CN107536567A - 一种幕墙清洁轨道检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种幕墙清洁轨道检测系统，所述系统包括：图像获取设备、移动换轨设备、主处理器；所述图像获取设备与主处理器连接，图像获取设备接收到主处理器发出的获取图像信号，控制图像获取设备受控进行图像获取，并将图像数据传输至主处理器；所述移动换轨设备包括移动杆组、丝杆组、电机；所述移动杆组设置于系统底部；所述丝杆组设置于系统底部，丝杆组一端设置有电机。本发明提供的检测系统适用于高空玻璃窗或玻璃幕墙的清洁工作，安全方便，效率高，有效解决了解决清洁高层玻璃窗户及玻璃幕墙的清洁机器人在高空作业中移动的问题；解决清洁高层玻璃窗户及玻璃幕墙的清洁机器人在高空作业中的安全性问题。

Description

一种幕墙清洁轨道检测系统

技术领域

本发明涉及一种检测系统，尤其是一种幕墙清洁轨道检测系统。

背景技术

随着社会的发展经济的进步，城市的进一步发展，城市里出现越来越多的高层建筑，以提高社会经济效益。而建筑行业的发展，使得高层建筑大范围的用玻璃作为建筑的幕墙以使建筑采光更好并且外观简单并大气。玻璃窗户和玻璃幕墙长时间下来免不了会附着灰尘，水印等，污渍的存在会影响建筑的采光和建筑的美观。需要对污渍进行清洁以保证建筑的采光和美观，但高空玻璃窗户和玻璃幕布的清洁工作很困难。

目前玻璃幕墙的清洁工作主要是靠人工完成，主要方式有两种：一种是用绳索从楼顶吊挂蜘蛛人在高空作业，这种方式危险性极大。另一种方式是在楼顶上铺设水平轨道，轨道上设有沿轨道运行的卷扬机，卷扬机通过钢缆连接一个工作吊篮，清洁工人站在吊篮里完成玻璃清洁工作，此种方式的安全性相对于前一种有所提高，但清洁工在高空作业仍不可避免地会存在安全隐患，此外铺设轨道、安装设备，成本较高。以上两种人工清洁高空玻璃的方式还受到天气条件的限制。所以需要一种效率高、结构轻便、可用于高空作业的清洁机器人对高空玻璃窗户或玻璃幕墙进行清洁度检测以及清洁已解决高空玻璃清洗工作危险且效率低的问题。

另外，要使用清洁机器人能在高空作业，可给清洁机器人配置用于移动的行驶轨道，而在高空轨道的行驶中，其安全保障是一个尤其需要解决的问题，同样要避免出现反复回到站点补充能源的情况。因此有必要设计一种结构方案简单，检测速度快的检测移动换轨系统和方法，使清洁机器人在高空的清洁工作中能安全有保障的进行作业。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种幕墙清洁轨道检测系统，用于解决清洁高层玻璃窗户及玻璃幕墙的清洁机器人在高空作业中移动的问题，解决清洁高层玻璃窗户及玻璃幕墙的清洁机器人在高空作业中的安全性问题，以及解决高空玻璃窗户及玻璃幕墙清洗工作危险且效率低的问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种幕墙清洁轨道检测系统，其特征在于：所述系统包括：图像获取设备、移动换轨设备、主处理器；所述图像获取设备与主处理器连接，图像获取设备接收到主处理器发出的获取图像信号，控制图像获取设备受控进行图像获取，并将图像数据传输至主处理器；所述移动换轨设备包括移动杆组、丝杆组、电机；所述移动杆组设置于系统底部；所述丝杆组设置于系统底部，丝杆组一端设置有电机；所述电机与主处理器连接，电机接收到主处理器发出的开启信号，电机转动；电机接收到主处理器发出的关闭信号，电机停止转动。

所述图像获取设备设置于系统行进方向一侧的正中间，通过图像获取控制模块连接受控于主处理器。所述图像获取设备包括摄像头，所述摄像头垂直朝向正下方。

幕墙清洁轨道检测系统可通过获取图像获取设备正下方的轨道图像，将轨道的形状提取出来得到轨道形状图像P，通过对轨道形状图像P中轨道图像特殊像素点的坐标进行处理和分析，判断换轨系统与轨道的相对位置状态。

所述丝杆组分别设置于系统底部行进方向的前后两侧；所述移动杆组中间固定螺母，移动杆组由螺母套接于丝杆组而设置于系统底部。

在对换轨系统与轨道的相对位置状态进行判断后，主处理器可分别驱动丝杆组一端设置的电机进行转动，从而带动对应丝杆进行转动，进而使得对应移动杆进行移动来调节系统的位置状态。

