CN112627088A - 一种扫盘的自动调节控制系统及方法、扫路机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扫盘的自动调节控制系统及方法、扫路机，通过检测单元获取用于判断扫毛磨损程度的检测数据，然后通过控制系统基于检测数据进行分析以判断扫毛的磨损程度，并根据不同的磨损程度控制扫盘调节机构的工作状态，扫盘调节机构则驱动扫盘向外摆动以与路沿贴合，消除了路沿清扫盲区，实现了扫毛磨损的自动化检测和扫盘调节的自动化控制，无需人为操作，降低了作业人员的劳动强度，且控制精度高，大大提升了扫路机的清扫效果。
Description
技术领域
本发明涉及扫路机技术领域，特别地，涉及一种扫盘的自动调节控制系统及方法，另外，还特别涉及一种采用上述自动调节控制系统的扫路机。
背景技术
随着我国城市化进程的发展，环卫车逐渐向智能化的方向发展，智能扫路机作为新一代不可或缺的路面清洁工具之一，其需求量逐渐增加，应用范围十分广泛。现有扫路机清扫机构主要通过扫盘将路面垃圾收集，然后通过吸嘴收集至垃圾箱内，完成清扫作业。扫路机进行清扫作业时，一般跟随路沿进行清扫，随着扫路机长久工作后，由于路面工况条件复杂恶劣扫毛会逐渐磨损，扫毛长度在逐渐减小，一方面导致路沿边缘出现清扫盲区，另一方面扫毛与地面存在间隙，导致地面清扫不干净，即随着扫毛磨损后，路沿出现清扫盲区和地面清扫不干净的问题。
而目前调节扫毛长度的方式是操作者手动操作控制扫盘外摆量以调节扫毛与路沿的间距，操作繁琐，劳动强度大，控制精度低，清扫效果差。
发明内容
本发明提供了一种扫盘的自动调节控制系统及方法、扫路机，以解决目前的扫路机在扫毛出现磨损后采用手动调节方式存在的控制精度差、清扫效果差的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种扫盘的自动调节控制系统，适用于扫路机，包括：
检测单元，用于获取检测数据，该检测数据用于判断扫毛的磨损程度；
扫盘调节机构，用于驱动扫盘进行左右外摆调节和上下调节；
控制系统，分别与检测单元、扫盘调节机构相连，并用于根据检测单元的检测数据来判断扫毛的磨损程度，并根据不同的磨损程度控制扫盘调节机构的工作状态。
进一步地，所述检测单元为激光雷达，所述控制系统包括主控制单元和整车控制单元，所述主控制单元分别与检测单元、整车控制单元连接，所述整车控制单元还与扫盘调节机构连接，所述主控制单元用于根据激光雷达的点云数据来判断扫毛的磨损程度，并根据不同的磨损程度发出不同的控制指令，所述整车控制单元用于根据接收的控制指令控制扫盘调节机构的工作状态。
进一步地，所述检测单元为摄像头，所述控制系统包括图像处理单元、主控制单元和整车控制单元，所述图像处理单元分别与摄像头、主控制单元连接，所述整车控制单元分别与主控制单元、扫盘调节机构连接，所述图像处理单元用于基于摄像头拍摄的包括扫盘、扫毛和路沿作业环境的图像数据进行图像识别处理，以识别出扫毛边缘线与路沿线的最大投影距离，所述主控制单元用于根据该最大投影距离的大小发出不同的控制指令，所述整车控制单元根据接收的控制指令对应控制扫盘调节机构的工作状态。
进一步地，所述扫盘调节机构包括用于驱动左扫盘总成和右扫盘总成上升或下放的上下调节机构、用于驱动左扫盘总成和右扫盘总成左右外摆的外摆调节机构，所述上下调节机构和外摆调节机构均与所述控制系统相连。
进一步地，所述上下调节机构包括第一驱动件、传动机构、拉线机构和关节轴承，所述第一驱动件的固定端安装在车架上，其活动端与所述传动机构连接并用于驱动所述传动机构转动，所述拉线机构的一端与所述传动机构连接，另一端通过所述关节轴承分别与所述左扫盘总成和右扫盘总成驱动连接，用于在所述传动机构转动时同步驱动所述左扫盘总成和右扫盘总成上升或者下放。
本发明还提供一种扫盘的自动调节控制方法，采用如上所述的自动调节控制系统，包括以下步骤：
步骤S1：获取检测数据，该检测数据用于判断扫毛的磨损程度；
步骤S2：对检测数据进行分析以判断扫毛的磨损程度，并根据不同的磨损程度控制扫盘调节机构的工作状态。
进一步地，所述步骤S1中通过激光雷达来获取检测数据，所述步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S21：对激光雷达的点云数据进行数据预处理，以剔除噪声点、异常点数据；
