CN106214052B - 幕墙清洗天车控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了幕墙清洗天车控制系统，控制系统包括通过楼顶远传模块以及天车远传模块相连接的楼顶控制单元和天车控制子单元，楼顶控制单元包括与楼顶工控机相连接的楼顶PLC和卷扬机，天车控制子单元包括与天车工控机相连接的摄像头、天车PLC、执行机构和传感器，执行机构包括吸附支架、副吸附支架幕墙清洗臂、以及横向滑动小车，传感器包括激光测距装置、激光三维定位装置、陀螺仪、压力传感器。本发明幕墙清洗天车控制系统，控制幕墙清洗天车自动清洗幕墙，清洗速度快、效率高，节省人力，清扫更加干净。

Description

幕墙清洗天车控制系统

技术领域

本发明涉及一种幕墙清洗天车控制系统，用于清洗幕墙的天车自动控制清洗。

背景技术

现在很多建筑都具有玻璃幕墙，玻璃幕墙是建筑外围具有防护作用和装饰效果的轻质墙，玻璃幕墙不仅外形美观而且便于采光、节约能源。

玻璃幕墙使用一段时间后受到灰尘、雨水等影响，会产生污垢，影响美观。传统的清洗幕墙的方式是人工清洗，清洗工人通过乘坐升降台或吊绳悬挂在幕墙前，手动擦洗幕墙。但是人工清洗工作量大，需要大量的时间和人力，清洗成本高，并且人工清洗比较危险，一旦出现事故就会威胁到工作人员的生命安全。现有的全自动清洗的机器装置，清洗成本较高，同时对幕墙的结构和材质都会有特殊要求，难以得到广泛应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种幕墙清洗天车控制系统，控制幕墙清洗天车自动清洗幕墙。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

幕墙清洗天车控制系统，所述控制系统包括通过楼顶远传模块以及天车远传模块相连接的楼顶控制单元和天车控制子单元，所述楼顶控制单元包括与楼顶工控机相连接的楼顶PLC和卷扬机，所述天车控制子单元包括与天车工控机相连接的摄像头、天车PLC、执行机构和传感器，所述执行机构包括吸附支架、副吸附支架幕墙清洗臂、以及横向滑动小车，所述传感器包括激光测距装置、激光三维定位装置、陀螺仪、压力传感器。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述控制系统执行的监测步骤包括天车状态检测步骤、图像识别步骤、副吸附支架的激光三维定位步骤；所述控制系统执行的控制步骤包括天车移动步骤、吸附支架动作及状态监测步骤、副吸附支架动作步骤、幕墙清洗动作步骤。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述天车状态检测步骤包括：

步骤A1：测量水平距离，通过设置在天车吸附支架前端的激光测距装置测量吸附支架端部与幕墙之间的距离，记为d1；

步骤A2：测量垂直距离，通过设置在天车底面四角的激光测距装置测量天车与地面之间的距离，记为d2；

步骤A3：测量倾斜角度，通过设置在天车顶面四角的陀螺仪测量天车与水平面之间的倾斜夹角。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述图像识别步骤包括：

步骤B1，采集幕墙的图像信息，通过设置在天车侧面的摄像头拍摄幕墙图片，将图片信息转化为无线信号，经过放大、滤波，将信号通过天车远传模块和楼顶远传模块传递给楼顶控制单元；

步骤B2，标记存在污渍的位置，楼顶控制单元识别幕墙图片，判断是否存在未能清除的污渍，如果存在污渍则对该图片所在的区域进行标记；

步骤B3，对标记区域再次进行清洗，清洗结束后重复进行步骤B1和步骤B2，如果仍然存在污渍，则对该图片所在的区域进行标记，对标记区域再次进行清洗，清洗过程循环6次为上限，如果仍然存在污渍，只进行标记，不进行清洗。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述副吸附支架的激光三维定位步骤包括：

步骤C1，采集幕墙信息，通过设置在天车上的激光三维定位装置，采集并计算出幕墙的倾斜参数；

步骤C2，调整副吸附支架，依据幕墙的倾斜参数调整副吸附支架的角度，使副吸附支架的端部与幕墙之间相平行。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述天车移动步骤包括：

步骤D1，划分区域，将幕墙划分为若干列，每列的宽度与天车宽度相匹配，在每列中根据天车上吸附支架的上下可移动距离划分出若干区；

步骤D2，天车一次下降，将天车上的吸附支架分为A组、B组，当天车在楼顶起始位置时，A组、B组吸附支架均处于天车底部，当楼顶控制单元给天车下降信号时，其中的A组吸附支架吸附幕墙，B组吸附支架处于脱吸附状态，天车开始下降的同时，A组吸附支架沿着导轨向上移动，当A组吸附支架移动到天车顶部时，天车停止下降，B组吸附支架吸附到幕墙上，完成天车一次下降过程；

步骤D3，天车二次下降，当楼顶控制单元再次给天车下降的信号时，处于天车顶部的A组吸附支架脱吸附，天车开始下降的同时，B组吸附支架沿着导轨向上移动，当B组吸附支架移动到天车顶部时，天车停止下降；在天车下降过程中，A组吸附支架由天车顶端移动到天车底端，当天车停止下降时，A组吸附支架吸附到幕墙上；

