復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，特別涉及一種復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)系統(tǒng)。由發(fā)電與供電系統(tǒng)、軌道車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)及傳感器、視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、高壓空氣系統(tǒng)、負(fù)壓除塵系統(tǒng)、隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)、隧道壁面清掃系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)組成，發(fā)電與供電系統(tǒng)分別和軌道車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)及傳感器、視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、高壓空氣系統(tǒng)、負(fù)壓除塵系統(tǒng)、隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)、隧道壁面清掃系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)相連，軌道車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)及傳感器、視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、高壓空氣系統(tǒng)、負(fù)壓除塵系統(tǒng)、隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)、隧道壁面清掃系統(tǒng)分別和智能控制系統(tǒng)相連；與傳統(tǒng)軌道清潔機(jī)相比，生產(chǎn)速度更快、安全度更高、清掃質(zhì)量更徹底。
【專(zhuān)利說(shuō)明】[0001] 復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，特別涉及一種復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0003] 目前，隨著車(chē)輛保有量的提高，城市交通中的軌道交通任務(wù)更加繁重，對(duì)軌道車(chē)輛 的自動(dòng)化控制、清潔保障等工作都有了更高的要求，上海地鐵10號(hào)線的追尾在社會(huì)上影響 極大，它主要是由于行車(chē)元件嚴(yán)重污損，造成控制系統(tǒng)失靈，不得不轉(zhuǎn)為人工操作而造成 的。所以軌道交通裝備做好清掃維護(hù)工作，避免軌道交通車(chē)下設(shè)備的行車(chē)污染，對(duì)確保行車(chē) 安全有著重要的作用。同時(shí)也具有較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。前段時(shí)間的高鐵事故 及地鐵追尾充分證明，軌道交通的自動(dòng)化程度和實(shí)時(shí)控制已經(jīng)成為了亟待解決的關(guān)鍵技術(shù) 問(wèn)題。
[0004] 國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的軌道路面清潔車(chē)，每小時(shí)清潔里程最高不超過(guò)1. 5公里。以北京城市 地鐵為例，截止2010年10月，通車(chē)9條線路，總計(jì)230公里。在地鐵晚間停運(yùn)時(shí)間清理，全 部清掃一次需要1個(gè)月，這會(huì)造成地鐵運(yùn)行環(huán)境的持續(xù)惡化。究其原因，主要是由于在軌道 周邊環(huán)境比較復(fù)雜，路面及側(cè)壁存在著停車(chē)信號(hào)裝置、道標(biāo)、通信及控制線纜、雜物等固定 或非固定物體，采用自動(dòng)機(jī)械難以躲避，極易發(fā)生碰撞事故，甚至直接造成器件損壞，而由 于氣（液）流體的特性，要保證清掃的效果，去污處理口要與路面環(huán)境盡量一致，即保證對(duì)路 面的擬合性。所以要完成自動(dòng)化隧道清掃工作，清掃裝置對(duì)路面及障礙物的柔性擬合技術(shù) 是必不可少的。這一工作涉及到機(jī)器視覺(jué)實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)、柔性機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、自動(dòng)控制 技術(shù)、液壓氣動(dòng)流體技術(shù)及道路數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。
[0005] 國(guó)際上生產(chǎn)高質(zhì)高速清掃裝置的主要廠家有英國(guó)的JOHNSTON公司、美國(guó)ELGIN公 司，丹麥Beam公司等，長(zhǎng)期居于壟斷地位，并實(shí)行技術(shù)和專(zhuān)利封鎖。國(guó)外清掃車(chē)一直在提高 其機(jī)電一體化水平，以美國(guó)ELGIN清掃車(chē)為例，其采用智能化的控制，清掃車(chē)功能動(dòng)作設(shè)計(jì) 有57項(xiàng)之多，內(nèi)容包括了清掃車(chē)工作過(guò)程中所遇到的一切問(wèn)題，具有清洗與吸水功能、噴 灑水功能、吸泥管抽吸功能、垃圾箱傾倒功能、警示功能、記憶功能、自保護(hù)功能、檢測(cè)功能 等。
[0006] 國(guó)外采用公、鐵兩用清掃車(chē)，主要應(yīng)用于道床、路基、隧道及軌道槽等部位的清潔。 在歐洲，美洲，亞洲等世界范圍內(nèi)被廣泛使用。但它只能適用于無(wú)臺(tái)階、相對(duì)較為平整的路 面或道床，而對(duì)國(guó)內(nèi)地鐵隧道支承塊式整體道床無(wú)法使用。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的隧道水沖洗車(chē)，一 般利用兩套高壓水泵單元，用噴灑霧狀水清除揚(yáng)塵，高壓水沖洗軌道頑漬，沖洗接觸網(wǎng)絕緣 節(jié)，完成隧道內(nèi)全面清潔。這樣的高壓水沖洗帶來(lái)的次生災(zāi)害更為嚴(yán)重。
[0007] 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有效利用能源，減少環(huán)境污染、降低安全事故頻次，防 止突發(fā)環(huán)境事件，確保生命安全的重要性日益凸現(xiàn)。制定并執(zhí)行環(huán)保政策和措施，致在保護(hù) 環(huán)境的同時(shí)改善人民的生活質(zhì)量，已經(jīng)成為我國(guó)民生工程的關(guān)注點(diǎn)。然而，由于城軌車(chē)輛運(yùn) 行在隧道內(nèi)惡劣環(huán)境下，尤其是新建隧道或經(jīng)使用一定時(shí)期后，在運(yùn)行的線路上，道床內(nèi)和 隧道斷面壁上將積滿(mǎn)灰塵，直接危及列車(chē)的運(yùn)行安全和旅客出行的舒適環(huán)境。為此，城軌車(chē) 輛運(yùn)行前必須對(duì)新建隧道進(jìn)行全面清掃，同時(shí)運(yùn)行一定時(shí)期后，為保持舒適安全的運(yùn)行環(huán) 境還需要對(duì)隧道進(jìn)行定期維護(hù)和清理。軌道交通裝備做好清掃維護(hù)工作，避免軌道交通車(chē) 下設(shè)備的行車(chē)污染，對(duì)確保行車(chē)安全及為旅客出行提供一個(gè)舒適的環(huán)境有著重要的作用。 綜上所述，鐵路隧道除塵清潔車(chē)的開(kāi)發(fā)可以打破國(guó)外在軌道清潔裝備上的壟斷地位，具有 極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)安全效益。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：設(shè)計(jì)一種具有自動(dòng)化、智能化的復(fù)合式軌道路面 自動(dòng)清潔車(chē)系統(tǒng)，能夠?qū)η鍧嵾^(guò)程中隧道的地面、兩側(cè)面狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，如遇到臺(tái)階、 電氣信號(hào)設(shè)備等障礙時(shí)，能及時(shí)發(fā)出信號(hào)，使吸塵裝置能自動(dòng)的同步升降，以及時(shí)避讓這些 設(shè)備設(shè)施；同時(shí)設(shè)置機(jī)械手，對(duì)地面垃圾、異物等進(jìn)行數(shù)據(jù)或圖像的采集、分析分類(lèi)后，對(duì)典 型的垃圾進(jìn)行選擇性地收集處理；能對(duì)給出地面衛(wèi)生狀況的判斷。
