CN109515392A - 一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置，包括主控制系统、检测系统、视觉检测系统、清洗系统。检测系统由移动小车、磁栅位移传感器、伸缩气缸、滑轨、光电开关传感器及滚珠丝杆副组成；视觉检测系统主要由两台CCD相机、光源和图像处理组件组成，通过采集图像和图像处理实现了对车轮和轮胎上的泥巴进行空间定位，同时检测轮胎是否清洗干净；主控制系统主要由嵌入式计算机、控制电路板和控制软件组成，用来控制检测系统、视觉检测系统、清洗系统；清洗系统主要由喷嘴和一对内啮合齿轮副组成。当轮胎清洗干净之后，主控制系统发送信号自动打开门禁允许工程车辆驶出工地。本发明装置能够实现工程车辆轮胎的自动清洗和清洁度的视觉检测。

Description

一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置
技术领域
本发明涉及一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置，具体涉及一种应用于工程车辆轮胎自动清洗以及自动识别轮胎清洁度。
背景技术
在建设工地、土方收纳场、矿山等场所中，工程车辆从工地中出来不可避免会黏上一些灰尘、污泥等杂物，为了避免对城市道路和空气造成粉尘污染，就需要对这些车辆的轮胎进行清洗。目前，常用的清洗方法是采用大面积喷淋方式，只能够清洗掉车体表面的浮土和灰尘，无法清除掉轮胎上的黏土，特别是车辆轮胎缝中的泥巴，一般还需要人工的二次手动清洗，费时费力，所以传统的工程洗车机不能很好的解决这个问题。为了提高工程车辆轮胎的清洗效果，节约劳动力成本，我们设计了一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置，根据清洗过后轮胎的清洁度来判断是否允许工程车辆开出工地，可以有效的杜绝不经过清洗或者清洗不干净的工程车辆驶离工地的现象。
发明内容
本发明涉及一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置，具体涉及一种应用于工程车辆轮胎自动清洗以及自动识别轮胎清洁度。
本发明的技术方案是：一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置，包括检测系统、视觉检测系统、主控制系统、清洗系统。检测系统、视觉检测系统、清洗系统的电信号都和主控制系统的电信号相连。
检测系统主要由移动小车、磁栅位移传感器、伸缩气缸、滑轨、光电开关传感器及滚珠丝杆副组成；视觉检测系统主要由两台拍照角度可转动的CCD相机、光源和图像处理组件组成，通过采集图像和图像处理实现了对车轮和轮胎上的泥巴进行空间定位，同时检测轮胎是否清洗干净；主控制系统主要由嵌入式计算机、控制电路板和控制软件组成，用来控制检测系统、视觉检测系统、清洗系统及接收他们的相关电信号，并且与门禁的电信号相连；清洗系统主要由喷嘴和一对内啮合齿轮组成。
所述的移动小车在滚珠丝杆副和滑轨上移动，它的原点在滚珠丝杆副和滑轨的最左端或最右端。所述的磁栅位移传感器固定在移动小车上，检测位移的磁栅条装在滑轨的一侧。
所述的一对内啮合齿轮嵌入在移动小车里面，小齿轮是主动轮且固定在移动小车上，大齿轮是从动轮，大齿轮的圆心距洗车平台的高度是可以利用伸缩气缸来调整的。所述的光电开关传感器固定在大齿轮的圆心处。
所述的两台拍照角度可转动的CCD相机的电信号与图像处理组件电信号相连接，它不工作时镜头背对车轮方向，工作时镜头朝向车轮方向。
所述的大齿轮的半径是工程车辆不同类型轮胎最大尺寸半径的1.2倍，清洗时，它的圆心与工程车辆轮胎圆心保持在同一高度，大齿轮的轮缘上等距离安装有20个喷嘴。
所述的喷嘴是可以球旋转的，大齿轮转动时，轮缘上的20个喷嘴形成的水柱呈空心圆台型。
附图说明
图1是本发明一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置的结构示意图。
图2是本发明装置清洗轮胎时大齿轮和轮胎圆心处于同一水平直线示意图。
图3是本发明装置的喷嘴形成的水柱呈空心圆台型示意图。
图4是本发明装置的CCD相机拍照的位置图。
图5是本发明装置清洗车轮轮胎流程图。