步骤D4，当楼顶控制单元再次给天车下降的信号时，继续执行天车二次下降步骤，天车下降过程中，A组吸附支架与B组吸附支架继续进行交替吸附，直到天车下降到每列的底部，两组吸附支架均脱吸附，整个天车移动至下一列的顶端。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述吸附支架动作及状态检测步骤包括：

步骤E1，测量天车与墙壁的距离，通过吸附支架端部的激光测距仪测量吸附支架端部与幕墙的距离d1；

步骤E2，伸长气缸，根据天车与幕墙的距离d1伸长伸缩气缸，伸缩气缸推动C型支架向前移动，在移动过程中前80%的d1距离快速移动，后20%的d1距离缓慢移动，直到橡胶吸碗接触幕墙；

步骤E3，吸附幕墙，启动气泵抽气，使C型支架的空腔为负压，当压力传感器检测到橡胶吸碗内的压力小于一定阈值时，则认为C型支架已经牢固地吸附在幕墙壁面上；

步骤E4，脱吸附时，启动气泵鼓气，使C型支架的空腔为正压，当压力传感器检测到橡胶吸碗内的压力为大气压时，则认为C型支架已经从幕墙壁面上脱吸附，伸缩气缸带动C型支架收回。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述副吸附支架动作步骤包括：

步骤F1，测量幕墙的倾斜参数，调节副吸附支架端部与幕墙之间相平行，计算副吸附支架端部与幕墙之间的距离d3；

步骤F2，伸长气缸，根据副吸附支架端部与幕墙之间的距离d3的数值伸长伸缩气缸，伸缩气缸推动副吸附支架向前移动，在移动过程中前80%的d3距离快速移动，后20%的d3距离缓慢移动，直到橡胶吸碗接触幕墙；

步骤F3，吸附幕墙，启动抽气泵抽气，使副吸附支架的空腔为负压，当压力传感器检测到橡胶吸碗内的压力小于一定阈值时，则认为副吸附支架已经牢固地吸附在幕墙壁面上。

步骤F4，脱吸附时，启动气泵鼓气，使副吸附支架的空腔为正压，当压力传感器检测到橡胶吸碗内的压力为大气压时，则认为副吸附支架已经从幕墙壁面上脱吸附，伸缩气缸带动副吸附支架收回。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述幕墙清洗动作步骤包括：

步骤G1，划分子列，将幕墙上的区划分为若干子列，每个子列的宽度与清洗刷头的宽度相同；

步骤G2，将横向滑动小车移动到天车的一侧，并将清洗刷头移至子列的上端，选择清洗刷头中的一个工作面，使清洗刷头接触幕墙并从上向下移动，清扫完一个子列后，更换清洗刷头的工作面，继续在该子列清扫，直到完成所有预设工作面的作业；

步骤G3，启动图像识别步骤识别子列是否清洗干净，在清洗干净或者对污渍区域进行标记后，则完成该子列的清洗工作；

步骤G4，完成一个子列的清洗后，横向滑动小车带动清洗臂移动到下一子列，继续进行清洗作业；直到横向滑动小车移动到天车的另一侧，完成一个区的清扫。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述控制系统还包括安全联锁程序，安全联锁程序包括以下步骤，

步骤H1，设定安全阈值，在楼顶控制单元上设置天车的倾斜角度安全阈值和升降速度安全阈值；

步骤H2，测量天车倾斜角度和升降速度，通过陀螺仪测量天车的倾斜角度，将天车倾斜角度信号处理后发送到楼顶控制单元，楼顶控制单元比较测量的倾斜角度值是否超出倾斜角度安全阈值；通过天车激光测距仪测量天车上升和下降的速度，将天车升降速度信号处理后发送到楼顶控制单元，楼顶控制单元比较测量的升降速度值是否超出升降速度安全阈值；

步骤H3，调整天车的倾斜角度和升降速度，当倾斜角度值超出倾斜角度安全阈值或升降速度值超出升降速度安全阈值时，楼顶控制单元向天车控制子单元和卷扬机发出控制信号，调整天车角度或升降速度到安全阈值以下。

由于采用上述技术方案，本发明所产生的有益效果在于：

本发明能能够自动清洗幕墙，在清洗的过程中，天车能够与幕墙之间保持较为紧密的贴合，在幕墙上固定稳固并且移动方便，保证清洗作业过程的安全性，清扫过程按顺序进行，控制幕墙清洗天车自动清洗幕墙，清洗速度快、清洁效率高，节省人力，同时也具有较好的清洗效果，清扫更加干净。

本发明的幕墙清洗臂活动灵活，能够快速准确的做出摆动；清扫头有3~6个清扫面，不同清扫面用于不同的清扫步骤，干扫面板能够对幕墙上的灰尘进行干扫，将浮灰除去，水洗面板能够冲洗幕墙上的灰尘以及残留的洗洁剂溶液，清洗剂面板能够清除幕墙上的污渍，毛刷面板能够将幕墙上难以清除的污渍擦掉，烘干面板能够将清洗后的幕墙表面烘干，擦干面板能够将清洁后的幕墙擦干，避免再染尘土。