[0009] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明由發(fā)電與供電系統(tǒng)、軌道 車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)及傳感器、視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、高壓空氣系統(tǒng)、負(fù)壓除塵系統(tǒng)、隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)、 隧道壁面清掃系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)組成，發(fā)電與供電系統(tǒng)分別和軌道車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)及傳感 器、視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、高壓空氣系統(tǒng)、負(fù)壓除塵系統(tǒng)、隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)、隧道壁面清掃系統(tǒng)、 智能控制系統(tǒng)相連，軌道車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)及傳感器、視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、高壓空氣系統(tǒng)、負(fù)壓除塵 系統(tǒng)、隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)、隧道壁面清掃系統(tǒng)分別和智能控制系統(tǒng)相連；本發(fā)明由具有動(dòng)力 裝置的車(chē)頭牽引，在軌道行進(jìn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道及隧道壁面的清潔。發(fā)電與供電系統(tǒng)主要 由發(fā)電機(jī)和必要的外圍供電模塊構(gòu)成，負(fù)責(zé)整個(gè)復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的電力供給； 軌道車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)安裝有光電編碼器，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)行進(jìn)車(chē)速的實(shí)時(shí) 測(cè)量，以供智能控制系統(tǒng)調(diào)用；高壓空氣系統(tǒng)和負(fù)壓除塵系統(tǒng)具有地面自適應(yīng)清潔模式，能 夠最大限度地利用氣流負(fù)壓，采用吹吸裝置的配合，有效的清除地面及隧道壁面的灰塵和 垃圾；視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)安裝在車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)中，采用高清晰度攝像頭對(duì)軌道路面進(jìn)行實(shí)時(shí)掃 描；智能控制系統(tǒng)根據(jù)視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)掃描到的軌道異物，實(shí)時(shí)的發(fā)出避障指令，隨動(dòng)地面清 潔系統(tǒng)在利用負(fù)壓除塵系統(tǒng)的氣流負(fù)壓實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道路面除塵的同時(shí)，依托自身的自動(dòng)升降 系統(tǒng)在智能控制系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道異物的自動(dòng)避障；隧道壁面清掃系統(tǒng)能夠利用高 壓空氣系統(tǒng)的高壓氣流實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道壁面的清掃除塵，同時(shí)在復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的 車(chē)頭安裝了清掃機(jī)械手，由智能控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道兩側(cè)壁面和隧道頂部的自 動(dòng)清掃；智能控制系統(tǒng)由中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)與伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)構(gòu)成，通過(guò)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用 控制軟件程序，中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、 參數(shù)設(shè)定及系統(tǒng)控制；伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē) 隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)的伺服控制。復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)是國(guó)內(nèi)首臺(tái)干式軌道路面清潔 系統(tǒng)，能夠應(yīng)用于地鐵、城軌、火車(chē)軌道等多種軌道路面，同時(shí)可用于隧道的自動(dòng)清潔。
[0010] 由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：采用了大功率真空 吸塵系統(tǒng)，將垃圾及灰塵帶出了封閉的隧道系統(tǒng)，從而避免了采用水系統(tǒng)清潔后，出現(xiàn)的垃 圾灰塵繼續(xù)在隧道系統(tǒng)循環(huán)的"清"而不"潔"的問(wèn)題，更避免了采用水清潔系統(tǒng)出現(xiàn)的對(duì) 電器設(shè)備的損害問(wèn)題；另一方面，本發(fā)明通過(guò)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制，運(yùn)用"激 光輪廓斷面"，"機(jī)器視覺(jué)反饋"、"并行式計(jì)算"及"自適應(yīng)柔性機(jī)構(gòu)"等技術(shù)，攻克軌道交通 的周邊障礙物的實(shí)時(shí)檢測(cè)及反饋全數(shù)字控制核心技術(shù)，有效解決影響軌道清潔車(chē)的施工效 率及限制其工作環(huán)境的問(wèn)題，構(gòu)建推進(jìn)高速高質(zhì)安全清掃機(jī)械產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的整機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù) 和精密反饋技術(shù)。與傳統(tǒng)軌道清潔機(jī)相比生產(chǎn)速度更快、安全度更高、清掃質(zhì)量更徹底。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011] 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012] 圖1是本發(fā)明的總系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2是本發(fā)明的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖3是本發(fā)明的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)軌道異物激光掃描定位標(biāo)高方法流程圖。
