本發(fā)明涉及太陽能電池板清洗裝置的控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽能電池板清洗裝置的刷架自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

太陽能光伏發(fā)電廠是目前大面積推廣的清潔能源形式，其電池板需要經(jīng)常清除表面浮塵才能夠有效的發(fā)電。目前常用的太陽能電池板清洗裝備主要有車輛式和軌道式裝備兩類，軌道式裝備對場地建設(shè)要求高，因此成本也高，不利于推廣，而車輛式裝備往往采用機(jī)械臂的方式進(jìn)行清洗，而機(jī)械臂的運(yùn)行操作往往需要消耗工人大量的時(shí)間，導(dǎo)致清洗效率低，而且由于其數(shù)量眾多且結(jié)構(gòu)的易碎性使清潔工作變得比較困難，擁有自動化程度高的清潔設(shè)備也變得愈來愈重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種太陽能電池板清洗裝置的刷架自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)及方法，使得清洗裝置可以快速準(zhǔn)確的定位在太陽能電池板的上方，并且實(shí)行自動跟蹤清洗電池板。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種太陽能電池板清洗裝置的刷架自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：包括控制裝置、處理器、執(zhí)行裝置以及安裝在機(jī)械臂上的數(shù)據(jù)采集裝置，所述控制裝置以及數(shù)據(jù)采集裝置均與處理器的信號輸入端電連接，處理器的信號輸出端與執(zhí)行裝置電連接；

所述機(jī)械臂包括可旋轉(zhuǎn)且可伸縮的垂直臂、可伸縮的水平臂、刷架升降機(jī)構(gòu)和刷架，所述垂直臂由相互套接的兩個(gè)立筒組成，且垂直臂的伸縮由伸縮油缸來驅(qū)動，垂直臂的下端可旋轉(zhuǎn)設(shè)置在清洗裝置的機(jī)架上，且垂直臂的旋轉(zhuǎn)由液壓轉(zhuǎn)動馬達(dá)驅(qū)動，所述垂直臂通過轉(zhuǎn)臺限位裝置限定其轉(zhuǎn)動的角度，所述水平臂由通過軌道套接的多節(jié)水平臂架組成，且水平臂的伸縮由伸縮油缸來驅(qū)動，所述水平臂鉸接在垂直臂的頂端，并通過變幅油缸可調(diào)節(jié)水平臂的仰角大小，所述刷架升降機(jī)構(gòu)的上端與水平臂的端頭之間鉸接，刷架升降機(jī)構(gòu)的下端與刷架鉸接，且通過刷架變幅機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)刷架升降機(jī)構(gòu)與刷架角度，所述刷架升降機(jī)構(gòu)與刷架變幅機(jī)構(gòu)均采用電動推桿機(jī)構(gòu)；

所述控制裝置包括操作面板和顯示器，所述操作面板上設(shè)置有一個(gè)示教按鍵、一個(gè)臂架搖桿和三個(gè)功能鍵，所述三個(gè)功能鍵為“一鍵收臂” 功能按鍵、三位鍵和自動跟蹤刷洗鍵，所述三位鍵上撥為“左展臂”，下?lián)転椤坝艺贡邸?，中間為零位，所述臂架搖桿可以用來手動調(diào)節(jié)機(jī)械臂；所述操作面板和顯示器均安裝在控制室，所述操作面板和顯示器電連接；

所述數(shù)據(jù)采集裝置包括長度傳感器一、長度傳感器二、長度傳感器三、長度傳感器四、長度傳感器五和距離檢測傳感器，所述長度傳感器一設(shè)置在垂直臂的底端，用于監(jiān)測垂直臂的伸出長度狀態(tài)，所述長度傳感器二設(shè)置在變幅油缸的底端，用于監(jiān)測變幅油缸的伸出長度狀態(tài)；所述長度傳感器三設(shè)置在水平臂側(cè)面的前端，用于監(jiān)測水平臂的伸出長度狀態(tài)，所述長度傳感器四設(shè)置在刷架升降機(jī)構(gòu)的頂端，用于監(jiān)測刷架升降機(jī)構(gòu)的伸出長度狀態(tài)，所述長度傳感器五設(shè)置在刷架變幅機(jī)構(gòu)的底端，用于監(jiān)測刷架變幅推桿的伸出長度狀態(tài)，所述距離檢測傳感器設(shè)置在刷架的下表面，用于監(jiān)測刷架與太陽能電池板之間的距離；