本发明的吸附支架能够稳固的吸附在幕墙上，吸附支架通常为四个，两侧的两个为一组进行同步运动，中间的两个为一组进行同步运动，两组交替移动使天车在幕墙上爬行；副吸附支架能对异形面的幕墙进行很好的吸附，使天车更加稳固。

本发明的激光测距装置测量天车与幕墙的距离或者天车与地面之间的距离，激光三维定位装置为副吸附支架的吸附进行准确定位，本发明的摄像头拍摄幕墙图片，将图片信息传递给楼顶控制单元，楼顶控制单元判断是否清洗干净；天车在上升或下降的过程能够通过激光测距仪判断天车升降速度是否过快，从而调节天车的升降速度。

本发明的楼顶控制单元控制天车升降和清扫顺序，使天车按照顺序清扫幕墙，天车控制子单元能够控制天车完成清扫作业，楼顶远传模块和天车远传模块通过无线或者有线信号连接，保证了楼顶控制单元对天车的远距离控制，使天车的作业处于受控状态，保证天车清扫作业的安全进行。

本发明通过控制系统执行的监测步骤和控制步骤，能够完成天车对幕墙的吸附、清扫、位置移动等动作，通过天车状态检测步骤、副吸附支架的激光三维定位步骤，能够监测天车状态，为吸附步骤提供较为充分、准确的数据，图像识别步骤能够检测清扫的效果，通过摄像头和图像处理控制程序判断不易清除的污渍，对有污渍的区域进行标记，重新进行清扫。通过天车移动步骤、吸附支架动作及状态监测步骤、副吸附支架动作步骤、幕墙清洗动作步骤，能够使天车紧密吸附幕墙，将天车稳固固定在幕墙上，并且能使天车在幕墙上移动。天车的清扫头清洗幕墙时，机械手臂动作灵活，清扫头设置了不同功能的清洁面，不同清扫面用于不同的清扫步骤，清扫过程按顺序进行，保证了清洁效果。

附图说明

图1是本发明幕墙天车控制系统流程示意图；

图2是幕墙分区示意图；

图3是本发明的工作状态示意图；

图4是本发明天车的立体结构示意图；

图5是本发明天车的俯视图；

图6是本发明天车的仰视图；

图7是本发明天车的正视图；

图8是本发明天车的右视图；

其中：1、天车吊框，1-1、横向滑动导轨，1-2、纵向滑动导杆，1-3、驱动螺杆，1-4、驱动电机，1-5、激光测距装置，1-6、摄像头，2、幕墙清洗臂，2-1、横向滑动小车，2-2、臂节，2-3、清洗刷头，3、吸附支架，3-1、纵向滑动底座Ⅰ，3-2、伸缩气缸Ⅰ，3-3、C型支架Ⅰ，3-4、橡胶吸碗，3-5、通气孔，3a、副吸附支架，3a-1、伸缩气缸Ⅱ，3a-2、C型支架Ⅱ，3a-3、铰接臂，3a-4、纵向滑动底座Ⅱ，4、激光三维定位装置，5、水箱，6、天车控制子单元，7、卷扬机，8、楼顶控制单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

本发明的幕墙清洗天车，包括天车吊框1、幕墙清洗臂2、吸附支架3、副吸附支架3a以及其它辅助装置。幕墙清洗臂2、吸附支架3、副吸附支架3a均安装在天车吊框1上。其它辅助装置包括激光三维定位装置4，水箱5，天车控制子单元6，卷扬机7，楼顶控制单元8。

本发明的天车吊框1为长方体形结构，包括一个底面、两个栅栏式侧立面和两个栅栏式端面，在底面的下表面的四个顶角处，设置四个用于支撑天车吊框1的支撑脚，在天车吊框1的侧立面和/或端面的上沿设置悬挂吊耳和天车控制子单元6。在底面的上表面中部位置设置横向滑动导轨1-1，横向滑动导轨1-1为两根平行设置的钢轨，横向滑动导轨1-1的长度延及到端面。在横向滑动导轨1-1一侧的底面上设置水箱5。水箱5在天车吊框1上的安装位置是与吸附支架3相对的一侧。

幕墙清洗臂2与天车吊框1活动连接，具体是幕墙清洗臂2通过横向滑动小车2-1与天车吊框1底面上设置的横向滑动导轨1-1相配合，横向滑动小车2-1上通过若干组相互铰接的臂节2-2与清洗刷头2-3相连接，幕墙清洗臂2上的臂节2-2为2~5组，清洗刷头2-3为具有3~6个工作面板的多面体结构，工作面板包括干扫面板、水洗面板、清洗剂面板、毛刷面板、烘干面板、擦干面板中的任意几种的组合，清洗刷头2-3的两端分别与臂节2-2的端部相铰接。

