CN110505987A - 自定位清洗龙门架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种龙门架清洗系统，其包括：龙门架(1)，可相对于车辆(2)移动，用于清洗车辆(2)的龙门架清洗装置(3、4、5)布置在该龙门架上；控制装置(6)，用于控制龙门架(1)的运动；以及至少一个检测装置(7)，用于检测车辆(2)的位置。龙门架清洗系统的龙门架可相对于车辆自由地移动和定向，并且检测单元(7)可进一步检测车辆(2)的定向。控制单元被设计为相对于检测到的车辆位置和定向以预定方式定位和移动龙门架(1)。

Description

自定位清洗龙门架

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的龙门架(gantry)清洗系统。

背景技术

在实践中，迄今已知车辆驾驶员将待清洗的车辆驾驶到清洗位置的龙门架清洗系统。在所述位置，配备有各种清洗和处理设施的洗车房龙门架在清洗处理期间沿着地板和/或天花板上的轨道引导并且相对于车辆在纵向方向移动。这种用于清洗龙门架的轨道系统昂贵，并且由于固定安装而不灵活。此外，在地板上运行的导轨对于移动通过该系统的客户或维护人员而言会导致不可忽视的事故风险。

利用这种众所周知的系统，在龙门架中或龙门架下方的车辆定位取决于车辆驾驶员。一些车辆驾驶员不敢进入在大多数情况下狭窄的(清洗)设施并且在其中正确地定位车辆。这种龙门架清洗系统的另一缺点是没有最佳停放(即偏离中心或呈角度)的车辆对清洗结果具有负面影响，特别是在轮辋区域。因此，已知的系统容易受到人为错误的影响，这可能导致龙门架对车辆(侧镜)造成损坏或者轨道刮伤轮辋。

至少后一个问题目前通过龙门架清洗系统中的所谓车轮导轨并未得到很好的解决，此类车轮导轨例如在DE 10 2014 112 052 B3中公开。实用新型DE 299 08 866 U1也试图解决这个问题，并提出了一种龙门架清洗系统，其配备有用于检测进入车辆的多个相机。基于检测到的相机数据，在屏幕上发出指令以帮助驾驶员将车辆最佳地定位在龙门架下方。

尽管有这些现有的指导和辅助装置，但不能完全排除在驾驶时的人为错误。此外，尽管有这样的系统，但有人例如由于幽闭恐惧症、缺乏驾驶经验、年老或类似原因而不希望进入龙门架清洗系统。

这就是为什么在龙门架清洗系统领域中长期存在一种需求，需要提供一种系统，使得不再需要开车进入并定位。

发明内容

本发明的优选目的是显著简化车辆在洗车房中的定位。

此外，本发明的优选目的是提供一种龙门架清洗系统，其与传统系统相比，可以快速组装和拆卸或重新定位。

上述目的和任务根据本发明通过具有权利要求1的特征的龙门架清洗系统或根据相应权利要求的方法解决。有利的进一步发展是各个从属权利要求的主题。

根据本发明的第一方面，根据本发明的龙门架清洗系统包括：龙门架，可相对于车辆移动，用于清洗车辆的龙门架清洗装置布置在该龙门架上；控制装置，用于控制龙门架的运动；以及至少一个检测装置，用于检测车辆的位置。除了车辆的位置之外，检测装置还可以检测车辆的定向。根据本发明，龙门架被设计为使得其可相对于车辆自由移动和定向。

控制单元还被设计为相对于检测到的车辆位置和定向以预定方式定位龙门架，并且如果需要，对准并移动龙门架。换言之，本发明反转了先前的龙门架清洗系统的定位原理，使得不是车辆必须定位在龙门架中，而是龙门架相对于车辆定位自身。

为此，需要龙门架相对于停放的车辆可自由地移动。优选地，龙门架可以具有至少两个大体上水平的自由度用于平移和至少一个大体上垂直的自由度用于旋转。特别有利的是，可以以上述自由度移动整个龙门架，而不仅是其部件或子组件。换言之，根据本发明的龙门架优选地可以通过地板平面的移动在区域上移动，即可以以无轨工业卡车的方式移动。换言之，龙门架可以在纵向、横向和任意其它中间方向上移动，并且可以围绕其自身的垂直轴旋转。基于本发明的这个方面，龙门架可以被设计为独立于轨道或其它控制系统自由地可移动。除了自由移动的优点之外，还具有降低系统区域中的事故风险并使组装和拆卸龙门架清洗系统更加容易的优点。