所述處理器包括依次相連的輸入電路，可編程控制器以及輸出電路；

所述執(zhí)行裝置包括控制刷架升降機(jī)構(gòu)和刷架變幅機(jī)構(gòu)的處理器，還包括控制垂直臂伸縮油缸、液壓轉(zhuǎn)動馬達(dá)、變幅油缸和水平臂伸縮油缸的多路閥；

作為本發(fā)明一種太陽能電池板清洗裝置的刷架自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)：所述刷架上設(shè)置的距離檢測傳感器有4個(gè)，所述距離檢測傳感器為超聲波距離檢測傳感器；

一種基于太陽能電池板清洗裝置的刷架自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)的方法，其特征在于：包括一鍵展臂、跟蹤刷洗、一鍵收臂和示教編程；

A、一鍵展臂

一鍵展臂的工作方式分為兩種：左展臂和右展臂，分別對應(yīng)清洗刷架的左限位和右限位，機(jī)械臂的初始狀態(tài)是一鍵收臂后停留的狀態(tài)，即是清洗刷架位于中限位；操作員可以按照系統(tǒng)默認(rèn)的程序執(zhí)行，也可以進(jìn)行示教編程；左展臂即是由機(jī)械臂從中限位往車輛左限位展開的動作組成，機(jī)械臂的初始狀態(tài)是一鍵收臂后停留的狀態(tài)，當(dāng)操作員將控制裝置上的展臂開關(guān)向上撥到左展臂時(shí)，控制裝置執(zhí)行默認(rèn)程序，即水平臂向前伸出，當(dāng)控制裝置檢測水平距離達(dá)到預(yù)設(shè)值d時(shí)，水平臂進(jìn)行順時(shí)針回轉(zhuǎn)，當(dāng)回轉(zhuǎn)到左限位時(shí)，回轉(zhuǎn)停止，與此同時(shí)垂直臂向上伸出，直至垂直長度大于e，當(dāng)控制裝置檢測到垂直長度大于e后，水平臂上前伸出，直至到達(dá)人工設(shè)定距離f時(shí)，當(dāng)控制裝置檢測到水平長度到達(dá)設(shè)定距離f時(shí)，垂直臂向下收縮，直至到達(dá)人工設(shè)定距離g處，此時(shí)左展臂過程結(jié)束；

右展臂即是由臂架從中限位往車輛右限位展開的動作組成，機(jī)械臂的初始狀態(tài)是一鍵收臂后停留的狀態(tài)，當(dāng)操作員通過將控制裝置上的展臂開關(guān)向下?lián)艿接艺贡蹠r(shí)，控制裝置執(zhí)行默認(rèn)程序，即水平臂向前伸出，當(dāng)控制裝置檢測水平距離到達(dá)d處時(shí)，水平臂進(jìn)行逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，當(dāng)回轉(zhuǎn)到右限位時(shí)，回轉(zhuǎn)停止，與此同時(shí)垂直臂向上伸出，直至垂直長度大于e，當(dāng)控制裝置檢測到垂直長度大于e后，水平臂上前伸出，直至到達(dá)人工設(shè)定位置，當(dāng)控制裝置檢測到水平長度到達(dá)設(shè)定距離f后，垂直臂向下收縮，直至到達(dá)人工設(shè)定距離g處，此時(shí)右展臂過程結(jié)束；

B、跟蹤刷洗

展臂過程結(jié)束，在顯示器上設(shè)定刷盤與光伏板的距離，車輛開始行駛，按下自動跟蹤刷洗按鈕，刷架自動跟蹤系統(tǒng)工作；

所述步驟中顯示器上設(shè)定刷盤和光伏板的距離，顯示器把該設(shè)定信號通過CAN總線傳給控制器，控制器通過超聲波傳感器檢測刷盤和太陽能光伏板之間的距離實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過PID算法控制刷架變幅機(jī)構(gòu)，使得刷盤始終和光伏板保持平行，控制刷架升降機(jī)構(gòu)使得刷盤始終和光伏板保持恒定的距離；