吸附支架3设置在天车吊框1的一个侧立面上，具体是与幕墙相对应的一个侧立面上，吸附支架3与幕墙相互作用。吸附支架3通过纵向滑动底座Ⅰ3-1设置在天车吊框1一个侧立面上，具体是设置在侧立面的纵向滑动导杆1-2上，每一个纵向滑动底座Ⅰ3-1与两根纵向滑动导杆1-2相作用，两根纵向滑动导杆1-2之间设置驱动螺杆1-3，吸附支架3能在驱动螺杆1-3的作用下沿着纵向滑动导杆1-2上下运动，驱动螺杆1-3与驱动电机1-4相连接，驱动电机1-4设置在天车吊框1底面的下方。具体是纵向滑动底座Ⅰ3-1设置螺纹通孔，驱动螺杆1-3上设置与螺纹通孔相匹配的螺纹，驱动电机1-4带动驱动螺杆1-3做旋转运动，驱动螺杆1-3再带动纵向滑动底座Ⅰ3-1做直线运动，即驱动电机1-4带动驱动螺杆1-3转动，使纵向滑动底座Ⅰ3-1上下移动。

吸附支架3的具体结构是包括纵向滑动底座Ⅰ3-1、伸缩气缸Ⅰ3-2、C型支架Ⅰ3-3，伸缩气缸Ⅰ3-2的底端与纵向滑动底座Ⅰ3-1固定连接，伸缩气缸Ⅰ3-2的活动端部与C型支架Ⅰ3-3固定连接，C型支架Ⅰ3-3为中空结构，在C型支架Ⅰ3-3的活动端设置橡胶吸碗3-4，C型支架Ⅰ3-3上还设置与气泵相连接的通气孔3-5。橡胶吸碗3-4内设置压力传感器，由于气泵的抽气作用，当橡胶吸碗3-4与幕墙相贴合时，橡胶吸碗3-4内的压力为负值，C型支架Ⅰ3-3通过橡胶吸碗3-4与幕墙相吸附，吸附支架3即吸附幕墙，使天车固定在幕墙上。吸附支架3的数量优选为4个。4个吸附支架3分为两组，每组包括两个吸附支架3，两组交替移动，使天车在幕墙上爬行。

副吸附支架3a分别设置在天车吊框1的两个端面上，副吸附支架3a包括纵向滑动底座Ⅱ3a-4、伸缩气缸Ⅱ3a-1、C型支架Ⅱ3a-2、铰接臂3a-3，C型支架Ⅱ3a-2与伸缩气缸Ⅱ3a-1的活动端部固定连接，铰接臂3a-3与伸缩气缸Ⅱ3a-1的底端相铰接，铰接臂3a-3的另一端与纵向滑动底座Ⅱ3a-4的中心相铰接，上述两个交接部位的铰接轴的轴线相互垂直。C型支架Ⅱ3a-2与C型支架Ⅰ3-3的结构相同，天车吊框1的端面上设置与纵向滑动底座Ⅱ3a-4相配合的纵向滑动导杆1-2及驱动螺杆1-3。天车吊框1上还设置与副吸附支架3a相配合的激光三维定位装置4。

天车吊框1的底面上、端面上、C型支架Ⅰ3-3的端部以及C型支架Ⅱ3a-2的端部分别设置激光测距装置1-5，底面上的激光测距装置1-5设置在支撑脚内，两个端面上也分别设置激光测距装置1-5，能检测天车下方、侧面是否有障碍物，可以避免天车与障碍物发生碰撞。在天车吊框1上还设置陀螺仪，用来检测天车的水平度。天车吊框1上安装吸附支架3的侧立面上设置摄像头1-6，摄像头1-6可以对清扫机器人清扫后的壁面状态进行图像识别，识别出有顽固污物的地方标记为重点区域，然后对重点区域进行清扫。

天车与设置在建筑物顶部的卷扬机7相连接，天车控制子单元6与设置在建筑物顶部的楼顶控制单元8相连接。楼顶控制单元8连接卷扬机7，控制卷扬机7启动和停止。

本发明能自动将幕墙清洗干净，清扫过程按顺序进行，清扫效果好，清洁效率快，在幕墙上固定稳固并且移动方便。

本发明的幕墙清洗天车控制系统，控制系统包括楼顶控制单元和天车控制子单元，楼顶控制单元和天车控制子单元通过楼顶远传模块以及天车远传模块相连接，楼顶控制单元包括与楼顶工控机相连接的楼顶PLC和卷扬机，所述天车控制子单元包括与天车工控机相连接的摄像头、天车PLC、执行机构和传感器，所述执行机构包括吸附支架、副吸附支架幕墙清洗臂、以及横向滑动小车，所述传感器包括激光测距装置、激光三维定位装置、陀螺仪、压力传感器。具体如图1所示。

控制系统执行的监测步骤包括天车状态检测步骤、图像识别步骤、副吸附支架的激光三维定位步骤；控制系统执行的控制步骤包括天车移动步骤、吸附支架动作及状态监测步骤、副吸附支架动作步骤、幕墙清洗动作步骤。