根据另一优选实施例，龙门架可以具有全向驱动单元，例如呈全向轮或驱动/转向模块的形式，借助于该全向驱动单元，龙门架可以相对于车辆自由地移动。这种全向驱动单元提供良好的可操作性的优点，因为配备有全向驱动单元的龙门架可以随时在任意方向上移动。这有助于能够在最小的空间内相对于车辆最佳地定位和对准龙门架。

特别优选的是，上述全向驱动单元由所谓的麦克纳姆型(mecanum-type)滚子实现，也称为Ilon轮或全方位轮。与其它全向驱动单元相比，其具有运行特别平稳且适于高负载的优点。

根据可选方面，龙门架可以通过基于铰接臂或龙门架机器人的运动系统自由地可移动。利用这种实施例，可以从机器人龙门架或操纵器悬挂(清洗)龙门架。这具有以下优点，即不需要龙门架的地板接触或地板连接，并且特别适合于不平坦的表面。换言之，龙门架清洗系统可以以不与地板接触的输送机的方式设计。这种实施例还提供使龙门架在最小的空间具有良好可操纵性的优点。另外，这种实施例还允许龙门架从上方降低到车辆上。

根据另一优选实施例，龙门架清洗系统可以具有标记的停驻区域。优选地，检测装置可以被设计为识别该标记的停驻区域。可选地，龙门架可以被设计为通过内部传感器系统特别是使用参考位置识别其相对于该标记的停驻区域的位置，内部传感器系统例如是内部旋转位置变送器或编码器。

根据本发明的另一方面，所述至少一个检测装置和/或控制装置可以被布置在龙门架中或龙门架上。以这种方式，龙门架可以在很大程度上自主工作，而不被固定控制系统或检测装置限制其作用半径。

根据另一优选实施例，检测装置可具有非接触式传感器，特别是单独或组合的光学和/或光敏和/或声学和/或辐射敏感传感器。

优选地，检测装置可以具有至少一个相机。例如，可以使用低分辨率相机，其主要朝向车辆开启的前照灯定向自身，或者优选地高分辨率相机，其也能够进行轮廓识别。

使用的声学检测装置可以优选被设计为具有超声波发射器和相应的信号接收器的超声波检测装置。

作为辐射检测装置，优选地，可以使用具有用于电磁辐射的至少一个发射器和至少一个接收器的雷达系统。基于雷达辐射的这种检测具有在普遍的洗车房的环境中比其它检测装置更少受到诸如水蒸气和噪声的影响的优点。

使用的检测装置可以优选地具有特别高的操作安全性，并且即使在车辆清洗系统普遍的环境条件下也可以可靠且准确地工作。

根据另一示例性实施例，检测装置可以被设计为检测至少车辆表面的轮廓，并且控制装置可以被设计为根据检测到的轮廓计算车辆的定向，可能还有车辆的纵向和/或横向中心轴线。换言之，可以基于由检测装置检测到的车辆轮廓的识别到的对称性来计算车辆定向。以这种方式，可以单独调整龙门架与不同类型车辆对准。优选地，龙门架还可以在清洗处理期间沿检测到的车辆的纵向和/或中心轴线尤其在中心移动。可选地，车辆的前灯也可用于确定其定向，并且如果需要，可用于确定其纵向中心轴线。

根据另一方面，控制装置还可以用于根据检测到的车辆轮廓计算高度外形，以用于龙门架清洗装置的目标控制，特别是水平清洗刷的目标控制。控制装置还可用于计算宽度外形，以用于垂直清洗刷和/或车轮清洗刷的目标控制。