C、一鍵收臂

一鍵收臂即當(dāng)車輛完成清潔工作后將機(jī)械臂收至中限位的一種操作，操作員可以按照系統(tǒng)默認(rèn)的程序執(zhí)行，也可以進(jìn)行示教編程，當(dāng)操作員結(jié)束了本次的清潔任務(wù)時(shí)，機(jī)械臂一般停留在左限位或右限位，所以默認(rèn)程序動作分為從左側(cè)收臂和從右側(cè)收臂兩種情況，這兩種情況都是系統(tǒng)根據(jù)機(jī)械臂所在位置自動判定的；程序開始時(shí)，先執(zhí)行清洗刷架上升動作，以防止對其它動作的干涉，清洗刷架上升到位后，系統(tǒng)對機(jī)械臂的垂直長度進(jìn)行判斷，如果垂直長度大于a，則執(zhí)行機(jī)械臂下降動作，直到垂直長度小于或等于a；此時(shí)程序再根據(jù)機(jī)械臂是位于車輛左側(cè)或是右側(cè)，進(jìn)而決定執(zhí)行回轉(zhuǎn)的方向；在進(jìn)行回轉(zhuǎn)動作時(shí)，系統(tǒng)檢測水平長度是否等于b，如果小于b，則執(zhí)行水平臂伸的動作，相反，則執(zhí)行水平臂縮的動作，當(dāng)回轉(zhuǎn)到位后，水平臂上的距離傳感器發(fā)出指令給控制裝置，此時(shí)控制裝置輸出水平臂縮的信號，直至水平長度小于或等于c，此時(shí)收臂架動作結(jié)束；

D、示教編程

所述示教編程即當(dāng)操作員按下操作面板上的示教按鍵時(shí)，控制裝置會存儲下之后每節(jié)機(jī)械臂做的動作及停留的位置，直至再次按下示教按鈕時(shí)，停止存儲，當(dāng)操作員再次執(zhí)行收臂或展臂時(shí)，每節(jié)機(jī)械臂會把存儲的位置作為設(shè)定位置進(jìn)行使用。

有益效果

本發(fā)明提供的一種太陽能電池板清洗裝置的刷架自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)及方法可以增強(qiáng)太陽能光伏板清洗設(shè)備的操控便捷性，而且能夠使得清洗裝置精確定位從而能夠更加快速的對太陽能板進(jìn)行清洗，提高太陽能電池板的光能轉(zhuǎn)化效率，減少了作業(yè)時(shí)間，且能夠提高清洗的質(zhì)量，避免對電池板造成損壞。

附圖說明

圖1是本發(fā)明刷架自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)及方法的一鍵展臂程序流程圖；

圖2是本發(fā)明刷架自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)及方法的一鍵收臂程序流程圖；

圖3是本發(fā)明刷架自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)及方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理流程圖；

圖4是本發(fā)明刷架自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)及方法的電氣原理示意圖；

圖5是本發(fā)明刷架自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)及方法的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、垂直臂，2、水平臂，3、刷架升降機(jī)構(gòu)，4、刷架、5、變幅油缸，6刷架變幅機(jī)構(gòu)，7、操作面板，8、軌道，9、長度傳感器一，10、長度傳感器二，11、長度傳感器三，12、長度傳感器四，13、長度傳感器五，14、距離檢測傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)一步詳細(xì)的描述，

如圖所示，一種太陽能電池板清洗裝置的刷架自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：包括控制裝置、處理器、執(zhí)行裝置以及安裝在機(jī)械臂上的數(shù)據(jù)采集裝置，所述控制裝置以及數(shù)據(jù)采集裝置均與處理器的信號輸入端電連接，處理器的信號輸出端與執(zhí)行裝置電連接；