天车状态检测步骤包括：

步骤A1：测量水平距离，通过设置在天车吸附支架前端的激光测距装置测量吸附支架端部与幕墙之间的距离，记为d1；

步骤A2：测量垂直距离，通过设置在天车底面四角的激光测距装置测量天车与地面之间的距离，记为d2；

步骤A3：测量倾斜角度，通过设置在天车顶面四角的陀螺仪测量天车与水平面之间的倾斜夹角。

图像识别步骤包括：

步骤B1，采集幕墙的图像信息，通过设置在天车侧面的摄像头拍摄幕墙图片，将图片信息转化为无线信号，经过放大、滤波，将信号通过天车远传模块和楼顶远传模块传递给楼顶控制单元；

步骤B2，标记存在污渍的位置，楼顶控制单元识别幕墙图片，判断是否存在未能清除的污渍，如果存在污渍则对该图片所在的区域进行标记；

步骤B3，对标记区域再次进行清洗，清洗结束后重复进行步骤B1和步骤B2，如果仍然存在污渍，则对该图片所在的区域进行标记，对标记区域再次进行清洗，清洗过程循环6次为上限，如果仍然存在污渍，只进行标记，不进行清洗。

副吸附支架的激光三维定位步骤包括：

步骤C1，采集幕墙信息，通过设置在天车上的激光三维定位装置，采集并计算出幕墙的倾斜参数；

步骤C2，调整副吸附支架，依据幕墙的倾斜参数调整副吸附支架的角度，使副吸附支架的端部与幕墙之间相平行。

天车移动步骤包括：

步骤D1，划分区域，将幕墙划分为若干列，每列的宽度与天车宽度相匹配，在每列中根据天车上吸附支架的上下可移动距离划分出若干区；

步骤D2，天车一次下降，将天车上的吸附支架分为A组、B组，当天车在楼顶起始位置时，A组、B组吸附支架均处于天车底部，当楼顶控制单元给天车下降信号时，其中的A组吸附支架吸附幕墙，B组吸附支架处于脱吸附状态，天车开始下降的同时，A组吸附支架沿着导轨向上移动，当A组吸附支架移动到天车顶部时，天车停止下降，B组吸附支架吸附到幕墙上，完成天车一次下降过程；

步骤D3，天车二次下降，当楼顶控制单元再次给天车下降的信号时，处于天车顶部的A组吸附支架脱吸附，天车开始下降的同时，B组吸附支架沿着导轨向上移动，当B组吸附支架移动到天车顶部时，天车停止下降；在天车下降过程中，A组吸附支架由天车顶端移动到天车底端，当天车停止下降时，A组吸附支架吸附到幕墙上；

步骤D4，当楼顶控制单元再次给天车下降的信号时，继续执行天车二次下降步骤，天车下降过程中，A组吸附支架与B组吸附支架继续进行交替吸附，直到天车下降到每列的底部，两组吸附支架均脱吸附，整个天车移动至下一列的顶端。

吸附支架动作及状态检测步骤包括：

步骤E1，测量天车与墙壁的距离，通过吸附支架端部的激光测距仪测量吸附支架端部与幕墙的距离d1；

步骤E2，伸长气缸，根据天车与幕墙的距离d1伸长伸缩气缸，伸缩气缸推动C型支架向前移动，在移动过程中前80%的d1距离快速移动，后20%的d1距离缓慢移动，直到橡胶吸碗接触幕墙；

步骤E3，吸附幕墙，启动气泵抽气，使C型支架的空腔为负压，当压力传感器检测到橡胶吸碗内的压力小于一定阈值时，则认为C型支架已经牢固地吸附在幕墙壁面上；

步骤E4，脱吸附时，启动气泵鼓气，使C型支架的空腔为正压，当压力传感器检测到橡胶吸碗内的压力为大气压时，则认为C型支架已经从幕墙壁面上脱吸附，伸缩气缸带动C型支架收回。

副吸附支架动作步骤包括：

步骤F1，测量幕墙的倾斜参数，调节副吸附支架端部与幕墙之间相平行，计算副吸附支架端部与幕墙之间的距离d3；

步骤F2，伸长气缸，根据副吸附支架端部与幕墙之间的距离d3的数值伸长伸缩气缸，伸缩气缸推动副吸附支架向前移动，在移动过程中前80%的d3距离快速移动，后20%的d3距离缓慢移动，直到橡胶吸碗接触幕墙；

步骤F3，吸附幕墙，启动抽气泵抽气，使副吸附支架的空腔为负压，当压力传感器检测到橡胶吸碗内的压力小于一定阈值时，则认为副吸附支架已经牢固地吸附在幕墙壁面上。

步骤F4，脱吸附时，启动气泵鼓气，使副吸附支架的空腔为正压，当压力传感器检测到橡胶吸碗内的压力为大气压时，则认为副吸附支架已经从幕墙壁面上脱吸附，伸缩气缸带动副吸附支架收回。

幕墙清洗动作步骤包括：

步骤G1，划分子列，将幕墙上的区划分为若干子列，每个子列的宽度与清洗刷头的宽度相同；

步骤G2，将横向滑动小车移动到天车的一侧，并将清洗刷头移至子列的上端，选择清洗刷头中的一个工作面，使清洗刷头接触幕墙并从上向下移动，清扫完一个子列后，更换清洗刷头的工作面，继续在该子列清扫，直到完成所有预设工作面的作业；

