diǎn)I之后的車形斜率；
(3)確定斜率閥值
根據(jù)車形統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，車面傾斜角Φ〈30度時(shí)，定義為車高曲線變化緩慢，而Φ >30度時(shí)，定義為車高曲線變化陡急。故取車面傾斜角Φ =30度的斜率為閥值，S卩K=tan30=0.58;
第3步:端面仿形及其刷洗控制
將被洗車輛端面分為兩部分:斜率較小的下端部即斜率KKK部分，和斜率較大的風(fēng)擋部即斜率K2>K部分;然后分兩種情況進(jìn)行仿形及其刷洗控制:
(1)在斜率KKK段，即橫刷處于比較平緩的下端部時(shí)，PLC控制系統(tǒng)采集反映橫刷實(shí)際位置的編碼器數(shù)據(jù)，以判斷此時(shí)橫刷位置是否達(dá)到目標(biāo)位置，如尚未達(dá)到目標(biāo)位置，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)橫刷實(shí)際位置和目標(biāo)位置的差計(jì)算出橫刷升降電機(jī)的動(dòng)作頻率和動(dòng)作方向，然后通過PLC控制系統(tǒng)的COM3 口將這個(gè)控制信息送給變頻器，變頻器控制升降電機(jī)動(dòng)作，同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)不斷采集編碼器數(shù)據(jù)，當(dāng)橫刷位置接近目標(biāo)位置時(shí)，PLC控制系統(tǒng)立即將新的控制信息送給變頻器，使變頻器以較小的頻率運(yùn)行，防止超調(diào)；當(dāng)橫刷達(dá)到目標(biāo)位置時(shí)，PLC控制系統(tǒng)將停止信息送給變頻器，電動(dòng)機(jī)停止動(dòng)作；以后各點(diǎn)，PLC控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集橫刷位置編碼器數(shù)據(jù)，并判斷橫刷位置是否為目標(biāo)位置，實(shí)時(shí)調(diào)解；
(2)在斜率Κ2>Κ段，即當(dāng)橫刷處于斜率較大的風(fēng)擋部時(shí)，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)這個(gè)斜率，結(jié)合龍門架水平運(yùn)動(dòng)速度，計(jì)算橫刷垂直運(yùn)動(dòng)速度分量;根據(jù)這個(gè)速度分量，計(jì)算變頻器的動(dòng)作頻率；由于設(shè)計(jì)洗車系統(tǒng)水平運(yùn)動(dòng)速度為15mm/S，PLC控制系統(tǒng)將數(shù)字信號(hào)處理器DSP傳送過來的車形數(shù)據(jù)按車長每15mm取一個(gè)，則在斜率K2>K段，數(shù)據(jù)總數(shù)也就是洗車系統(tǒng)水平運(yùn)動(dòng)時(shí)間為TC1-C2=AL2/15秒。則橫刷垂直運(yùn)動(dòng)速度V=AH2/ Tc1-G2 ;橫刷恒速垂直運(yùn)動(dòng)所需要的變頻器頻率為F=P*V，其中P為速度-頻率變換系數(shù)；
PLC控制系統(tǒng)控制變頻器使橫刷升降電機(jī)恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，使橫刷裝置做升降運(yùn)動(dòng)，水平運(yùn)動(dòng)由PLC控制系統(tǒng)控制交流電機(jī)通過龍門架裝置運(yùn)動(dòng)完成，兩部份的合成就是風(fēng)擋部位車形曲線的形狀；
當(dāng)洗車系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)到拐彎點(diǎn)2時(shí)，斜率K2>K段結(jié)束，系統(tǒng)再次進(jìn)入斜率KKK段，因此按KKK段調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)；