所述機(jī)械臂包括可旋轉(zhuǎn)且可伸縮的垂直臂1、可伸縮的水平臂2、刷架升降機(jī)構(gòu)3和刷架4，所述垂直臂1由相互套接的兩個(gè)立筒組成，且垂直臂1的伸縮由伸縮油缸來驅(qū)動，垂直臂1的下端可旋轉(zhuǎn)設(shè)置在清洗裝置的機(jī)架上，且垂直臂1的旋轉(zhuǎn)由液壓轉(zhuǎn)動馬達(dá)驅(qū)動，所述垂直臂1通過轉(zhuǎn)臺限位裝置限定其轉(zhuǎn)動的角度，所述水平臂2由通過軌道8套接的多節(jié)水平臂架組成，且水平臂2的伸縮由伸縮油缸來驅(qū)動，所述水平臂2鉸接在垂直臂1的頂端，并通過變幅油缸5可調(diào)節(jié)水平臂2的仰角大小，所述刷架升降機(jī)構(gòu)3的上端與水平臂2的端頭之間鉸接，刷架升降機(jī)構(gòu)3的下端與刷架4鉸接，且通過刷架變幅機(jī)構(gòu)6可調(diào)節(jié)刷架升降機(jī)構(gòu)3與刷架4角度，所述刷架升降機(jī)構(gòu)3與刷架變幅機(jī)構(gòu)6均采用電動推桿機(jī)構(gòu)；

所述控制裝置包括操作面板7和顯示器，所述操作面板7上設(shè)置有一個(gè)示教按鍵、一個(gè)臂架搖桿和三個(gè)功能鍵，所述三個(gè)功能鍵為“一鍵收臂” 功能按鍵、三位鍵和自動跟蹤刷洗鍵，所述三位鍵上撥為“左展臂”，下?lián)転椤坝艺贡邸?，中間為零位，所述臂架搖桿可以用來手動調(diào)節(jié)機(jī)械臂；所述操作面板7和顯示器均安裝在控制室，所述操作面板7和顯示器電連接；

所述數(shù)據(jù)采集裝置包括長度傳感器一9、長度傳感器二10、長度傳感器三11、長度傳感器四12、長度傳感器五13和距離檢測傳感器14，所述長度傳感器一9設(shè)置在垂直臂1的底端，用于監(jiān)測垂直臂1的伸出長度狀態(tài)，所述長度傳感器二10設(shè)置在變幅油缸5的底端，用于監(jiān)測變幅油缸5的伸出長度狀態(tài)；所述長度傳感器三11設(shè)置在水平臂2側(cè)面的前端，用于監(jiān)測水平臂2的伸出長度狀態(tài)，所述長度傳感器四12設(shè)置在刷架升降機(jī)構(gòu)3的頂端，用于監(jiān)測刷架升降機(jī)構(gòu)3的伸出長度狀態(tài)，所述長度傳感器五13設(shè)置在刷架變幅機(jī)構(gòu)6的底端，用于監(jiān)測刷架變幅推桿6的伸出長度狀態(tài)，所述距離檢測傳感器14設(shè)置在刷架4的下表面，用于監(jiān)測刷架4與太陽能電池板之間的距離；

所述處理器包括依次相連的輸入電路，可編程控制器以及輸出電路；

所述執(zhí)行裝置包括控制刷架升降機(jī)構(gòu)3和刷架變幅機(jī)構(gòu)6的處理器，還包括控制垂直臂1伸縮油缸、液壓轉(zhuǎn)動馬達(dá)、變幅油缸5和水平臂2伸縮油缸的多路閥；

2.一種基于權(quán)利要求1所述的太陽能電池板清洗裝置的刷架自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)的方法，其特征在于：包括一鍵展臂、跟蹤刷洗、一鍵收臂和示教編程；

A、一鍵展臂

一鍵展臂的工作方式分為兩種：左展臂和右展臂，分別對應(yīng)清洗刷架4的左限位和右限位，機(jī)械臂的初始狀態(tài)是一鍵收臂后停留的狀態(tài)，即是清洗刷架4位于中限位；操作員可以按照系統(tǒng)默認(rèn)的程序執(zhí)行，也可以進(jìn)行示教編程；左展臂即是由機(jī)械臂從中限位往車輛左限位展開的動作組成，機(jī)械臂的初始狀態(tài)是一鍵收臂后停留的狀態(tài)，當(dāng)操作員將控制裝置上的展臂開關(guān)向上撥到左展臂時(shí)，控制裝置執(zhí)行默認(rèn)程序，即水平臂2向前伸出，當(dāng)控制裝置檢測水平距離達(dá)到預(yù)設(shè)值d時(shí)，水平臂2進(jìn)行順時(shí)針回轉(zhuǎn)，當(dāng)回轉(zhuǎn)到左限位時(shí)，回轉(zhuǎn)停止，與此同時(shí)垂直臂1向上伸出，直至垂直長度大于e，當(dāng)控制裝置檢測到垂直長度大于e后，水平臂2上前伸出，直至到達(dá)人工設(shè)定距離f時(shí)，當(dāng)控制裝置檢測到水平長度到達(dá)設(shè)定距離f時(shí)，垂直臂1向下收縮，直至到達(dá)人工設(shè)定距離g處，此時(shí)左展臂過程結(jié)束；