步骤G3，启动图像识别步骤识别子列是否清洗干净，在清洗干净或者对污渍区域进行标记后，则完成该子列的清洗工作；

步骤G4，完成一个子列的清洗后，横向滑动小车带动清洗臂移动到下一子列，继续进行清洗作业；直到横向滑动小车移动到天车的另一侧，完成一个区的清扫。

控制系统还包括安全联锁程序，安全联锁程序包括以下步骤，

步骤H1，设定安全阈值，在楼顶控制单元上设置天车的倾斜角度安全阈值和升降速度安全阈值；

步骤H2，测量天车倾斜角度和升降速度，通过陀螺仪测量天车的倾斜角度，将天车倾斜角度信号处理后发送到楼顶控制单元，楼顶控制单元比较测量的倾斜角度值是否超出倾斜角度安全阈值；通过天车激光测距仪测量天车上升和下降的速度，将天车升降速度信号处理后发送到楼顶控制单元，楼顶控制单元比较测量的升降速度值是否超出升降速度安全阈值；

步骤H3，调整天车的倾斜角度和升降速度，当倾斜角度值超出倾斜角度安全阈值或升降速度值超出升降速度安全阈值时，楼顶控制单元向天车控制子单元和卷扬机发出控制信号，调整天车角度或升降速度到安全阈值以下。

幕墙清洗天车控制系统的过程如下，

工作情况1：天车清扫垂直面玻璃幕墙情况。

步骤1，天车启动准备工作，天车启动准备工作如下：启动楼顶工控机、卷扬机、楼顶远传模块、天车远传模块、天车工控机、楼顶PLC、天车PLC、天车控制单元的执行机构和传感器，使楼顶远传模块与天车远传模块进行有效的通讯联接，将玻璃幕墙划分为若干整体列，每个整体列的宽度与天车宽度相匹配，将总整体列数标记为j0，并根据清扫头的宽度将每一列划分为若干个子列，子列的总个数标记为k0，最后根据天车上下可移动距离将楼层划分出为若干个整体行，整体行的个数为i0。

步骤2，天车系统清扫第一列，设置i，j，k分别表示整体行、整体列和子列在运行过程中的数值。首先将，变量j=1，k=1，i=1。天车执行清扫工作，清扫第1行，第一列中第1子列中的玻璃幕墙。

步骤3，执行天车状态检测步骤，检测天车的垂直位置、水平位置和倾斜角度。如果i为奇数则执行天车移动步骤及吸附支架动作及状态检测步骤，完成天车一次下降过程，具体为：将天车上的吸附支架分为A组、B组，当天车在楼顶起始位置时，A组、B组吸附支架均处于天车底部，当楼顶控制单元给天车下降信号时，其中的A组吸附支架吸附幕墙，B组吸附支架处于脱吸附状态，天车开始下降的同时，A组吸附支架沿着导轨向上移动，当A组吸附支架移动到天车顶部时，天车停止下降，B组吸附支架吸附到幕墙上，完成天车一次下降过程；

如果i为偶数则天车执行二次下降工作，当楼顶控制单元再次给天车下降的信号时，处于天车顶部的A组吸附支架脱吸附，天车开始下降的同时，B组吸附支架沿着导轨向上移动，当B组吸附支架移动到天车顶部时，天车停止下降；在天车下降过程中，A组吸附支架由天车顶端移动到天车底端，当天车停止下降时，A组吸附支架吸附到幕墙上。

步骤4，清扫时，启动图像识别步骤，采集幕墙的图像信息，通过设置在天车侧面的摄像头拍摄幕墙图片，并将清洗刷头移至子列的上端，选择清洗刷头中的一个工作面，使清洗刷头接触幕墙并从上向下移动，清扫完一个子列后，更换清洗刷头的工作面，继续在该子列清扫，直到完成所有预设工作面的作业；采用图像识别墙上是否还有污渍，如果仍然存在污渍，则对该图片所在的区域进行标记，对标记区域再次进行清洗，清洗过程循环6次为上限，如果仍然存在污渍，只进行标记，不进行清洗。

步骤5，等到第k子列清扫干净后，将k=k+1，判断k<k0是否成立，如果成立，执行第4步骤，清扫第k+1列，直到k<k0不成立时，则第i行清扫完成。

步骤6，将i=i+1，判断i<i0是否成立，如果成立则重复执行步骤3、步骤4和步骤5，否则将j=j+1，执行下一整体列的操作。

步骤7，天车移动到下一个整体列的顶部，将i=1，k=1。控制系统判断j<j0条件是否成立，如果成立则重复开始第3步骤、第4步骤、第5步骤和第6步骤，否则，整个清扫工作完成。

工作情况2：倾斜面玻璃幕墙清扫情况。

步骤1：选定想要清扫的清洗面，启动天车状态检测步骤，天车垂直移动和水平移动到相应位置。

步骤2：启动副吸附支架的激光三维定位步骤，利用副吸附支架的激光三维定位装置采集幕墙信息，计算出幕墙的倾斜参数；调整副吸附支架，依据幕墙的倾斜参数调整副吸附支架的角度，使副吸附支架的端部与幕墙之间相平行。