[0015] 圖4是本發(fā)明的隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖5是本發(fā)明的智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖6是本發(fā)明的智能控制系統(tǒng)程序控制方法流程圖。
[0018] 圖7是本發(fā)明的智能控制系統(tǒng)程序人機(jī)交互界面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 在圖1中，本發(fā)明由發(fā)電與供電系統(tǒng)、軌道車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)、視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、高壓空 氣系統(tǒng)、負(fù)壓除塵系統(tǒng)、隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)、隧道壁面清掃系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)構(gòu)成。本發(fā) 明由具有動(dòng)力裝置的車(chē)頭牽引，在軌道行進(jìn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道及隧道壁面的清潔。發(fā)電與 供電系統(tǒng)主要由發(fā)電機(jī)和必要的外圍供電模塊構(gòu)成，負(fù)責(zé)整個(gè)復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē) 的電力供給；軌道車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)安裝有光電編碼器，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)行 進(jìn)車(chē)速的實(shí)時(shí)測(cè)量，以供智能控制系統(tǒng)調(diào)用；高壓空氣系統(tǒng)和負(fù)壓除塵系統(tǒng)具有地面自適 應(yīng)清潔模式，能夠最大限度地利用氣流負(fù)壓，采用吹吸裝置的配合，有效的清除地面及隧道 壁面的灰塵和垃圾；視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)安裝在車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)中，采用高清晰度攝像頭對(duì)軌道路 面進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描；智能控制系統(tǒng)根據(jù)視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)掃描到的軌道異物，實(shí)時(shí)的發(fā)出避障指 令，隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)在利用負(fù)壓除塵系統(tǒng)的氣流負(fù)壓實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道路面除塵的同時(shí)，依托 自身的自動(dòng)升降系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道異物的自動(dòng)避障；隧道壁面清掃系統(tǒng)能夠利用高壓空氣系 統(tǒng)的高壓氣流實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道壁面的清掃除塵，同時(shí)在復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的車(chē)頭安裝 了清掃機(jī)械手，由智能控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道兩側(cè)壁面和隧道頂部的自動(dòng)清掃；智 能控制系統(tǒng)由中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)子系統(tǒng)與伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)構(gòu)成，通過(guò)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用控 制軟件程序，中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、參 數(shù)設(shè)定及系統(tǒng)控制；伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)隨 動(dòng)地面清潔系統(tǒng)的伺服控制。復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)是國(guó)內(nèi)首臺(tái)干式軌道路面清潔系 統(tǒng)，能夠應(yīng)用于地鐵、城軌、火車(chē)軌道等多種軌道路面，同時(shí)可用于隧道的自動(dòng)清潔。
[0020] 在圖2中，視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)采用帶網(wǎng)絡(luò)通信接口的高清(XD攝像頭，主要用于對(duì)被掃 描軌道路面的實(shí)時(shí)掃描。復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的底盤(pán)系統(tǒng)中，沿車(chē)寬度方向一共布 置5臺(tái)高清(XD攝像頭。高清(XD攝像頭將掃描的視頻數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信接口實(shí)時(shí)的發(fā)送 到智能控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)--伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)；另一方面，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道路面異物 的精確定位和高度標(biāo)定，利用一字線激光器作為定位基準(zhǔn)，將一字線激光器固定于車(chē)輛底 盤(pán)系統(tǒng)中，沿軌道垂直方向鉛垂向下朝地面發(fā)射紅色的激光線，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)在復(fù)合式軌 道路面自動(dòng)清潔車(chē)行進(jìn)方向上的跨軌道寬度的實(shí)時(shí)自動(dòng)掃描。由于一字線激光器是鉛垂向 下朝地面發(fā)射紅色的激光線，因此，一字線激光器與隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)的吸塵裝置之間的 距離實(shí)際上就是軌道異物與隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)的吸塵裝置之間的距離。智能控制系統(tǒng)采用 軌道異物激光掃描定位標(biāo)高方法，能夠根據(jù)一字線激光器的激光線落在軌道和異物上的線 高，將軌道路面異物的高度實(shí)時(shí)的測(cè)算出來(lái)。
[0021] 根據(jù)當(dāng)前復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的行進(jìn)車(chē)速，以及軌道異物與隨動(dòng)地面清潔 系統(tǒng)的吸塵裝置之間的距離，智能控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)計(jì)算出地面隨動(dòng)清潔系統(tǒng)的吸塵裝置 所需要的抬升高度及抬升時(shí)間等數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)的吸塵裝置快速避 障。