右展臂即是由臂架從中限位往車輛右限位展開的動作組成，機(jī)械臂的初始狀態(tài)是一鍵收臂后停留的狀態(tài)，當(dāng)操作員通過將控制裝置上的展臂開關(guān)向下?lián)艿接艺贡蹠r(shí)，控制裝置執(zhí)行默認(rèn)程序，即水平臂2向前伸出，當(dāng)控制裝置檢測水平距離到達(dá)d處時(shí)，水平臂2進(jìn)行逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，當(dāng)回轉(zhuǎn)到右限位時(shí)，回轉(zhuǎn)停止，與此同時(shí)垂直臂1向上伸出，直至垂直長度大于e，當(dāng)控制裝置檢測到垂直長度大于e后，水平臂2上前伸出，直至到達(dá)人工設(shè)定位置，當(dāng)控制裝置檢測到水平長度到達(dá)設(shè)定距離f后，垂直臂1向下收縮，直至到達(dá)人工設(shè)定距離g處，此時(shí)右展臂過程結(jié)束；

B、跟蹤刷洗

展臂過程結(jié)束，在顯示器7上設(shè)定刷盤4與光伏板的距離，車輛開始行駛，按下自動跟蹤刷洗按鈕，刷架自動跟蹤系統(tǒng)工作；

所述步驟中顯示器上設(shè)定刷盤和光伏板的距離，顯示器把該設(shè)定信號通過CAN總線傳給控制器，控制器通過超聲波傳感器檢測刷盤和太陽能光伏板之間的距離實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過PID算法控制刷架變幅機(jī)構(gòu)，使得刷盤始終和光伏板保持平行，控制刷架升降機(jī)構(gòu)使得刷盤始終和光伏板保持恒定的距離；

C、一鍵收臂

一鍵收臂即當(dāng)車輛完成清潔工作后將機(jī)械臂收至中限位的一種操作，操作員可以按照系統(tǒng)默認(rèn)的程序執(zhí)行，也可以進(jìn)行示教編程，當(dāng)操作員結(jié)束了本次的清潔任務(wù)時(shí)，機(jī)械臂一般停留在左限位或右限位，所以默認(rèn)程序動作分為從左側(cè)收臂和從右側(cè)收臂兩種情況，這兩種情況都是系統(tǒng)根據(jù)機(jī)械臂所在位置自動判定的；程序開始時(shí)，先執(zhí)行清洗刷架4上升動作，以防止對其它動作的干涉，清洗刷架4上升到位后，系統(tǒng)對機(jī)械臂的垂直長度進(jìn)行判斷，如果垂直長度大于a，則執(zhí)行機(jī)械臂下降動作，直到垂直長度小于或等于a；此時(shí)程序再根據(jù)機(jī)械臂是位于車輛左側(cè)或是右側(cè)，進(jìn)而決定執(zhí)行回轉(zhuǎn)的方向；在進(jìn)行回轉(zhuǎn)動作時(shí)，系統(tǒng)檢測水平長度是否等于b，如果小于b，則執(zhí)行水平臂2伸的動作，相反，則執(zhí)行水平臂2縮的動作，當(dāng)回轉(zhuǎn)到位后，水平臂上的距離傳感器發(fā)出指令給控制裝置，此時(shí)控制裝置輸出水平臂2縮的信號，直至水平長度小于或等于c，此時(shí)收臂架動作結(jié)束；

D、示教編程

所述示教編程即當(dāng)操作員按下操作面板7上的示教按鍵時(shí)，控制裝置會存儲下之后每節(jié)機(jī)械臂做的動作及停留的位置，直至再次按下示教按鈕時(shí)，停止存儲，當(dāng)操作員再次執(zhí)行收臂或展臂時(shí)，每節(jié)機(jī)械臂會把存儲的位置作為設(shè)定位置進(jìn)行使用。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。