同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)通過輸出端Yl、Y4、Y5分別控制橫刷轉(zhuǎn)、噴水、噴泡沫按程序動(dòng)作；當(dāng)橫豎處于上下極限位置時(shí)，橫刷上位傳感器、橫刷下位傳感器動(dòng)作，PLC控制系統(tǒng)的輸入端子Χ4、Χ5接通，PLC控制系統(tǒng)立即控制變頻器停止動(dòng)作；
2)智能補(bǔ)洗控制
通過圖像采集處理系統(tǒng)采集、處理車體圖像，計(jì)算車體表面清潔度C，當(dāng)C〈C闊時(shí)((?為車體清潔度閥值，根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)設(shè)定)，判斷為清潔度不合格，沒有達(dá)到清潔要求，智能補(bǔ)洗控制程序?qū)⒈患せ?，控制系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)洗操作(清水刷洗)，反之，當(dāng)C>CW時(shí)，判斷為清潔度合格，不進(jìn)行補(bǔ)洗；
3)智能洗刷強(qiáng)度控制
上述計(jì)算的車體表面清潔度C，也將作為洗刷強(qiáng)度控制的依據(jù)；當(dāng)車體某處C〈CW時(shí)，控制刷更加貼近車體刷洗、同時(shí)，清洗劑噴量、噴水壓力都將相應(yīng)加大，清洗強(qiáng)度增大;反之，將減小清洗強(qiáng)度。
[0007]實(shí)現(xiàn)上述智能補(bǔ)洗控制和智能洗刷強(qiáng)度控制的關(guān)鍵技術(shù)是圖像識(shí)別算法的設(shè)計(jì)，包括預(yù)處理技術(shù)和邊緣檢測(cè)技術(shù)。
[0008]預(yù)處理技術(shù):首先需要對(duì)圖像進(jìn)行降噪處理，擬選取數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法進(jìn)行濾波降噪。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波器的濾波效果取決于結(jié)構(gòu)元素的形狀、尺寸和方向，故本項(xiàng)目選取的參考標(biāo)準(zhǔn)是目標(biāo)的大小、形狀和方向。
[0009]邊緣檢測(cè)技術(shù):在小波分析中，信號(hào)的孤立奇異指數(shù)可由小波變換在該點(diǎn)隨尺度參數(shù)變小時(shí)的衰減速度來定。由于小波變換的上述特征，采用小波變換對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)尤為有效。因此，使用小波多尺度分析方法對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)。
[0010]本發(fā)明所述的一種基于機(jī)器視覺的車輛清洗、仿形控制裝置，其特征在于:主要由圖像采集處理系統(tǒng)、過載及位置傳感器單元、編碼器、PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)、變頻器、橫刷動(dòng)作裝置、噴水(沫)裝置、洗車機(jī)行走裝置組成；
其中，圖像采集處理系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)串行通信口 COM2相連，為PLC控制系統(tǒng)提供車輛仿形數(shù)據(jù);過載及位置傳感器單元與PLC控制系統(tǒng)輸入端口相連，為PLC控制系統(tǒng)提供過載及各機(jī)構(gòu)位置信息，以便于對(duì)洗車裝置進(jìn)行位置及安全控制；編碼器一方面連接到橫刷動(dòng)作裝置，負(fù)責(zé)采集橫刷位置信息(脈沖數(shù))，另一方面連接到PLC控制系統(tǒng)的輸入端，為PLC控制系統(tǒng)提供橫刷當(dāng)前位置信息；變頻器與PLC控制系統(tǒng)串行通信口 COM3相連，接受PLC控制系統(tǒng)輸出的車輛仿形控制數(shù)據(jù)，同時(shí)，變頻器與橫刷動(dòng)作裝置相連，輸出控制信號(hào)控制橫刷動(dòng)作裝置中的升降裝置動(dòng)作;PLC控制系統(tǒng)的輸出端口分別與橫刷動(dòng)作裝置、噴水(沫)裝置、洗車機(jī)行走裝置相連，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算得到的控制數(shù)據(jù)分別控制橫刷動(dòng)作裝置、噴水(沫)裝置、洗車機(jī)行走裝置配合動(dòng)作，以完成端面仿形及其刷洗控制、智能補(bǔ)洗控制，智能洗刷強(qiáng)度控制；