[0022] 所述的軌道異物激光掃描定位標(biāo)高方法，該方法步驟如下： (1) .伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)自檢，并進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的初始化設(shè)置； (2) .伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)開(kāi)始采集視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)高清CCD攝像頭的視頻圖像信號(hào)，將 一字激光線作為基準(zhǔn)特征線，采集一字激光線打在軌道上的視頻圖像信號(hào)； (3) .伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序?qū)壍酪曨l圖像信號(hào)并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)平滑、數(shù)據(jù)濾波、數(shù)據(jù) 去噪、顏色模式轉(zhuǎn)換、顏色識(shí)別等一系列信號(hào)處理之后，獲取軌道的像素?cái)?shù)據(jù)； (4) .尋找軌道像素特征值的極大值和極小值，計(jì)算軌道的特征像素高度，并將軌道的 特征像素高度與軌道實(shí)際高度（國(guó)標(biāo)）進(jìn)行對(duì)比，從而完成軌道高度標(biāo)定； (5) .采集一字激光線打在軌道異物上的視頻圖像信號(hào)，同樣經(jīng)過(guò)步驟（3)的信號(hào)處 理，獲取軌道異物的特征像素?cái)?shù)據(jù)，并按比例法實(shí)時(shí)計(jì)算出軌道異物的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn) 對(duì)軌道異物的高度測(cè)量。
[0023] 在圖3中，當(dāng)系統(tǒng)上電后，伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)首先進(jìn)行自檢，以及相關(guān)系統(tǒng)參數(shù) 的初始化，之后按照如下步驟進(jìn)行視頻圖像的采集、處理和分析： (1) .系統(tǒng)借助于高清CCD攝像頭專(zhuān)用的以太網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻圖像數(shù)據(jù)的采集和傳 輸； (2) .調(diào)用視頻圖像信號(hào)處理子程序，主要包括數(shù)據(jù)平滑、數(shù)據(jù)濾波、數(shù)據(jù)去噪、顏色模 式轉(zhuǎn)換以及顏色識(shí)別等步驟，之后便得到軌道特征像素?cái)?shù)據(jù)； (3) .對(duì)處理后的軌道特征像素?cái)?shù)據(jù)尋找極值，包括尋找特征像素極大值和極小值，從 而獲得軌道的像素高度，并與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，完成軌道高度的標(biāo)定； (4) .對(duì)所采集的視頻圖像信號(hào)，尋找軌道范圍內(nèi)的異物，再次調(diào)用視頻圖像信號(hào)處理 子程序，獲取軌道異物的特征像素?cái)?shù)據(jù)； (5) .對(duì)處理后的軌道異物特征像素?cái)?shù)據(jù)尋找極值，包括尋找特征像素極大值和極小 值，從而獲得軌道異物的像素高度； (6) .根據(jù)之前軌道高度標(biāo)定得到的軌道像素高度和軌道國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值的比例系數(shù)，系 統(tǒng)可以測(cè)算出軌道異物的實(shí)際高度； (7) .根據(jù)軌道異物的實(shí)際高度，復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)當(dāng)前的行進(jìn)車(chē)速，以及隨 動(dòng)地面清潔系統(tǒng)吸塵裝置與軌道異物之間的距離，能夠測(cè)算出隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)的自動(dòng)升 降系統(tǒng)的抬升高度，從而能夠驅(qū)動(dòng)自動(dòng)升降系統(tǒng)主動(dòng)抬升吸塵裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道異物的避 障。
[0024] 在圖4中，隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)包含隨動(dòng)避障子系統(tǒng)和吸塵清潔子系統(tǒng)；其中，隨 動(dòng)避障子系統(tǒng)又包含控制卡和自動(dòng)升降子系統(tǒng)。隨動(dòng)避障子系統(tǒng)分為兩類(lèi)，第一類(lèi)隨動(dòng)避 障子系統(tǒng)是采用研華多軸伺服運(yùn)動(dòng)控制卡驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)的隨動(dòng)避障子系統(tǒng)，根據(jù)伺服 控制PC機(jī)子系統(tǒng)依據(jù)視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)掃描計(jì)算出來(lái)的軌道路面異物的高度和距離，結(jié)合當(dāng) 前復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的行進(jìn)車(chē)速，伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出隨動(dòng)地面清 潔系統(tǒng)的吸塵裝置抬升的避讓時(shí)間和抬升高度，并發(fā)出脈沖控制指令給研華多軸運(yùn)動(dòng)控制 卡，由研華多軸運(yùn)動(dòng)控制卡輸出脈沖指令給伺服控制器，伺服控制器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，與 伺服電機(jī)輸出軸連接的絲杠將伺服電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為絲杠在鉛垂方向上的直 線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)安裝在絲杠上的吸塵裝置在遇到軌道異物時(shí)自動(dòng)抬升、越過(guò)軌道異物后 自動(dòng)下降的自動(dòng)避障功能；第二類(lèi)隨動(dòng)避障子系統(tǒng)是采用開(kāi)關(guān)量10控制卡驅(qū)動(dòng)電磁閥帶 動(dòng)氣缸實(shí)現(xiàn)的隨動(dòng)避障子系統(tǒng)，根據(jù)軌道異物高度的不同，系統(tǒng)采用了五級(jí)高度升降系統(tǒng)， 能夠自適應(yīng)于不同高度的軌道異物來(lái)完成吸塵氣缸在五個(gè)高度上的自動(dòng)抬升與下降。這兩 類(lèi)隨動(dòng)避障子系統(tǒng)一共有5個(gè)，沿復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的寬度方向均勻排布，其中， 第一類(lèi)隨動(dòng)避障子系統(tǒng)排布在復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的寬度方向的最外兩側(cè)，第二類(lèi) 隨動(dòng)避障子系統(tǒng)排布在復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的寬度方向的中心位置及次外兩側(cè)，這 5個(gè)隨動(dòng)避障子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)軌道路面的自動(dòng)清潔和隨動(dòng)避障，從而提高了隨動(dòng)避 障子系統(tǒng)的執(zhí)行效率。
[0025] 所述的隧道壁面清掃系統(tǒng)主要由兩只清掃臂構(gòu)成，清掃臂采用硬質(zhì)塑料沖壓而 成，能夠極大的減輕機(jī)械手系統(tǒng)的質(zhì)量；兩只清掃臂通過(guò)半開(kāi)合螺母與聯(lián)軸器安裝在步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)的輸出軸上，清掃臂末端裝有清潔除塵裝置，由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)清掃臂圍繞各自的 固定支點(diǎn)，在各自的清掃臂長(zhǎng)度半徑內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道兩側(cè)壁面及頂壁的吸塵與清掃；步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制冋樣受智能控制系統(tǒng)的控制。