根据另一方面，根据本发明的用于通过龙门架清洗系统清洗车辆的方法具有以下步骤：

-将车辆停放在预定的、特别是标记的区域；

-检测停放车辆的位置和定向；

-基于检测到的车辆位置对准自由地可移动的龙门架，并将龙门架定位在相对于车辆的预定位置；以及

-通过布置在龙门架上的龙门架清洗装置清洗车辆。

附图说明

从基于附图的优选的示例性实施例的以下描述中得到进一步的特征和优点，其中：

图1是根据优选实施例的清洗龙门架以及相对于停放的车辆的行进和定位处理的表示的示意图；

图2是根据第一实施例的清洗龙门架以及以一定角度停放的车辆的行进和定位处理的表示的另一示意图；

图3是麦克纳姆型轮的示例性表示；

图4是麦克纳姆型轮的功能原理的示图；以及

图5示出根据第一实施例的龙门架的控制系统的原理概图。

具体实施方式

图1示意性地示出根据优选的示例性实施例的本发明的龙门架清洗系统。龙门架清洗系统包括具有各种龙门架清洗装置3、4、5的清洗龙门架1(以下称龙门架1)。龙门架1又具有两个垂直的龙门架柱，和在其上端布置的横向延伸的横部。清洗刷3布置在横部上并且可以绕垂直轴旋转。其可以沿横部的纵向方向移动，以清洗车辆2的侧表面和前后侧。水平布置在车顶上方的清洗刷4可以沿柱垂直移动。此外，所示龙门架1具有车轮清洗刷5，其旨在用于清洗和处理车轮和轮辋并且被布置在柱的内侧的下部。此外，龙门架1具有用于施加水和处理剂以及用于干燥车辆2的设施，然而，其未进一步示出。

此外，龙门架1包括用于控制其运动的控制装置6以及用于检测待清洗的车辆2的检测装置7。

迄今现有技术中已知的清洗龙门架可以沿轨道在车辆2的纵向方向上移动，以便借助于上述的龙门架清洗装置3、4、5清洗车辆2。为此目的，需要车辆2定位在中心并且相对于轨道平行，因为传统的清洗龙门架的运动自由度严格限制于导轨。更确切地说，其仅具有沿轨道纵向方向的一个单一的平移自由度。

与传统的汽车清洗龙门架相比，根据本发明的龙门架1能够独立于任意轨道或引导系统而相对于待清洗的车辆2自由地移动和定位自身。以这种方式，如图2所示，根据本发明的龙门架1可以相对于车辆2并在车辆2上方最佳地定位，即使车辆相对于龙门架1以一定角度且偏心停放。

所示的示例性实施例的龙门架1的自由移动性通过全向驱动单元实现，该全向驱动单元在本例中布置在龙门架1的柱处。还有其它可想到的驱动单元，例如对于无轨地板输送机常见的传统的轮悬架或链传动，但是全向驱动单元具有在最小空间内特别好的可操作性的优点。

全向驱动单元的示例是所谓的全向轮和驱动/转向模块。全向轮的特征尤其在于，在每个主轮的圆周表面上具有附加的辅助轮，大多为圆柱形或桶形，其旋转轴与主轮的旋转轴线正交。全向驱动单元的另一示例是所谓的驱动/转向模块，其例如也用于月球探测器。驱动/转向模块原则上是经典的驱动轮，其也可以围绕其垂直轴线主动旋转。

在所示的优选的示例性实施例中，全向驱动单元由所谓的麦克纳姆型轮或Ilon轮10形成。麦克纳姆型轮10的特征尤其在于，凸出的滚子(辅助轮)9沿圆周表面以与其旋转轴线成45°的角度布置(参见图3)。与全向轮相比，辅助轮9的倾斜位置导致更好的闭合运行表面轮廓，这导致更平滑的运动。

原理上，具有麦克纳姆型轮10的全向驱动单元的最佳实施需要至少四个单元，其有利地形成前轮对10.1、10.2和后轮对10.3、10.4。辅助轮9的对角相对的轮10.1和10.3或10.2和10.4的旋转倾斜轴具有相同的定向。优选地，龙门架1的所有轮10可以单独控制或者具有其自身的驱动单元12。

图4示出麦克纳姆型驱动单元12的一些行进模式的示例。如果所有的麦克纳姆型轮10都在主轮的行进方向上转动，则龙门架1在相应的主方向上移动(参见图4的下图)。如果对角相对的轮10.1、10.3或10.2、10.4在相同方向上旋转，但是各个对角在相反方向上旋转，则龙门架1可以从横向于主轮10的行进方向的站立位置移动(参见图4的上图)。同样，例如如果仅轮10.1、10.3或10.2、10.4在一个对角上转动，则可以对角运动。