所述的圖像采集處理系統(tǒng)主要包括:CXD攝像頭、視頻解碼器、DSP、SDRAM、Fl ash;其中，CCD攝像頭與視頻解碼器相連，負(fù)責(zé)圖像的采集及模數(shù)變換;視頻解碼器與DSP的視頻輸入口相連，負(fù)責(zé)把完成模數(shù)變換的數(shù)字視頻信息傳送給DSP處理，同時(shí)DSP的I2C接口連接到視頻解碼器的I2C總線接口，I2C總線接口負(fù)責(zé)視頻解碼器的內(nèi)部寄存器參數(shù)的配置和狀態(tài)的讀出；SDRAM并聯(lián)連接到DSP的EMIFA接口，負(fù)責(zé)存放原始圖像數(shù)據(jù)；Flash連接到DSP的EMIFA接口，用于固化程序和一些掉電后仍需保存的用戶數(shù)據(jù)。
[0011]該部分采集端面仿形數(shù)據(jù)、車體清潔度數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，為端面仿形控制、智能補(bǔ)洗控制、智能洗刷強(qiáng)度提供控制依據(jù)。
[0012]本發(fā)明采用智能補(bǔ)洗控制功能，利用圖像處理系統(tǒng)采集、處理車體圖像，以判斷是否洗凈，若沒有達(dá)到清潔要求，智能補(bǔ)洗控制程序?qū)⒈患せ?，控制系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)洗操作(清水刷洗)。該控制方式使得清洗質(zhì)量提高，其他產(chǎn)品沒有此項(xiàng)功能。智能洗刷強(qiáng)度控制功能，由CCD攝像頭采集車輛清潔度數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)將作為洗刷強(qiáng)度控制的依據(jù)。車體臟的地方，控制屆IJ更加貼近車體刷洗、同時(shí)，清洗劑噴量、噴水壓力都將相應(yīng)加大，清洗強(qiáng)度增大，反之，將減小清洗強(qiáng)度。該控制方式使得清洗質(zhì)量提高，清洗劑高效使用，綠色環(huán)保，其他產(chǎn)品沒有此項(xiàng)功能。
[0013]本發(fā)明的積極效果在于:
(1)控制具有高可靠性:通過圖像處理先計(jì)算得到車型數(shù)據(jù)，然后才控制端面刷(橫刷)仿形動(dòng)作;這個(gè)優(yōu)點(diǎn)避免了“觸壓檢流式仿形洗刷系統(tǒng)”的橫刷先接觸車體然后才得到仿形數(shù)據(jù)，才控制動(dòng)作的冒險(xiǎn)控制方法，使控制變得更加安全可靠；
(2)控制具有高精確度，高穩(wěn)定性，便于維護(hù):該系統(tǒng)對(duì)橫刷與車體間距離的控制，采用變頻器控制升降電機(jī)，編碼器反饋橫刷位置的控制方式，不僅對(duì)橫刷位置進(jìn)行控制，也對(duì)橫刷升降速度進(jìn)行控制，因此，比起“觸壓檢流式仿形洗刷系統(tǒng)”根據(jù)負(fù)載電流值控制的方法(負(fù)載電流值受多種因素影響變化范圍不穩(wěn)定)，本發(fā)明的控制精度要更高，同時(shí)，由于本發(fā)明在控制上不依賴橫刷電機(jī)負(fù)載電流值，不會(huì)因?yàn)樨?fù)載電流閥值的不穩(wěn)而使橫刷動(dòng)作的穩(wěn)定性變差，所以該發(fā)明的控制具有高穩(wěn)定性，也能使系統(tǒng)維護(hù)更加簡便；
(3)橫刷調(diào)節(jié)動(dòng)作的快速性:相對(duì)于“擺臂式仿形洗刷系統(tǒng)”，本發(fā)明的橫刷升降動(dòng)作采用電機(jī)控制，控制動(dòng)作具有更高的快速性；