[0026] 在圖5中，智能控制系統(tǒng)由中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)與伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)共同構(gòu) 成；其中，伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)一共有5臺(tái)伺服控制PC機(jī)，分別對(duì)應(yīng)于視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)中的 5臺(tái)高清CCD攝像頭和隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)中的5個(gè)隨動(dòng)避障子系統(tǒng)。中央控制PC機(jī)子系 統(tǒng)的PC機(jī)內(nèi)安裝了數(shù)據(jù)采集卡，主要用于對(duì)復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的環(huán)境參數(shù)、工作 狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、顯示和人機(jī)交互設(shè)定，目前檢測(cè)的參數(shù)主要包括：光電編碼器檢測(cè) 車(chē)速，溫度傳感器檢測(cè)溫度，濕度傳感器檢測(cè)濕度，灰塵度傳感器檢測(cè)灰塵度；伺服控制PC 機(jī)子系統(tǒng)的PC機(jī)內(nèi)安裝了高清CCD攝像頭專(zhuān)用以太網(wǎng)卡、研華多軸伺服運(yùn)動(dòng)控制卡或開(kāi)關(guān) 量10控制卡，主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)高清CCD攝像頭視頻圖像信號(hào)的采集，計(jì)算自 動(dòng)升降子系統(tǒng)抬升吸塵裝置的避讓時(shí)間和抬升高度，以及對(duì)隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)的伺服電機(jī) 和電磁閥的驅(qū)動(dòng)控制；采用通用的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)與伺服 控制PC機(jī)子系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信，從而構(gòu)成了主從式二級(jí)智能型控制系統(tǒng)。
[0027] 在圖6中，程序控制方法如下： (1) .智能控制系統(tǒng)程序分為中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序和伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序， 二者之間通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，從而實(shí)現(xiàn)程序數(shù)據(jù)信息的傳輸； (2) .智能控制系統(tǒng)上電后，中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序和伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序都 進(jìn)行初始化，主要進(jìn)行程序自檢、程序變量清零或恢復(fù)初始設(shè)置值等任務(wù)； (3) .中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時(shí)采集來(lái)自于各傳感器的檢測(cè)數(shù) 據(jù)，其中，將光電編碼器檢測(cè)到的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理后轉(zhuǎn)換為車(chē)速信號(hào)，并進(jìn)行存 儲(chǔ)；同時(shí)，程序?qū)⑺鎯?chǔ)的車(chē)速信號(hào)在智能控制系統(tǒng)的人機(jī)交互界面上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；另 一方面，中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議將車(chē)速信號(hào)傳輸給伺服控制PC機(jī)子 系統(tǒng)程序； (4) .伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序通過(guò)視頻采集卡實(shí)時(shí)采集來(lái)自于高清CCD攝像頭的視 頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理后進(jìn)行存儲(chǔ)；同時(shí)，程序?qū)⑺鎯?chǔ)的視頻信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 在中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)的人機(jī)交互界面上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示； (5) .伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序根據(jù)高清CCD攝像頭所采集到的視頻圖像，采用軌道 異物激光掃描定位標(biāo)高方法判斷當(dāng)前行車(chē)方向軌道內(nèi)是否有障礙物，并自動(dòng)計(jì)算障礙物高 度； (6) .伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序得到軌道異物的高度，并根據(jù)所接收到的來(lái)自于中央 控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序發(fā)送的車(chē)速信號(hào)，結(jié)合當(dāng)前復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)吸塵裝置的 高度計(jì)算出避讓時(shí)間，并將控制指令傳輸給伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)中的研華多軸伺服運(yùn)動(dòng) 控制卡或開(kāi)關(guān)量10控制卡； (7) .研華多軸運(yùn)動(dòng)控制卡或開(kāi)關(guān)量10控制卡根據(jù)所接收到的指令，輸出相應(yīng)的控 制脈沖信號(hào)，使伺服電機(jī)或電磁閥帶動(dòng)氣缸執(zhí)行自動(dòng)升降動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道異物的避 讓?zhuān)?(8) .當(dāng)操作人員啟動(dòng)隧道壁面清掃系統(tǒng)時(shí)，伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序會(huì)發(fā)出相應(yīng)的 控制指令給隧道壁面清掃系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)清掃臂的控制，從而 實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道兩側(cè)壁面及頂壁的吸塵與清掃。