本发明还公开了一种基于幕墙清洁轨道检测系统进行检测移动换轨的方法，其特征在于：所述方法包括：系统在轨道上行进，图像获取设备获取得到轨道图像；主处理器对轨道图像进行处理及分析，由图像数据得到系统在行进过程中的位置状态；主处理器根据由轨道图像数据得到的位置状态，控制移动换轨系统的工作状态从而调整系统的位置状态；系统行驶到轨道终点，主处理器控制环规系统进行换轨。

主处理器对轨道图像进行处理及分析的具体步骤为：对轨道图像进行处理将轨道的形状图像与背景图像分离出得到轨道形状图像P，对轨道形状图像P中轨道的位置信息进行分析，可得到系统的位置状态为偏移状态S1、倾斜状态S2或直行状态S3。

将轨道的形状图像与背景图像分离出得到轨道形状图像P的方法为阀值分割或区域生长法。

主处理器根据由轨道图像数据得到的位置状态，控制移动换轨系统的工作状态从而调整系统的位置状态的具体步骤为：系统位置状态为偏移或倾斜状态，主处理器对移动换轨设备进行驱动，从而调整系统的位置状态使之恢复到正常的状态；系统位置状态为直行状态，主处理器对幕墙清洁轨道检测系统不进行任何驱动。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、在系统移动移动过程中，对系统在轨道上的行进状态进行实时检测，并根据检测结果对系统的位置状态进行调整，避免了系统在轨道行进中发生偏轨以致脱轨的情况，提高了系统安全性。

2、系统结构简单，可降低系统的自重，并且其控制系统及方法简单，由此可降低检测幕墙清洁轨道检测系统在工作时的能耗，使其续航时间更长。

3、系统在检测中，实现检测的快速和灵敏，使得高空玻璃窗户及玻璃幕墙清洗工作效率提高。

附图说明

图1是本发明提供的幕墙清洁轨道检测系统框图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。

一种检测幕墙清洁轨道检测系统，如图1所示，其特征在于：所述系统包括：图像获取设备、移动换轨设备、主处理器；所述图像获取设备与主处理器连接，图像获取设备接收到主处理器发出的获取图像信号，控制图像获取设备受控进行图像获取，并将图像数据传输至主处理器；所述移动换轨设备包括移动杆组、丝杆组、电机；所述移动杆组设置于系统底部；所述丝杆组设置于系统底部，丝杆组一端设置有电机；所述电机与主处理器连接，电机接收到主处理器发出的开启信号，电机转动；电机接收到主处理器发出的关闭信号，电机停止转动。

所述图像获取设备设置于系统行进方向一侧的正中间，通过图像获取控制模块连接受控于主处理器。所述图像获取设备包括摄像头，所述摄像头垂直朝向正下方。

检测幕墙清洁轨道检测系统可通过获取图像获取设备正下方的轨道图像，将轨道的形状提取出来得到轨道形状图像P，通过对轨道形状图像P中轨道图像特殊像素点的坐标进行处理和分析，判断系统与轨道的相对位置状态。

所述丝杆组分别设置于系统底部行进方向的前后两侧；所述移动杆组中间固定螺母，移动杆组由螺母套接于丝杆组而设置于系统底部。

在对系统相对轨道的位置状态状态进行判断后，主处理器可分别驱动丝杆组一端设置的电机进行转动，从而带动对应丝杆进行转动，进而使得对应移动杆进行移动来调节系统的位置状态。

一种检测移动换轨的方法，其特征在于：所述方法包括：系统在轨道上行进，图像获取设备获取得到轨道图像；主处理器对轨道图像进行处理及分析，由图像数据得到系统在行进过程中的位置状态；主处理器通过由轨道图像数据得到的位置状态，控制幕墙清洁轨道检测系统的工作状态从而调整系统的位置状态；系统行驶到轨道终点，主处理器控制环规系统进行换轨。

主处理器对轨道图像进行处理及分析的具体步骤为：对轨道图像进行处理将轨道的形状图像与背景图像分离出得到轨道形状图像P，对轨道形状图像P中轨道的位置信息进行分析，可得到系统的位置状态为偏移状态S1、倾斜状态S2或直行状态S3。