(4)高清洗質(zhì)量:由于系統(tǒng)設(shè)置了智能補(bǔ)洗控制和智能洗刷強(qiáng)度控制功能，比起“觸壓檢流式仿形洗刷系統(tǒng)”和“擺臂式仿形洗刷系統(tǒng)”，清洗效果更加完美。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖；
圖2車輛清洗機(jī)仿形控制方法原理圖；
圖3為本發(fā)明控制系統(tǒng)的圖像采集處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；
圖4為本發(fā)明控制系統(tǒng)電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
根據(jù)圖1、圖3、圖4所示，本發(fā)明主要由圖像處理系統(tǒng)、過載及位置傳感器單元、編碼器、PLC控制系統(tǒng)、變頻器、橫刷動(dòng)作裝置、噴水(沫)裝置、洗車機(jī)行走裝置組成；
所述的圖像采集處理系統(tǒng)(如圖3所示)包括:(XD攝像頭(FCB-EX1000P)、視頻解碼器SAA(7115H)、數(shù)字信號(hào)處理器 DSP(TMS320DM642)、存儲(chǔ)器SDRAM(HY57V283220T)及Flash(AM29LV640MT) ； PLC控制系統(tǒng)(如圖4所示)主要包括:PLC(DVP60ES2)、接觸器、熱繼電器、水(泡沫)栗、橫刷轉(zhuǎn)電機(jī)、行走電機(jī)、變頻器、橫刷升降電機(jī)、編碼器;其中: (1)橫刷升降電機(jī)的控制
橫刷升降電機(jī)連接到變頻器的輸出端U(Tl)、V(T2)、W(T3)，電源接觸器觸點(diǎn)連接變頻器輸入端R(Ll)、S(L2)、T(L3)，該接觸器的動(dòng)作線圈由PLC的YO控制；
(2)橫刷位置反饋編碼器
橫刷位置反饋編碼器采用LPD3806型號(hào)，用于檢測(cè)橫刷實(shí)時(shí)位置，其輸出端A、B分別接至PLC的輸入端X0、X1，同時(shí)，PLC內(nèi)部使用計(jì)數(shù)器C251，A、B經(jīng)X0、X1為計(jì)數(shù)器C251提供計(jì)數(shù)輸入；
(3)橫刷轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的控制
橫刷轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)連接到其熱繼電器的輸出端，該熱繼電器的輸入端接至橫刷轉(zhuǎn)動(dòng)接觸器的輸出，該接觸器的動(dòng)作線圈由PLC的Yl控制。橫刷轉(zhuǎn)動(dòng)過載信號(hào)接至PLC的輸入X6端。
[0016](4)行走電機(jī)的控制
左右行走電機(jī)分別連接到各自熱繼電器的輸出端，這兩個(gè)熱繼電器的輸入端并聯(lián)后分別接至行走電機(jī)前進(jìn)接觸器、后退接觸器的輸出，該兩個(gè)接觸器的動(dòng)作線圈分別由PLC的Y2、Y3控制。行走電機(jī)過載信號(hào)接至PLC的輸入X7端；
(5)噴水栗的控制
噴水栗電機(jī)接至水栗電源接觸器，其動(dòng)作線圈由PLC的Υ4控制；
(6)泡沫栗的控制
泡沫栗電機(jī)連接到泡沫栗接觸器的輸出端，其動(dòng)作線圈由PLC的Υ5控制；
(7)控制面板各開關(guān)的連接
啟動(dòng)、停止開關(guān)分別接至PLC的輸入Χ2、Χ3上，用于控制系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止；
(8)傳感器模塊的連接
橫刷上位傳感器、橫刷下位傳感器為接近快關(guān)，負(fù)責(zé)檢測(cè)橫刷上極限位置、下極限位置，其輸出接PLC的輸入Χ4、Χ5上；
(9)電源模塊的連接
控制變壓器輸出220V交流電，一方面為PLC供電，另一方面去開關(guān)電源產(chǎn)生24V直流電。三相動(dòng)力電源通過接觸器觸點(diǎn)供電；
(10)通信接口(RS485)的應(yīng)用