[0028] 在圖7中，智能控制系統(tǒng)程序人機(jī)交互界面圖，主要由高清(XD攝像頭視頻畫(huà)面、 參數(shù)顯示和系統(tǒng)設(shè)置三個(gè)窗口組成。高清(XD攝像頭視頻畫(huà)面窗口用于顯示高清C⑶攝像 頭所拍攝到的視頻畫(huà)面，視頻圖像源可以視頻源進(jìn)行選擇，任一點(diǎn)選某個(gè)Camero,圖框中便 會(huì)顯示相應(yīng)攝像頭的拍攝畫(huà)面；Camero State用于顯示連接高清(XD攝像頭的狀態(tài)，當(dāng)連 接成功時(shí)會(huì)顯示"Conect Successfully",當(dāng)連接失敗時(shí)會(huì)顯示"Conect Failed"。參數(shù)顯 示窗口主要用于實(shí)時(shí)顯示傳感器檢測(cè)到的參數(shù)，包括行進(jìn)車(chē)速、當(dāng)前溫度、當(dāng)前濕度和當(dāng)前 灰塵度。系統(tǒng)設(shè)置窗口主要包含了高清C⑶攝像頭控制、通信參數(shù)設(shè)置、研華多軸伺服運(yùn) 動(dòng)控制卡設(shè)置、隧道清掃機(jī)械臂控制及手動(dòng)調(diào)試設(shè)置等五個(gè)部分。高清CCD攝像頭控制用 于對(duì)攝像頭的控制，主要能夠?qū)崿F(xiàn)打開(kāi)攝像頭、采集視頻圖像，并手動(dòng)劃定視頻圖像檢測(cè)區(qū) 域，以實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道及異物的自動(dòng)識(shí)別和高度計(jì)算等任務(wù)；當(dāng)停止采集后，程序停止采集視頻 圖像數(shù)據(jù)，但攝像頭仍能夠正常工作；通信參數(shù)設(shè)置主要能夠?qū)崿F(xiàn)通訊端口的選擇，以及對(duì) 通訊端口的操作：打開(kāi)和關(guān)閉操作，以實(shí)現(xiàn)中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)和伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)之 間的網(wǎng)絡(luò)通信；研華多軸伺服運(yùn)動(dòng)控制卡設(shè)置主要能夠完成伺服模式設(shè)置和運(yùn)動(dòng)軸選項(xiàng)， 伺服模式設(shè)置包括CW/CCW(正反轉(zhuǎn)）和Pulse+Direction (脈沖+方向）兩種模式的選擇， 而運(yùn)動(dòng)軸選項(xiàng)則可以對(duì)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行選擇；隧道清掃機(jī)械臂控制主要用于啟動(dòng)和停止 機(jī)械臂，以實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道壁面的清掃；手動(dòng)調(diào)試設(shè)置主要能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)關(guān)量10控制卡的脈沖測(cè) 試和軌道高度的標(biāo)定測(cè)試，這兩個(gè)手動(dòng)測(cè)試能夠檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)通信是否正常、開(kāi)關(guān)量10控制卡 是否正常以及軌道異物激光掃描定位標(biāo)高方法是否正常。
【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)系統(tǒng)，由發(fā)電與供電系統(tǒng)、軌道車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)及傳 感器、視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、高壓空氣系統(tǒng)、負(fù)壓除塵系統(tǒng)、隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)、隧道壁面清掃系統(tǒng) 和智能控制系統(tǒng)組成，其特征在是：發(fā)電與供電系統(tǒng)分別和軌道車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)及傳感器、視 覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、高壓空氣系統(tǒng)、負(fù)壓除塵系統(tǒng)、隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)、隧道壁面清掃系統(tǒng)、智能控 制系統(tǒng)相連，軌道車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)及傳感器、視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、高壓空氣系統(tǒng)、負(fù)壓除塵系統(tǒng)、隨 動(dòng)地面清潔系統(tǒng)、隧道壁面清掃系統(tǒng)分別和智能控制系統(tǒng)相連；本發(fā)明由具有動(dòng)力裝置的 車(chē)頭牽引，在軌道行進(jìn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道及隧道壁面的清潔，發(fā)電與供電系統(tǒng)主要由發(fā)電 機(jī)和必要的外圍供電模塊構(gòu)成，負(fù)責(zé)整個(gè)復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的電力供給；軌道車(chē) 輛底盤(pán)系統(tǒng)安裝有光電編碼器，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)行進(jìn)車(chē)速的實(shí)時(shí)測(cè)量， 以供智能控制系統(tǒng)調(diào)用；高壓空氣系統(tǒng)和負(fù)壓除塵系統(tǒng)具有地面自適應(yīng)清潔模式，能夠最 大限度地利用氣流負(fù)壓，采用吹吸裝置的配合，有效的清除地面及隧道壁面的灰塵和垃圾； 視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)安裝在車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)中，采用高清晰度攝像頭對(duì)軌道路面進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描；智 能控制系統(tǒng)根據(jù)視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)掃描到的軌道異物，實(shí)時(shí)的發(fā)出避障指令，隨動(dòng)地面清潔系 統(tǒng)在利用負(fù)壓除塵系統(tǒng)的氣流負(fù)壓實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道路面除塵的同時(shí)，依托自身的自動(dòng)升降系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道異物的自動(dòng)避障；隧道壁面清掃系統(tǒng)能夠利用高壓空氣系統(tǒng)的高壓氣流實(shí)現(xiàn)對(duì) 隧道壁面的清掃除塵，同時(shí)在復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的車(chē)頭安裝了清掃機(jī)械手，由智 能控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道兩側(cè)壁面和隧道頂部的自動(dòng)清掃；智能控制系統(tǒng)由中央 控制PC機(jī)子系統(tǒng)子系統(tǒng)與伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)構(gòu)成，通過(guò)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用控制軟件程序，中央控 制PC機(jī)子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、參數(shù)設(shè)定及系統(tǒng)控制； 伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)的伺 服控制，復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)是國(guó)內(nèi)首臺(tái)干式軌道路面清潔系統(tǒng)，能夠應(yīng)用于地鐵、 城軌、火車(chē)軌道等多種軌道路面，同時(shí)可用于隧道的自動(dòng)清潔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)，其特征是：所述的視覺(jué)檢 測(cè)系統(tǒng)，采用帶網(wǎng)絡(luò)通信接口的高清C⑶攝像頭，主要用于對(duì)被掃描軌道路面的實(shí)時(shí)掃描， 復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的底盤(pán)系統(tǒng)中，沿車(chē)寬度方向一共布置5臺(tái)高清CCD攝像頭， 高清CCD攝像頭將掃描的視頻數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信接口實(shí)時(shí)的發(fā)送到智能控制系統(tǒng)的子系 統(tǒng)--伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)；另一方面，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道路面異物的精確定位和高度標(biāo) 定，利用一字線激光器作為定位基準(zhǔn)，將一字線激光器固定于車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)中，沿軌道垂直 方向鉛垂向下朝地面發(fā)射紅色的激光線，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)在復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)行進(jìn) 方向上的跨軌道寬度的實(shí)時(shí)自動(dòng)掃描，由于一字線激光器是鉛垂向下朝地面發(fā)射紅色的激 光線，因此，一字線激光器與隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)的吸塵裝置之間的距離實(shí)際上就是軌道異 物與隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)的吸塵裝置之間的距離，智能控制系統(tǒng)采用軌道異物激光掃描定位 標(biāo)高方法，能夠根據(jù)一字線激光器的激光線落在軌道和異物上的線高，將軌道路面異物的 高度實(shí)時(shí)的測(cè)算出來(lái)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)，其特征是：所述的隨動(dòng)地 面清潔系統(tǒng)包含隨動(dòng)避障子系統(tǒng)和吸塵清潔子系統(tǒng)；其中，隨動(dòng)避障子系統(tǒng)又包含控制卡 和自動(dòng)升降子系統(tǒng)，隨動(dòng)避障子系統(tǒng)分為兩類(lèi)，第一類(lèi)隨動(dòng)避障子系統(tǒng)是采用研華多軸伺 服運(yùn)動(dòng)控制卡驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)的隨動(dòng)避障子系統(tǒng)，根據(jù)伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)依據(jù)視覺(jué) 檢測(cè)系統(tǒng)掃描計(jì)算出來(lái)的軌道路面異物的高度和距離，結(jié)合當(dāng)前復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔 車(chē)的行進(jìn)車(chē)速，伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)的吸塵裝置抬升的避 讓時(shí)間和抬升高度，并發(fā)出脈沖控制指令給研華多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，由研華多軸運(yùn)動(dòng)控制卡 輸出脈沖指令給伺服控制器，伺服控制器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，與伺服電機(jī)輸出軸連接的絲 杠將伺服電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為絲杠在鉛垂方向上的直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)安裝在絲 杠上的吸塵裝置在遇到軌道異物時(shí)自動(dòng)抬升、越過(guò)軌道異物后自動(dòng)下降的自動(dòng)避障功能； 第二類(lèi)隨動(dòng)避障子系統(tǒng)是采用開(kāi)關(guān)量10控制卡驅(qū)動(dòng)電磁閥帶動(dòng)氣缸實(shí)現(xiàn)的隨動(dòng)避障子系 統(tǒng)，根據(jù)軌道異物高度的不同，系統(tǒng)采用了五級(jí)高度升降系統(tǒng)，能夠自適應(yīng)于不同高度的軌 道異物來(lái)完成吸塵氣缸在五個(gè)高度上的自動(dòng)抬升與下降，這兩類(lèi)隨動(dòng)避障子系統(tǒng)一共有5 個(gè)，沿復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的寬度方向均勻排布，其中，第一類(lèi)隨動(dòng)避障子系統(tǒng)排布 在復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的寬度方向的最外兩側(cè)，第二類(lèi)隨動(dòng)避障子系統(tǒng)排布在復(fù)合 式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的寬度方向的中心位置及次外兩側(cè)，這5個(gè)隨動(dòng)避障子系統(tǒng)能夠?qū)?現(xiàn)對(duì)整個(gè)軌道路面的自動(dòng)清潔和隨動(dòng)避障，從而提高了隨動(dòng)避障子系統(tǒng)的執(zhí)行效率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)，其特征是：所述的隧道壁 面清掃系統(tǒng)主要由兩只清掃臂構(gòu)成，清掃臂采用硬質(zhì)塑料沖壓而成，能夠極大的減輕機(jī)械 手系統(tǒng)的質(zhì)量；兩只清掃臂通過(guò)半開(kāi)合螺母與聯(lián)軸器安裝在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出軸上，清掃 臂末端裝有清潔除塵裝置，由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)清掃臂圍繞各自的固定支點(diǎn)，在各自的清掃 臂長(zhǎng)度半徑內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道兩側(cè)壁面及頂壁的吸塵與清掃；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制同樣受智能 控制系統(tǒng)的控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)，其特征是：所述的智能控 制系統(tǒng)由中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)與伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)共同構(gòu)成；其中，伺服控制PC機(jī)子 系統(tǒng)一共有5臺(tái)伺服控制PC機(jī)，分別對(duì)應(yīng)于視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)中的5臺(tái)高清CCD攝像頭和隨動(dòng) 地面清潔系統(tǒng)中的5個(gè)隨動(dòng)避障子系統(tǒng)，中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)的PC機(jī)內(nèi)安裝了數(shù)據(jù)采集 卡，主要用于對(duì)復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)的環(huán)境參數(shù)、工作狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、顯示 和人機(jī)交互設(shè)定，目前檢測(cè)的參數(shù)主要包括：光電編碼器檢測(cè)車(chē)速，溫度傳感器檢測(cè)溫度， 