其中：1 CCD相机 2 图像处理组件
3 喷嘴 4 大齿轮
5 小齿轮 6 红外线传感器
7 磁栅位移传感器 8 车轮
9 洗车平台 10 光电开关传感器
11 伸缩气缸 12 滚珠丝杆副
13 滑轨 14 移动小车
15 轮胎圆心 16 车轮正面
17 清洗中轮胎 18 空心圆台型水柱
19 CCD相机拍摄左半平面时的视角范围
20 高压水冲洗车轮轮胎的方向
21 大齿轮的圆心
22 一个喷嘴喷出的长方形水柱
23 轮胎的正面和侧面
24 光源
S CCD相机拍摄轮胎左半平面时移动小车的位置
L 清洗轮胎时移动小车的位置
K CCD相机拍摄轮胎右半平面时移动小车的位置
具体实施方式
下面，参照附图和实施例对本发明一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置进行详细说明：
如图1所示，一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置，包括检测系统、视觉检测系统、主控制系统、清洗系统。检测系统、视觉检测系统、清洗系统的电信号都和主控制系统的电信号相连。
检测系统主要由移动小车14、磁栅位移传感器7、滑轨13、光电开关传感器10及滚珠丝杆副12组成；所述的移动小车14在滚珠丝杆副12和滑轨13上移动，不工作时处在滚珠丝杆副12和滑轨13的最左端或最右端。所述的磁栅位移传感器7固定在移动小车14上，检测位移的磁栅条装在滑轨13的一侧，用于移动小车14在滑轨13上定位和检测移动位移。红外线传感器6安装高度与轮胎圆心15等高，具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置工作前都会根据不同直径的工程车辆轮胎，通过伸缩气缸11先调整好光电开关传感器10与工程车辆轮胎圆心15等高。当工程车辆驶入洗车平台9时，红外线传感器6就会检测到，并且把这个信号输入到主控制系统中，主控制系统中的程序设定接收到这个信号10s之后，启动滚珠丝杆副12驱动移动小车14从原点开始向另一端移动，移动的过程中，光电开关传感器10就会检测到第一排轮胎，主控制系统中的程序设定移动小车继续向前移动一个轮胎的半径距离，这时光电开关传感器10与工程车辆轮胎圆心15、大齿轮圆心21处于同一水平线上。
清洗系统主要由喷嘴3和一对内啮合齿轮组成。内啮合齿轮嵌入在移动小车14里面，小齿轮5是主动轮且固定在移动小车14上，大齿轮4是从动轮。如图2所示，为了能够适用于清洗不同直径的工程车辆轮胎和形成空心圆台型水柱18同时清洗轮胎的正面和侧面23，把大齿轮4的直径定为不同类型工程车辆轮胎最大直径的1.2倍，并调整它的圆心跟工程车辆轮胎圆心15处于同一高度，大齿轮4的轮缘上等距离装有20个可球旋转喷嘴3。所述的光电开关传感器10固定在大齿轮4的圆心处。移动小车14在滚珠丝杆和滑轨13上移动时，当光电开关传感器10与工程车辆轮胎圆心15、大齿轮圆心21处于同一水平直线上时，此时主控制系统发送指令打开可球旋转喷嘴3的开关和启动小齿轮5的电机，大齿轮4在小齿轮5的带动下开始转动。每个可球旋转喷嘴13的嘴型是长方形的，注入高压水，喷出的水呈长方形，如图2所示。大齿轮4转动时，轮缘上的20个可球旋转喷嘴13喷出的水呈空心圆台型水柱18，如图3所示，在理想状态下，清洗中的轮胎17与空心圆台型水柱18的相对位置。
主控制系统主要由嵌入式计算机、控制电路板和控制软件组成，用来控制检测系统、视觉检测系统、清洗系统及接收他们的相关电信号，并且与门禁的电信号相连。
视觉检测系统主要由两台拍照角度可转动的CCD相机1、光源24和图像处理组件组成，通过采集图像和图像处理实现了对车轮和轮胎上的泥巴进行空间定位，同时检测轮胎是否清洗干净。所述的两台拍照角度可转动的CCD相机的电信号与图像处理组件电信号相连接，它不工作时镜头背对车轮方向，工作时镜头朝向车轮方向。这样是为了在清洗轮胎的过程中不会被泥水污染CCD相机1的镜头。主控制系统程序中设定清洗轮胎的时间。为了能同时拍摄到轮胎正面和有花纹的侧面，需要变换移动小车的位置，清洗完之后让移动小车14移动到S位置，在如图4所示的S位置拍摄一张轮胎左半平面的图像，同样，在K位置拍摄一张轮胎右半平面的图像。将采集到的图像信号发送到信号处理单元，信号处理单元采用高性能的图像处理元器件，信号处理单元对图像信号进行处理运算，再根据视觉检测系统中设定的多种特征参数来判断车轮轮胎是否已经清洗干净。如果轮胎有一个或者两个半平面没有清洗干净，将重新冲洗不干净轮胎的那个半平面，直至整个轮胎冲洗干净，当所有车轮轮胎都冲洗干净后，此时主控制系统发送信号打开门禁，允许工程车辆驶出工地。