将轨道的形状图像与背景图像分离出得到轨道形状图像P的方法为阀值分割或区域生长法。

主处理器通过由轨道图像数据得到的位置状态，控制幕墙清洁轨道检测系统的工作状态从而调整系统的位置状态的具体步骤为：系统位置状态为偏移或倾斜状态，主处理器对移动换轨设备进行驱动，从而调整系统的位置状态使之恢复到正常的状态；系统位置状态为直行状态，主处理器对幕墙清洁轨道检测系统不进行任何驱动。

检测幕墙清洁轨道检测系统的图像获取设备设置在系统行进方向的一端，其丝杆组均匀的设置在系统行进方向的前后两端，前后两端至少分别设置两根丝杆，丝杆组固定电机的一段均设置在同一侧，而每根丝杆又分别由套接的螺母而设置一根移动杆。

系统在轨道上的行进过程中，主处理单元发出图像获取信号a,图像控制模块接收图形获取信号a，并控制图像获取系统获取图像，将获取轨道图像数据传输至主处理单元，主处理单元接收到轨道图像数据，对图像进行处理从而得到轨道形状图像P，其中可以使用阀值分割、区域生长法或者其他可将轨道形状与背景分离的图像处理方法。

使用阀值分割将轨道形状与背景分离：因轨道形状图像与背景的灰度值差异比较大，所以可以选择图像分割法进行处理。轨道图像中轨道形状图像的灰度值大致为G1，背景的灰度值大致为G2，选择G1与G2之间的一灰度值G3为阀值，将轨道图像中灰度值大于G3的像素点的灰度值取为255，将轨道图像中灰度值小于G3的像素点的灰度值取为0。由此可将轨道形状与背景分离得到轨道形状图像P。

使用区域生长法将轨道形状与背景分离：扫描轨道图像，通过轨道形状的像素值G1寻找一个区域的种子点，设置其像素值为特定值L，在采用8连通分量邻域扫描种子点的,当邻域点中像素值为G1的像素点的像素值设置为L；然后采用从左到右，由上到下的原则，然后以邻域内的一点作为新的起始带点重新扫描该点的邻域点，对该点的邻域点中像素值为G1的像素点的像素值设置为L，直到没有新的点可以归入该区域，即一个区域查找完成。由此可将轨道形状与背景分离得到轨道形状图像P。

主处理单元中存储有轨道形状图像像素差异阀值T由轨道形状图像P中得到一条轨道的前端的像素点的横坐标X1、纵坐标Y1和后端的像素点的横坐标X2、纵坐标Y2。主处理器中存有系统在正常状态时的获取对应轨道的前段端的像素点的横坐标X3、纵坐标Y3和后端的像素点的横坐标X4、纵坐标Y4。若取的是右侧的轨道像素点：当X1小于X3超过阀值T并且X2小于X4超过阀值T时，判定系统的位置为向右偏移状态S11；当X大于X3超过阀值T并且X2大于X4超过阀值T时，判定系统的位置为向左偏移状态S12；当X1小于X3超过阀值T并且X2大于或等于X4时，判定系统的位置为向右倾斜状态S21；当X1大于X3超过阀值T并且X2小于或等于X4时，判定系统的位置为向左倾斜状态S22；否则系统的位置为直行状态S3。若取左侧点也可进行相应的操作得到系统的位置状态。

主处理单元将位置状态传输至移动换轨控制单元，移动换轨控制单元根据状态信息从而用相应的移动控制模块对系统的位置状态做出调整。

当位置状态为向右偏移状态S11时，移动控制单元使用向左平移调整模块；当位置状态为向左偏移状态S12时，移动控制单元使用向右平移调整模块；当位置状态为向右倾斜状态S21时，移动控制单元使用向左摆正调整模块；当位置状态为向左偏移状态S22时，移动控制单元使用向右摆正调整模块；当位置状态为直行状态时，移动控制单元对其不进行调整。

其中向左平移调整模块具体的工作步骤：控制系统的行进方向前侧的一部分移动杆两端的行进设备与轨道脱离，驱动对应分丝杆电机顺时针转动设定角度B；控制系统的行进方向后侧的一部分移动杆两端的行进设备与轨道脱离，驱动对应分丝杆电机顺时针转动设定角度B；从而带动对应的移动杆向左移动一定距离；控制行进设备与轨道脱离的移动杆与轨道接触，控制剩余的移动杆两端的行进设备与轨道脱离，而控制行进设备与轨道接触的移动杆对应的丝杆一端的电机逆时针转动设定角度B，从而使系统移动到正常的行进状态。向右平移调整模块的控制步骤相似。