圖像采集系統(tǒng)DSP計(jì)算得到的車輛仿形數(shù)據(jù)通過RS485模塊通信傳遞給PLC的COM2，DSP(RS485)的SG-信號(hào)接PLC的COM2 口的D-信號(hào)端，數(shù)字信號(hào)處理器DSP的RS485通信口的SG+信號(hào)接PLC的COM2 口的D+信號(hào)端；
變頻器的控制由PLC通過COM3 (RS485 )完成，變頻器的SG-信號(hào)接PLC的D-信號(hào)端，變頻器的SG+信號(hào)接PLC的D+信號(hào)端。
[0017]本發(fā)明的工作過程如下:
將被洗車輛端面分為兩部分:斜率較小的下端部即斜率KKK部分，和斜率較大的風(fēng)擋部即斜率Κ2>Κ部分。然后分兩種情況進(jìn)行仿形及其刷洗控制:
(I)在斜率KKK段，即橫刷處于比較平緩的下端部時(shí)，PLC采集反映橫刷實(shí)際位置的編碼器數(shù)據(jù)，以判斷此時(shí)橫刷位置是否達(dá)到目標(biāo)位置，如尚未達(dá)到目標(biāo)位置，PLC根據(jù)橫刷實(shí)際位置和目標(biāo)位置的差計(jì)算出橫刷升降電機(jī)的動(dòng)作頻率和動(dòng)作方向，然后通過PLC的COM3口將這個(gè)控制信息送給變頻器，變頻器控制升降電機(jī)動(dòng)作，同時(shí)，PLC不斷采集編碼器數(shù)據(jù)，當(dāng)橫刷位置接近目標(biāo)位置時(shí)，PLC立即將新的控制信息送給變頻器，使變頻器以較小的頻率運(yùn)行，防止超調(diào)；當(dāng)橫刷達(dá)到目標(biāo)位置時(shí)，PLC將停止信息送給變頻器，電動(dòng)機(jī)停止動(dòng)作。以后各點(diǎn)，PLC實(shí)時(shí)采集橫刷位置編碼器數(shù)據(jù)，并判斷橫刷位置是否為目標(biāo)位置，實(shí)時(shí)調(diào)解。
[0018](2)在斜率K2>K段，即當(dāng)橫刷處于斜率較大的風(fēng)擋部時(shí)，PLC根據(jù)這個(gè)斜率，結(jié)合龍門架水平運(yùn)動(dòng)速度，計(jì)算橫刷垂直運(yùn)動(dòng)速度分量;根據(jù)這個(gè)速度分量，計(jì)算變頻器的動(dòng)作頻率(是一個(gè)恒定值)。由于設(shè)計(jì)洗車系統(tǒng)水平運(yùn)動(dòng)速度為15mm/S，PLC將數(shù)字信號(hào)處理器DSP傳送過來的車形數(shù)據(jù)按車長每15mm取一個(gè)，則在斜率K2>K段，數(shù)據(jù)總數(shù)也就是洗車系統(tǒng)水平運(yùn)動(dòng)時(shí)間為Tq—G2=AL2/15秒。
[0019]則橫刷垂直運(yùn)動(dòng)速度V=AH2/ Tc1-G2。橫刷恒速垂直運(yùn)動(dòng)所需要的變頻器頻率為F=P*V，其中P為變換系數(shù)。
[0020]PLC控制變頻器使橫刷升降電機(jī)恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，使橫刷裝置做升降運(yùn)動(dòng)，水平運(yùn)動(dòng)由PLC控制交流電機(jī)通過龍門架裝置運(yùn)動(dòng)完成，兩部份的合成就是風(fēng)擋部位端面曲線的形狀。
[0021]當(dāng)洗車系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)到拐彎點(diǎn)(LG2，HG2)時(shí)，斜率K2>K段結(jié)束，系統(tǒng)再次進(jìn)入斜率KKK段，因此按仏^段調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)。
[0022]同時(shí)，PLC通過輸出端Yl、Υ4、Υ5分別控制橫刷轉(zhuǎn)、噴水、噴泡沫按程序動(dòng)作；當(dāng)橫豎處于上下極限位置時(shí)，橫刷上位傳感器、橫刷下位傳感器動(dòng)作，PLC的輸入端子Χ4、Χ5接通，PLC立即控制變頻器停止動(dòng)作。