在优选的示例性实施例中，两个麦克纳姆型轮布置在龙门架1的每个柱的外侧。然而，每柱具有四个麦克纳姆型轮的实施例也是可行的。

为了能够识别停放的车辆2，根据所示优选实施例的龙门架1配备有检测装置7，其包括用于检测车辆位置和定向的传感器,以及其它。优选地，检测装置7被设计为用于识别车辆表面的轮廓。合适的传感器系统的示例是相机、麦克风和用于雷达波的辐射传感器。另外，根据优选实施例，检测装置7可以具有激光线投影仪，并通过配备有合适滤波器的相机捕获由其产生或反射的光扇。根据另一优选的示例性实施例，检测装置7可以具有一个或多个超声波发射器以及多个相应的麦克风，以便根据回波计算近似的车辆轮廓。检测装置7的另一可选实施例包括多个雷达波发射器和接收器，其用于检测车辆位置和定向。

在优选的示例性实施例中，控制装置6被设计为根据由检测装置7检测到的车辆轮廓数据计算车辆2的纵向和/或中心轴线A，龙门架1沿着该纵向和/或中心轴线A定位和移动(优选地在中心且平行)以用于清洗。

在优选的示例性实施例中，控制装置6还能够基于检测到的车辆轮廓计算车辆2的高度和宽度外形，以及以适合这些计算外形的方式最佳地控制清洗刷3、4、5以及其它处理设施。车辆2的高度和宽度外形可以在开始时检测，同时或在稍后的时间点检测车辆2的位置和定向。也可以实时连续检测。

这里示出的根据本发明的龙门架清洗系统中，检测装置7布置在龙门架1中或龙门架1上，使得龙门架能够自主地识别车辆2或其位置和定向。换言之，根据本发明的龙门架1不依赖于固定装置来检测车辆2。

在优选的示例性实施例中，控制装置6也整体地安装在龙门架1中。在所示的示例性实施例中，控制装置6中具有CPU、用于各个麦克纳姆型轮的电动机和用于检测各种行进参数和用于计算龙门架1的位置的内部传感器系统。

图1和2中所示的龙门架清洗系统1具有标记的区域11，以用于停放待清洗的车辆2。

在利用根据本发明的龙门架清洗系统对车辆2的优选清洗和处理方法中，车辆驾驶员首先将待清洗的车辆2停放在标记的区域11上。清洗程序和任意期望额外功能的选择可以在将车辆2停放在标记的区域11上之前或之后进行。

作为下一步骤，检测装置7至少检测车辆2在标记的区域11上的位置和定向。

接下来，龙门架1以与车辆的纵向方向对准并且移动使车辆居中地定位在其中。

在车辆清洗过程期间，其可以包括现有技术中已知的洗车房中的清洗处理的所有操作，龙门架1可以以相对于待清洗的车辆2的纵向中心轴线精确地居中并且平行的方式移动。

车辆驾驶员可以在清洗处理期间处于车辆2中，或者在开始清洗处理前离开车辆2。

优选的示例性实施例中的标记的区域或预定停放区域11配备有相应的排水系统和水处理装置，其未进一步描绘。

在本发明的另一示例性实施例中，可以使用较大的预定停车区域11，在该停车区域上可以停放多个车辆2并且由自由地可移动的龙门架1顺序地清洗。以这种方式，例如，可以实现停车场设施。

在所示的示例性实施例中，龙门架1通过供应线系统连接到未进一步详细地示出的基站。基站为龙门架1供应例如电和/或压缩空气和/或水和/或处理剂。同样，根据本发明的龙门架1可以配备有电池和/或用于诸如水或处理剂的所需介质的储罐，以便从固定安装实现较大的自主性。

图5简要概述了根据优选的示例性实施例的本发明的龙门架清洗系统的控制系统。这里，控制装置6包括CPU 15。驱动单元或驱动单元控制器12和用于清洗和处理设施3、4、5的控制装置16集成在控制装置6中，其每个都与CPU 15通信。CPU 15还与检测装置通信并从其接收关于车辆2的位置和定向的信息，以及如果适用的话车辆2的轮廓的信息。

驱动单元12具有四个电动机13.1、13.2、13.3、13.4，即每个麦克纳姆型轮10.1、10.2、10.3、10.4各一个，以及用于检测龙门架1的运动的内部传感器系统14。