濕度傳感器檢測(cè)濕度，灰塵度傳感器檢測(cè)灰塵度；伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)的PC機(jī)內(nèi)安裝了高 清CCD攝像頭專(zhuān)用以太網(wǎng)卡、研華多軸伺服運(yùn)動(dòng)控制卡或開(kāi)關(guān)量10控制卡，主要用于實(shí)現(xiàn) 對(duì)視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)高清CCD攝像頭視頻圖像信號(hào)的采集，計(jì)算自動(dòng)升降子系統(tǒng)抬升吸塵裝置 的避讓時(shí)間和抬升高度，以及對(duì)隨動(dòng)地面清潔系統(tǒng)的伺服電機(jī)和電磁閥的驅(qū)動(dòng)控制；采用 通用的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)與伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)之間的實(shí) 時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信，從而構(gòu)成了主從式二級(jí)智能型控制系統(tǒng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，軌道異物激光掃描定位標(biāo)高方法，其特征在 于，該方法步驟如下： (1) .伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)自檢，并進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的初始化設(shè)置； (2) .伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)開(kāi)始采集視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)高清CCD攝像頭的視頻圖像信號(hào)，將 一字激光線作為基準(zhǔn)特征線，采集一字激光線打在軌道上的視頻圖像信號(hào)； (3) .伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序?qū)壍酪曨l圖像信號(hào)并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)平滑、數(shù)據(jù)濾波、數(shù)據(jù) 去噪、顏色模式轉(zhuǎn)換、顏色識(shí)別等一系列信號(hào)處理之后，獲取軌道的像素?cái)?shù)據(jù)； (4) .尋找軌道像素特征值的極大值和極小值，計(jì)算軌道的特征像素高度，并將軌道的 特征像素高度與軌道實(shí)際高度（國(guó)標(biāo)）進(jìn)行對(duì)比，從而完成軌道高度標(biāo)定； (5).采集一字激光線打在軌道異物上的視頻圖像信號(hào)，同樣經(jīng)過(guò)步驟（3)的信號(hào)處 理，獲取軌道異物的特征像素?cái)?shù)據(jù)，并按比例法實(shí)時(shí)計(jì)算出軌道異物的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn) 對(duì)軌道異物的高度測(cè)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能控制系統(tǒng)，其特征是：所用的程序控制方法如下： (1) .智能控制系統(tǒng)程序分為中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序和伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序， 二者之間通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，從而實(shí)現(xiàn)程序數(shù)據(jù)信息的傳輸； (2) .智能控制系統(tǒng)上電后，中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序和伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序都 進(jìn)行初始化，主要進(jìn)行程序自檢、程序變量清零或恢復(fù)初始設(shè)置值等任務(wù)； (3) .中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時(shí)采集來(lái)自于各傳感器的檢測(cè)數(shù) 據(jù)，其中，將光電編碼器檢測(cè)到的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理后轉(zhuǎn)換為車(chē)速信號(hào)，并進(jìn)行存 儲(chǔ)；同時(shí)，程序?qū)⑺鎯?chǔ)的車(chē)速信號(hào)在智能控制系統(tǒng)的人機(jī)交互界面上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；另 一方面，中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議將車(chē)速信號(hào)傳輸給伺服控制PC機(jī)子 系統(tǒng)程序； (4) .伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序通過(guò)視頻采集卡實(shí)時(shí)采集來(lái)自于高清CCD攝像頭的視 頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理后進(jìn)行存儲(chǔ)；同時(shí)，程序?qū)⑺鎯?chǔ)的視頻信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 在中央控制PC機(jī)子系統(tǒng)的人機(jī)交互界面上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示； (5) .伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序根據(jù)高清CCD攝像頭所采集到的視頻圖像，采用軌道 異物激光掃描定位標(biāo)高方法判斷當(dāng)前行車(chē)方向軌道內(nèi)是否有障礙物，并自動(dòng)計(jì)算障礙物高 度； (6) .伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序得到軌道異物的高度，并根據(jù)所接收到的來(lái)自于中央 控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序發(fā)送的車(chē)速信號(hào)，結(jié)合當(dāng)前復(fù)合式軌道路面自動(dòng)清潔車(chē)吸塵裝置的 高度計(jì)算出避讓時(shí)間，并將控制指令傳輸給伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)中的研華多軸伺服運(yùn)動(dòng) 控制卡或開(kāi)關(guān)量10控制卡； (7) .研華多軸運(yùn)動(dòng)控制卡或開(kāi)關(guān)量10控制卡根據(jù)所接收到的指令，輸出相應(yīng)的控 制脈沖信號(hào)，使伺服電機(jī)或電磁閥帶動(dòng)氣缸執(zhí)行自動(dòng)升降動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道異物的避 讓?zhuān)? (8) .當(dāng)操作人員啟動(dòng)隧道壁面清掃系統(tǒng)時(shí)，伺服控制PC機(jī)子系統(tǒng)程序會(huì)發(fā)出相應(yīng)的 控制指令給隧道壁面清掃系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)清掃臂的控制，從而 實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道兩側(cè)壁面及頂壁的吸塵與清掃。
【文檔編號(hào)】E01H1/00GK104047248SQ201410247981
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】盧倩, 葛友華, 崔治, 趙世田, 陳茂榮, 薛鳳榮 申請(qǐng)人:江蘇紫光吉地達(dá)環(huán)境科技有限公司