其中向左摆正调整模块具体的工作步骤：控制系统的行进方向前侧的一部分移动杆两端的行进设备与轨道脱离，驱动对应丝杆电机顺时针转动设定角度B，从而带动对应的移动杆向左移动一定距离；控制行进设备与轨道脱离的移动杆与轨道接触，控制系统的行进方向前侧剩余的移动杆两端的行进设备与轨道脱离，而控制置的行进方向前侧行进设备与轨道接触的移动杆对应的丝杆一端的电机逆时针转动设定角度B，从而使系统移动到正常的行进状态。向右摆正调整模块的控制步骤相似。

系统的位置状态调整结束，主处理单元发出图像获取信号a,图像控制模块接收图形获取信号a，并控制图像获取系统获取图像，将获取轨道图像数据传输至主处理单元，主处理单元接收到轨道图像数据，对图像进行处理和分析对系统的位置状态进行下一步的调整。

当系统行驶到轨道终点，主处理单元向移动换轨控制单元传输换轨信号b,移动换轨控制单元接收到换轨信号b，并使用换轨模块进行向左或向右换轨。

在向左换轨的具体步骤：控制系统的行进方向前侧的一部分移动杆两端的行进设备与轨道脱离，驱动对应分丝杆电机顺时针转动设定角度B1；控制系统的行进方向后侧的一部分移动杆两端的行进设备与轨道脱离，驱动对应分丝杆电机顺时针转动设定角度B1；从而带动对应的移动杆向左移动一定距离；控制行进设备与轨道脱离的移动杆与轨道接触，控制剩余的移动杆两端的行进设备与轨道脱离，而控制行进设备与轨道接触的移动杆对应的丝杆一端的电机逆时针转动设定角度B1，从而使系统移动到正常的行进状态。向右换轨的具体步骤相似。

以本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种幕墙清洁轨道检测系统，其特征在于：所述系统包括：图像获取设备、移动换轨设备、主处理器；

所述图像获取设备与主处理器连接，图像获取设备接收到主处理器发出的获取图像信号，控制图像获取设备受控进行图像获取，并将图像数据传输至主处理器；

所述移动换轨设备包括移动杆组、丝杆组、电机；所述移动杆组设置于系统底部；所述丝杆组设置于系统底部，丝杆组一端设置有电机；所述电机与主处理器连接，电机接收到主处理器发出的开启信号，电机转动；电机接收到主处理器发出的关闭信号，电机停止转动。

2.如权利要求1所述的一种幕墙清洁轨道检测系统，其特征在于：所述图像获取设备设置于系统行进方向一侧的正中间，通过图像获取控制模块连接受控于主处理器。

3.如权利要求2所述的幕墙清洁轨道检测系统，其特征在于：所述图像获取设备包括摄像头，所述摄像头垂直朝向正下方。

4.如权利要求1或3所述的一种幕墙清洁轨道检测系统，其特征在于：所述丝杆组分别设置于系统底部行进方向的前后两侧；所述移动杆组中间固定螺母，移动杆组由螺母套接于丝杆组而设置于系统底部。

5.一种基于权利要求1-4中任一权利要求所述的幕墙清洁轨道检测系统进行检测移动换轨的方法，其特征在于：所述方法包括：

系统在轨道上行进，图像获取设备获取得到轨道图像；

主处理器对轨道图像进行处理及分析，由图像数据得到系统在行进过程中的位置状态；

主处理器通过由轨道图像数据得到的位置状态，控制幕墙清洁轨道检测系统的工作状态从而调整系统的位置状态；

系统行驶到轨道终点，主处理器控制环规系统进行换轨。

6.如权利要求5所述的一种检测移动换轨的方法，其特征在于：主处理器对轨道图像进行处理及分析的具体步骤为：

对轨道图像进行处理将轨道的形状图像与背景图像分离出得到轨道形状图像P，对轨道形状图像P中轨道的位置信息进行分析，可得到系统的位置状态为偏移状态S1、倾斜状态S2或直行状态S3。

7.如权利要求6所述的一种检测移动换轨的方法，其特征在于：将轨道的形状图像与背景图像分离出得到轨道形状图像P的方法为阀值分割或区域生长法。

8.如权利要求6所述的一种检测移动换轨的方法，其特征在于：主处理器通过由轨道图像数据得到的位置状态，控制幕墙清洁轨道检测系统的工作状态从而调整系统的位置状态的具体步骤为：

系统位置状态为偏移或倾斜状态，主处理器对移动换轨设备进行驱动，从而调整系统的位置状态使之恢复到正常的状态；系统位置状态为直行状态，主处理器对幕墙清洁轨道检测系统不进行任何驱动。