清洗和处理控制单元16具有各种执行器17，例如，用于各种清洗和处理单元3、4、5的电驱动器或压力泵，并控制执行器17。

基于详细描述的示例性优选实施例，可以进行各种修改。

例如，根据本发明的龙门架1本身不一定必须具有清洗装置；相反，本发明应该包括在清洗系统中常见的用于车辆处理的任意类型的龙门架系统。

同样，本发明不应受限于机动车辆的龙门架清洗系统。相反，还包括商用车辆和卡车的每个可比系统。

参考标记

1 龙门架；

2 车辆；

3、4、5 龙门架清洗装置(清洗刷)；

6 控制装置；

7 检测装置；

8 供应线

9 辅助轮

10 麦克纳姆型(主)轮

11 标记的区域/预定停车区域

12 驱动单元

13 电动机

14 内部传感器系统

15 CPU

16 清洗和处理控制装置

17 执行器

Claims (10)

1.一种龙门架清洗系统，包括：

龙门架(1)，能够相对于车辆(2)移动，用于清洗车辆(2)的龙门架清洗装置(3、4、5)布置在所述龙门架(1)上；

控制装置(6)，用于控制所述龙门架(1)的运动；以及

检测装置(7)，用于检测所述车辆(2)的位置，

其特征在于，

-所述龙门架(1)能够相对于所述车辆(2)自由地移动和定向；

-所述检测装置(7)能够进一步检测所述车辆(2)的定向；并且

-所述控制单元被设计为相对于检测到的所述车辆(2)的位置和定向以预定方式定位和移动所述龙门架(1)。

2.根据权利要求1所述的龙门架清洗系统，其特征在于，为了能够相对于所述车辆(2)自由地移动，龙门架(1)包括用于平移的至少两个大体上水平的自由度和用于旋转的至少一个大体上垂直的自由度。

3.根据权利要求1或2所述的龙门架清洗系统，其特征在于，所述龙门架(1)具有全向驱动单元，特别是麦克纳姆型滚子(10.1、10.2、10.3、10.4)，通过所述全向驱动单元，所述龙门架能够相对于所述车辆(2)自由地移动。

4.根据权利要求1或2所述的龙门架清洗系统，其特征在于，所述龙门架(1)能够在不与地板接触的情况下移动，特别是通过基于铰接臂或龙门架机器人的运动系统移动。

5.根据前述权利要求中任一项所述的龙门架清洗系统，其特征在于，所述龙门架清洗系统包括标记的停车区域(11)，并且所述检测装置(7)被设计为识别所述标记的停车区域(11)和/或所述龙门架(1)被设计为通过内部传感器系统(14)识别其相对于所述标记的停车区域(11)的位置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的龙门架清洗系统，其特征在于，所述检测装置(7)和/或所述控制装置(6)被布置在所述龙门架(1)中或所述龙门架(1)上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的龙门架清洗系统，其特征在于，所述检测装置(7)至少包括

一个光学检测装置，具有至少一个相机或光敏传感器，和/或

一个声学检测装置，特别是具有超声波发射器和相应的信号接收器的超声波检测装置，和/或

至少一个辐射检测装置，具有用于电磁辐射的至少一个发射器和至少一个接收器，特别是用于雷达辐射的辐射检测装置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的龙门架清洗系统，其特征在于，所述检测装置被设计为检测至少车辆表面的轮廓，并且所述控制装置(6)被设计为根据检测到的轮廓计算定向，特别是车辆(2)的纵向和/或横向中心轴线(A)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的龙门架清洗系统，其特征在于，所述检测装置(7)除了检测所述车辆(2)的位置和定向，还检测所述车辆的高度和/或宽度外形。

10.一种用于通过龙门架清洗系统清洗车辆的方法，其特征在于以下步骤

-将车辆(2)停放在预定的、特别是标记的区域(11)；

-检测停放车辆(2)的位置和定向；

-基于检测到的车辆位置和定向对准自由地可移动的龙门架(1)并将所述龙门架架(1)定位在相对于所述车辆的预定位置；以及

-通过布置在所述龙门架(1)上的龙门架清洗装置(3、4、5)清洗所述车辆(2)。