步骤3：副吸附支架动作步骤，伸长气缸，根据副吸附支架端部与幕墙之间的距离d3的数值伸长伸缩气缸，伸缩气缸推动副吸附支架向前移动，在移动过程中前80%的d3距离快速移动，后20%的d3距离缓慢移动，直到橡胶吸碗接触幕墙；吸附幕墙，启动抽气泵抽气，使副吸附支架的空腔为负压，当压力传感器检测到橡胶吸碗内的压力小于一定阈值时，则认为副吸附支架已经牢固地吸附在幕墙壁面上。

步骤4：采用人工进行清扫，清扫结束后给控制器发送指令，结束脱吸附时，启动气泵鼓气，使副吸附支架的空腔为正压，当压力传感器检测到橡胶吸碗内的压力为大气压时，则认为副吸附支架已经从幕墙壁面上脱吸附，伸缩气缸带动副吸附支架收回。

工作情况3：特殊人工清扫情况，当自动清扫装置始终清扫不干净的地方由电脑进行自动标记，然后人工开始清扫局部的污渍，人工在电脑上选定污渍的区域，天车直接移动到该区域，使系统高效快捷的完成整个清扫工作。

工作情况4：启动安全联锁程序，设定安全阈值，在楼顶控制单元上设置天车的倾斜角度安全阈值和升降速度安全阈值；测量天车倾斜角度和升降速度，通过陀螺仪测量天车的倾斜角度，将天车倾斜角度信号处理后发送到楼顶控制单元，楼顶控制单元比较测量的倾斜角度值是否超出倾斜角度安全阈值；通过天车激光测距仪测量天车上升和下降的速度，将天车升降速度信号处理后发送到楼顶控制单元，楼顶控制单元比较测量的升降速度值是否超出升降速度安全阈值；当倾斜角度值超出倾斜角度安全阈值或升降速度值超出升降速度安全阈值时，楼顶控制单元向天车控制子单元和卷扬机发出控制信号，调整天车角度或升降速度到安全阈值以下。

Claims (9)

1.幕墙清洗天车控制系统，其特征在于：所述控制系统包括通过楼顶远传模块以及天车远传模块相连接的楼顶控制单元和天车控制子单元，所述楼顶控制单元包括与楼顶工控机相连接的楼顶PLC和卷扬机，所述天车控制子单元包括与天车工控机相连接的摄像头、天车PLC、执行机构和传感器，所述执行机构包括吸附支架、副吸附支架幕墙清洗臂、以及横向滑动小车，所述传感器包括激光测距装置、激光三维定位装置、陀螺仪、压力传感器；所述控制系统执行的监测步骤包括天车状态检测步骤、图像识别步骤、副吸附支架的激光三维定位步骤；所述控制系统执行的控制步骤包括天车移动步骤、吸附支架动作及状态监测步骤、副吸附支架动作步骤、幕墙清洗动作步骤。

2.根据权利要求1所述的幕墙清洗天车控制系统，其特征在于：所述天车状态检测步骤包括：

步骤A1：测量水平距离，通过设置在天车吸附支架前端的激光测距装置测量吸附支架端部与幕墙之间的距离，记为d1；

步骤A2：测量垂直距离，通过设置在天车底面四角的激光测距装置测量天车与地面之间的距离，记为d2；

步骤A3：测量倾斜角度，通过设置在天车顶面四角的陀螺仪测量天车与水平面之间的倾斜夹角。

3.根据权利要求1所述的幕墙清洗天车控制系统，其特征在于：所述图像识别步骤包括：

步骤B1，采集幕墙的图像信息，通过设置在天车侧面的摄像头拍摄幕墙图片，将图片信息转化为无线信号，经过放大、滤波，将信号通过天车远传模块和楼顶远传模块传递给楼顶控制单元；

步骤B2，标记存在污渍的位置，楼顶控制单元识别幕墙图片，判断是否存在未能清除的污渍，如果存在污渍则对该图片所在的区域进行标记；

步骤B3，对标记区域再次进行清洗，清洗结束后重复进行步骤B1和步骤B2，如果仍然存在污渍，则对该图片所在的区域进行标记，对标记区域再次进行清洗，清洗过程循环6次为上限，如果仍然存在污渍，只进行标记，不进行清洗。

4.根据权利要求1所述的幕墙清洗天车控制系统，其特征在于：所述副吸附支架的激光三维定位步骤包括：

步骤C1，采集幕墙信息，通过设置在天车上的激光三维定位装置，采集并计算出幕墙的倾斜参数；

步骤C2，调整副吸附支架，依据幕墙的倾斜参数调整副吸附支架的角度，使副吸附支架的端部与幕墙之间相平行。

5.根据权利要求1所述的幕墙清洗天车控制系统，其特征在于：所述天车移动步骤包括：

步骤D1，划分区域，将幕墙划分为若干列，每列的宽度与天车宽度相匹配，在每列中根据天车上吸附支架的上下可移动距离划分出若干区；

步骤D2，天车一次下降，将天车上的吸附支架分为A组、B组，当天车在楼顶起始位置时，A组、B组吸附支架均处于天车底部，当楼顶控制单元给天车下降信号时，其中的A组吸附支架吸附幕墙，B组吸附支架处于脱吸附状态，天车开始下降的同时，A组吸附支架沿着导轨向上移动，当A组吸附支架移动到天车顶部时，天车停止下降，B组吸附支架吸附到幕墙上，完成天车一次下降过程；