[0023](3)智能補(bǔ)洗控制方法
通過圖像處理系統(tǒng)采集、處理車體圖像，計(jì)算車體表面清潔度C，當(dāng)C〈C闊時(shí)((?為車體清潔度閥值，根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)求得)，判斷為清潔度不合格，沒有達(dá)到清潔要求，智能補(bǔ)洗控制程序?qū)⒈患せ?，控制系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)洗操作(清水刷洗)，反之，當(dāng)c>cw時(shí)，判斷為清潔度合格，不進(jìn)行補(bǔ)洗。
[0024](4)智能洗刷強(qiáng)度控制方法
上述計(jì)算的車體表面清潔度C，也將作為洗刷強(qiáng)度控制的依據(jù)。當(dāng)車體某處C〈Ci#i，控制刷更加貼近車體刷洗、同時(shí)，清洗劑噴量、噴水壓力都將相應(yīng)加大，清洗強(qiáng)度增大。反之，將減小清洗強(qiáng)度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于機(jī)器視覺的車輛清洗、仿形控制方法，包括以下步驟: I)端面仿形及其刷洗控制 車輛形狀數(shù)據(jù)通過C⑶攝像頭采集，經(jīng)數(shù)字信號(hào)處理器DSP計(jì)算獲得仿形數(shù)據(jù)，DSP通過RS485通信口將這個(gè)仿形數(shù)據(jù)發(fā)給PLC控制系統(tǒng);PLC控制系統(tǒng)根據(jù)車型數(shù)據(jù)計(jì)算端面形狀斜率； 第I步:計(jì)算車形拐彎點(diǎn) (1)連續(xù)計(jì)算相鄰2點(diǎn)車高梯度 定義某點(diǎn)的車高梯度為Ahk=hk_hk—1，k=l ,2,3.........η; (2)判斷車形拐彎點(diǎn) 當(dāng)某點(diǎn)車高梯度為Ahk>0時(shí)，記下該點(diǎn)車高數(shù)據(jù)地址，送給計(jì)算機(jī)的拐彎點(diǎn)地址寄存器，連續(xù)判斷其后各點(diǎn)車高梯度的正負(fù)，并只要車高梯度連續(xù)為正的的點(diǎn)數(shù)為20點(diǎn)，則判定該點(diǎn)就是拐彎點(diǎn)坐標(biāo)(LG，Hg );但若其后車高梯度連續(xù)為正的點(diǎn)數(shù)小于2 O點(diǎn)，則認(rèn)為該點(diǎn)不是拐彎點(diǎn)，以此方法，繼續(xù)判斷下一點(diǎn)是否為拐彎點(diǎn)； 第2步:確定斜率閥值方法 (I)計(jì)算車形拐彎點(diǎn)I之前的車形斜率，車形拐彎點(diǎn)I的坐標(biāo)為(U1，Hq)，以下簡稱車形拐彎點(diǎn)I;AHi=Hg1-Ho,ALi=Lg1-Lo , K ι=Δ Hi/ALi 其中，Hci為車形拐彎點(diǎn)I處車高值，Ho為車端面處車高值，AH1為車形拐彎點(diǎn)I處車高值Hg1和車端面處車高值Ho之差，Lg1為車形拐彎點(diǎn)I處車長值，Lo為車端面處車長值，AL1為車形拐彎點(diǎn)I處車長值Lq和車端面處車長值Lo之差，K1為車形拐彎點(diǎn)I之前的車形斜率； (2 )計(jì)算車形拐彎點(diǎn)I之后的斜率；ΔΗ2=Ηθ2_Ηθ1,AL2=Lg2_Lg1 , K2=AH2ZAL2 其中，Hg2為車形拐彎點(diǎn)2處車高值，車形拐彎點(diǎn)2的坐標(biāo)為(Lg2，HG2)，以下簡稱車形拐彎點(diǎn)2; AH2為車形拐彎點(diǎn)2處車高值Hg2和車形拐彎點(diǎn)I處車高值Hg1之差，Lg2為車形拐彎點(diǎn)2處車長值，AL2為車形拐彎點(diǎn)2處車長值U2和車形拐彎點(diǎn)I處車長值1^之差，1(2為車形拐彎點(diǎn)I之后的車形斜率； (3)確定斜率閥值 根據(jù)車形統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，車面傾斜角Φ〈30度時(shí)，定義為車高曲線變化緩慢，而Φ >30度時(shí)，定義為車高曲線變化陡急； 故取車面傾斜角Φ =30度的斜率為閥值，BPK=tan30=0.58; 第3步:端面仿形及其刷洗控制 將被洗車輛端面分為兩部分:斜率較小的下端部即斜率KKK部分，和斜率較大的風(fēng)擋部即斜率K2>K部分;然后分兩種情況進(jìn)行仿形及其刷洗控制: (I)在斜率KKK段，即橫刷處于比較平緩的下端部時(shí)，PLC控制系統(tǒng)采集反映橫刷實(shí)際位置的編碼器數(shù)據(jù)，以判斷此時(shí)橫刷位置是否達(dá)到目標(biāo)位置，如尚未達(dá)到目標(biāo)位置，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)橫刷實(shí)際位置和目標(biāo)位置的差計(jì)算出橫刷升降電機(jī)的動(dòng)作頻率和動(dòng)作方向，然后通過PLC控制系統(tǒng)的COM3 口將這個(gè)控制信息送給變頻器，變頻器控制升降電機(jī)動(dòng)作，同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)不斷采集編碼器數(shù)據(jù)，當(dāng)橫刷位置接近目標(biāo)位置時(shí)，PLC控制系統(tǒng)立即將新的控制信息送給變頻器，使變頻器以較小的頻率運(yùn)行，防止超調(diào)；當(dāng)橫刷達(dá)到目標(biāo)位置時(shí)，PLC控制系統(tǒng)將停止信息送給變頻器，電動(dòng)機(jī)停止動(dòng)作；以后各點(diǎn)，PLC控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集橫刷位置編碼器數(shù)據(jù)，并判斷橫刷位置是否為目標(biāo)位置，實(shí)時(shí)調(diào)解； (2)在斜率K2>K段，即當(dāng)橫刷處于斜率較大的風(fēng)擋部時(shí)，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)這個(gè)斜率，結(jié)合龍門架水平運(yùn)動(dòng)速度，計(jì)算橫刷垂直運(yùn)動(dòng)速度分量;根據(jù)這個(gè)速度分量，計(jì)算變頻器的動(dòng)作頻率；由于設(shè)計(jì)洗車系統(tǒng)水平運(yùn)動(dòng)速度為15mm/S，PLC控制系統(tǒng)將數(shù)字信號(hào)處理器DSP傳送過來的車形數(shù)據(jù)按車長每15mm取一個(gè)，則在斜率K2>K段，數(shù)據(jù)總數(shù)也就是洗車系統(tǒng)水平運(yùn)動(dòng)時(shí)間為Tq—G2=AL2/15秒； 則橫刷垂直運(yùn)動(dòng)速度V=AH2/ Tc1-G2 ;橫刷恒速垂直運(yùn)動(dòng)所需要的變頻器頻率為F=P*V，其中P為速度-頻率變換系數(shù)； PLC控制系統(tǒng)控制變頻器使橫刷升降電機(jī)恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，使橫刷裝置做升降運(yùn)動(dòng)，水平運(yùn)動(dòng)由PLC控制系統(tǒng)控制交流電機(jī)通過龍門架裝置運(yùn)動(dòng)完成，兩部份的合成就是風(fēng)擋部位車形曲線的形狀； 當(dāng)洗車系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)到拐彎點(diǎn)2時(shí)，斜率K2>K段結(jié)束，系統(tǒng)再次進(jìn)入斜率KKK段，因此按KKK段調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)； 同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)通過輸出端Yl、Υ4、Υ5分別控制橫刷轉(zhuǎn)、噴水、噴泡沫按程序動(dòng)作；當(dāng)橫豎處于上下極限位置時(shí)，橫刷上位傳感器、橫刷下位傳感器動(dòng)作，PLC控制系統(tǒng)的輸入端子Χ4、Χ5接通，PLC控制系統(tǒng)立即控制變頻器停止動(dòng)作； 2)智能補(bǔ)洗控制 通過圖像采集處理系統(tǒng)采集、處理車體圖像，計(jì)算車體表面清潔度C，當(dāng)C〈C闊時(shí)((?