本发明的工作过程是：
本发明的洗车平台两侧安装有相同的设备，在上面的介绍中只给出了具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置局部图。清洗轮胎的流程如图5所示，首先，根据要清洗的工程车辆车轮轮胎的直径，使用伸缩气缸调整大齿轮圆心的高度，使之与待清洗的车轮轮胎圆心等高。工程车辆驶入洗车平台，红外线传感器感应到车辆进入洗车平台，等待工程车辆停稳在洗车平台中央，随后，移动小车开始在滚珠丝杆副电机的驱动下在滑轨上从原点向另一端移动，当光电开关传感器检测到第一组车轮轮胎边缘时，关闭光电开关传感器，继续前进一个轮胎半径的距离，此时光电开关传感器与工程车辆轮胎圆心、大齿轮圆心处于同一水平直线上。主控制系统将启动电机带动小、大齿轮转动，往喷嘴中注入高压水，开始清洗轮胎。清洗完之后，移动小车移动到S、K位置，CCD相机采集车轮轮胎的图像，视觉检测系统对相机采集到的图像信号进行数字图像处理并判断车轮轮胎是否已经冲洗干净。如果车轮轮胎没有冲洗干净，将重新冲洗，直至干净。轮胎清洗干净后，移动小车回到L位置，重新打开光电开光传感器，移动小车继续往远离原点的方向移动。当光电开光传感器从检测到物体到没检测到物体再到检测到物体，说明此时已经检测到第二排轮胎，具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置重复以上程序，直至清洗完所有轮胎，主控制系统就发送信号打开门禁，允许工程车辆驶出工地。移动小车回到原点位置。

Claims (6)

1.一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置，其特征在于：包括检测系统、视觉检测系统、主控制系统、清洗系统。检测系统、视觉检测系统、清洗系统的电信号都和主控制系统的电信号相连。检测系统主要由移动小车、磁栅位传感移器、伸缩气缸、滑轨、光电开关传感器及滚珠丝杆副组成；视觉检测系统主要由两台拍照角度可转动的CCD相机、光源和图像处理组件组成，通过图像采集和图像处理对车轮和轮胎上的泥巴进行空间定位；主控制系统主要由嵌入式计算机、控制电路板和控制软件组成，用来控制检测系统、视觉检测系统、清洗系统及接收他们的相关电信号，并且与门禁的电信号相连；清洗系统主要由喷嘴和一对内啮合齿轮组成。
2.根据权利要求1所述的一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置，其特征在于：所述的磁栅位移传感器固定在移动小车上，检测位移的磁栅条装在滑轨的一侧。
3.根据权利要求1所述的一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置，其特征在于：所述的一对内啮合齿轮嵌入在移动小车里面，小齿轮是主动轮且固定在移动小车上，大齿轮是从动轮。所述的光电开关传感器固定在大齿轮的圆心处。所述的伸缩气缸用来调整大齿轮的圆心的高度。
4.根据权利要求1所述的一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置，其特征在于：所述的两台拍照角度可转动的CCD相机的电信号与图像处理组件的电信号相连接，不工作时镜头背对车轮方向，工作时镜头朝向车轮方向。
5.根据权利要求3所述的一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置，其特征在于：所述的大齿轮的半径是工程车辆不同类型轮胎最大尺寸半径的1.2倍，清洗轮胎时，它的圆心与工程车辆轮胎圆心保持在同一高度，大齿轮的轮缘上等距离安装有20个喷嘴。
6.根据权利要求5所述的一种具有视觉检测功能的工程车辆轮胎自动清洗装置，其特征在于：所述的喷嘴是可以球旋转的，轮缘上的20个喷嘴形成的水柱呈空心圆台型。
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