步骤D3，天车二次下降，当楼顶控制单元再次给天车下降的信号时，处于天车顶部的A组吸附支架脱吸附，天车开始下降的同时，B组吸附支架沿着导轨向上移动，当B组吸附支架移动到天车顶部时，天车停止下降；在天车下降过程中，A组吸附支架由天车顶端移动到天车底端，当天车停止下降时，A组吸附支架吸附到幕墙上；

步骤D4，当楼顶控制单元再次给天车下降的信号时，继续执行天车二次下降步骤，天车下降过程中，A组吸附支架与B组吸附支架继续进行交替吸附，直到天车下降到每列的底部，两组吸附支架均脱吸附，整个天车移动至下一列的顶端。

6.根据权利要求1所述的幕墙清洗天车控制系统，其特征在于：所述吸附支架动作及状态检测步骤包括：

步骤E1，测量天车与墙壁的距离，通过吸附支架端部的激光测距仪测量吸附支架端部与幕墙的距离d1；

步骤E2，伸长气缸，根据天车与幕墙的距离d1伸长伸缩气缸，伸缩气缸推动C型支架向前移动，在移动过程中前80%的d1距离快速移动，后20%的d1距离缓慢移动，直到橡胶吸碗接触幕墙；

步骤E3，吸附幕墙，启动气泵抽气，使C型支架的空腔为负压，当压力传感器检测到橡胶吸碗内的压力小于一定阈值时，则认为C型支架已经牢固地吸附在幕墙壁面上；

步骤E4，脱吸附时，启动气泵鼓气，使C型支架的空腔为正压，当压力传感器检测到橡胶吸碗内的压力为大气压时，则认为C型支架已经从幕墙壁面上脱吸附，伸缩气缸带动C型支架收回。

7.根据权利要求1所述的幕墙清洗天车控制系统，其特征在于：所述副吸附支架动作步骤包括：

步骤F1，测量幕墙的倾斜参数，调节副吸附支架端部与幕墙之间相平行，计算副吸附支架端部与幕墙之间的距离d3；

步骤F2，伸长气缸，根据副吸附支架端部与幕墙之间的距离d3的数值伸长伸缩气缸，伸缩气缸推动副吸附支架向前移动，在移动过程中前80%的d3距离快速移动，后20%的d3距离缓慢移动，直到橡胶吸碗接触幕墙；

步骤F3，吸附幕墙，启动抽气泵抽气，使副吸附支架的空腔为负压，当压力传感器检测到橡胶吸碗内的压力小于一定阈值时，则认为副吸附支架已经牢固地吸附在幕墙壁面上；

步骤F4，脱吸附时，启动气泵鼓气，使副吸附支架的空腔为正压，当压力传感器检测到橡胶吸碗内的压力为大气压时，则认为副吸附支架已经从幕墙壁面上脱吸附，伸缩气缸带动副吸附支架收回。

8.根据权利要求3所述的幕墙清洗天车控制系统，其特征在于：所述幕墙清洗动作步骤包括：

步骤G1，划分子列，将幕墙上的区划分为若干子列，每个子列的宽度与清洗刷头的宽度相同；

步骤G2，将横向滑动小车移动到天车的一侧，并将清洗刷头移至子列的上端，选择清洗刷头中的一个工作面，使清洗刷头接触幕墙并从上向下移动，清扫完一个子列后，更换清洗刷头的工作面，继续在该子列清扫，直到完成所有预设工作面的作业；

步骤G3，启动图像识别步骤识别子列是否清洗干净，在清洗干净或者对污渍区域进行标记后，则完成该子列的清洗工作；

步骤G4，完成一个子列的清洗后，横向滑动小车带动清洗臂移动到下一子列，继续进行清洗作业；直到横向滑动小车移动到天车的另一侧，完成一个区的清扫。

9.根据权利要求2~8任一项所述的幕墙清洗天车控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括安全联锁程序，安全联锁程序包括以下步骤，

步骤H1，设定安全阈值，在楼顶控制单元上设置天车的倾斜角度安全阈值和升降速度安全阈值；

步骤H2，测量天车倾斜角度和升降速度，通过陀螺仪测量天车的倾斜角度，将天车倾斜角度信号处理后发送到楼顶控制单元，楼顶控制单元比较测量的倾斜角度值是否超出倾斜角度安全阈值；通过天车激光测距仪测量天车上升和下降的速度，将天车升降速度信号处理后发送到楼顶控制单元，楼顶控制单元比较测量的升降速度值是否超出升降速度安全阈值；

步骤H3，调整天车的倾斜角度和升降速度，当倾斜角度值超出倾斜角度安全阈值或升降速度值超出升降速度安全阈值时，楼顶控制单元向天车控制子单元和卷扬机发出控制信号，调整天车角度或升降速度到安全阈值以下。