為車體清潔度閥值，根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)設(shè)定)，判斷為清潔度不合格，沒有達(dá)到清潔要求，智能補(bǔ)洗控制程序?qū)⒈患せ睿刂葡到y(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)洗操作(清水刷洗)，反之，當(dāng)C>CW時(shí)，判斷為清潔度合格，不進(jìn)行補(bǔ)洗； 3)智能洗刷強(qiáng)度控制 上述計(jì)算的車體表面清潔度C，也將作為洗刷強(qiáng)度控制的依據(jù)；當(dāng)車體某處C〈C闊時(shí)，控制刷更加貼近車體刷洗、同時(shí)，清洗劑噴量、噴水壓力都將相應(yīng)加大，清洗強(qiáng)度增大;反之，將減小清洗強(qiáng)度。2.一種基于機(jī)器視覺的車輛清洗機(jī)仿形控制裝置，其特征在于: 主要由圖像采集處理系統(tǒng)、過載及位置傳感器單元、編碼器、PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)、變頻器、橫刷動(dòng)作裝置、噴水(沫)裝置、洗車機(jī)行走裝置組成； 其中，圖像采集處理系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)串行通信口 COM2相連，為PLC控制系統(tǒng)提供車輛仿形數(shù)據(jù);過載及位置傳感器單元與PLC控制系統(tǒng)輸入端口相連，為PLC控制系統(tǒng)提供過載及各機(jī)構(gòu)位置信息，以便于對(duì)洗車裝置進(jìn)行位置及安全控制；編碼器一方面連接到橫刷動(dòng)作裝置，負(fù)責(zé)采集橫刷位置信息(脈沖數(shù))，另一方面連接到PLC控制系統(tǒng)的輸入端，為PLC控制系統(tǒng)提供橫刷當(dāng)前位置信息；變頻器與PLC控制系統(tǒng)串行通信口 COM3相連，接受PLC控制系統(tǒng)輸出的車輛仿形控制數(shù)據(jù)，同時(shí)，變頻器與橫刷動(dòng)作裝置相連，輸出控制信號(hào)控制橫刷動(dòng)作裝置中的升降裝置動(dòng)作;PLC控制系統(tǒng)的輸出端口分別與橫刷動(dòng)作裝置、噴水(沫)裝置、洗車機(jī)行走裝置相連，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算得到的控制數(shù)據(jù)分別控制橫刷動(dòng)作裝置、噴水(沫)裝置、洗車機(jī)行走裝置配合動(dòng)作，以完成端面仿形及其刷洗控制、智能補(bǔ)洗控制，智能洗刷強(qiáng)度控制； 所述的圖像采集處理系統(tǒng)主要包括:CXD攝像頭、視頻解碼器、DSP、SDRAM、Flash;其中，CCD攝像頭與視頻解碼器相連，負(fù)責(zé)圖像的采集及模數(shù)變換;視頻解碼器與DSP的視頻輸入口相連，負(fù)責(zé)把完成模數(shù)變換的數(shù)字視頻信息傳送給DSP處理，同時(shí)DSP的I2C接口連接到視頻解碼器的I2C總線接口，I2C總線接口負(fù)責(zé)視頻解碼器的內(nèi)部寄存器參數(shù)的配置和狀態(tài)的讀出；SDRAM并聯(lián)連接到DSP的EMIFA接口，負(fù)責(zé)存放原始圖像數(shù)據(jù)；Flash連接到DSP的EMIFA接口，用于固化程序和一些掉電后仍需保存的用戶數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G05B19/05GK105955188SQ201610463445
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】馬春龍, 莊宏軍, 鄧夏依, 楊悅, 牛啟鳳, 陳晗陽
【申請(qǐng)人】長春思瑤科技有限公司