步骤S22：对预处理后的任一点云ξi(i＝1，2，3，…，n)进行X、Y、Z轴上的直通滤波处理；
步骤S23：将经过直通滤波处理后的任一点云ξi投影至XY平面，以新建点云实例T；
步骤S24：对于新建点云实例T，获取ξiY的最大值和最小值，并计算得到极差ξiYrange，并根据ξiYrange将Y轴上待处理的点云分成若干等分区间，并按从小到大的顺序依次设置区间id；
步骤S25：按id从小到大遍历所有区间，求得每个区间中的ξiX90、ξiX10、ξiY90、ξiY10、ξiXmean、ξiX50，其中，ξiX90、ξiX10、ξiX50、ξiXmean分别表示X轴上90％分位数、10％分位数、50％分位数、平均值，ξiY90、ξiY10分别表示Y轴上90％分位数、10％分位数，若满足以下条件：
Ⅰ：α＜t＜β，其中α、β为设定阈值，t为区间内的点云总数，
Ⅱ：a＜∣ξiX90-ξiX10∣＜b，c＜∣ξiY90-ξiY10∣＜d，e＜∣ξiXmean∣＜f，∣ξiXmean-ξiX50∣＜g，其中a、b、c、d、e、f、g为设定阈值，
则返回id；
步骤S26：记录返回id并保存ξiY10；
步骤S27：按id从大到小遍历所有区间，求得每个区间中ξiX90、ξiX10、ξiY90、ξiY10、ξiXmean、ξiX50，若也满足步骤S25中的条件，则返回id；
步骤S28：记录返回id并保存ξiY90；
步骤S29：计算d＝∣∣ξiY90∣-∣ξiY10∣∣，则
其中s为扫毛压到地上的长度，θ为扫盘底架延长线与扫毛的夹角，则D＝(s*2+0.35)，其中D为检测出的扫毛长度，若D＜λ1，则控制发出报警提醒，若λ1＜D＜λ2，则控制扫盘调节机构驱动左右扫盘向外摆动ε2*∣D-λ2∣的距离，若λ2＜D＜λ3，则控制扫盘调节机构驱动左右扫盘向外摆动ε3*∣D-λ3∣的距离，其中λ1、λ2、λ3为扫毛长度的三个设定阈值，ε2、ε3为设定系数。
进一步地，所述步骤S1中通过摄像头来获取包括扫盘、扫毛和路沿作业环境的图像数据，所述步骤S2包括以下步骤：
步骤S21a：从图像数据中获取磨损后的扫毛与路沿的投影，对出现残缺的扫毛投影进行补圆，并获取路沿线和补全后的扫毛边缘线；
步骤S22a：以路沿为Y轴将投影区域分为两个象限，Y轴右侧为第一象限，Y轴左侧为第二象限，识别出补全后的扫毛边缘线与路沿线的最大投影距离Δ，Δ在第一象限为正值，在第二象限为负值；
步骤S23a：根据最大投影距离Δ的大小来控制扫盘调节机构的工作状态，若k＜Δ＜m，且Δ为正值，其中，k，m为预设阈值，则不发出控制指令至扫盘调节机构，若Δ＜k，则控制扫盘调节机构驱动扫盘向外摆动直至Δ满足条件，若Δ＞m，则控制发出报警提醒。
进一步地，还包括以下步骤：
步骤S24a：检测扫毛是否存在离地间隙，若存在，则控制扫盘调节机构驱动扫盘向下调整以与路面接触。
本发明还提供一种扫路机，采用如上项所述的扫盘的自动调节控制系统。
本发明具有以下效果：
本发明的扫盘的自动调节控制系统，通过检测单元获取用于判断扫毛磨损程度的检测数据，然后通过控制系统基于检测数据进行分析以判断扫毛的磨损程度，并根据不同的磨损程度控制扫盘调节机构的工作状态，扫盘调节机构则驱动扫盘向外摆动以与路沿贴合，消除了路沿清扫盲区，实现了扫毛磨损的自动化检测和扫盘调节的自动化控制，无需人为操作，降低了作业人员的劳动强度，且控制精度高，大大提升了扫路机的清扫效果。
另外，本发明的扫盘的自动调节控制方法、扫路机同样具有上述优点。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的扫盘的自动调节控制系统的模块结构示意图。
图2是本发明优选实施例的扫盘的自动调节控制系统采用激光雷达采集数据的模块结构示意图。
图3是本发明优选实施例中固态激光雷达的安装示意图。
图4是本发明优选实施例的固态激光雷达坐标系的示意图。
图5是本发明优选实施例中扫盘底架延长线与扫毛之间呈一定夹角的示意图。
图6是本发明优选实施例的扫盘的自动调节控制系统采用摄像头采集数据的模块结构示意图。
图7是本发明优选实施例中采用摄像头采集数据时，扫毛与路沿部分接触的示意图。
图8是本发明优选实施例中采用摄像头采集数据时，扫毛与路沿刚好接触的示意图。
图9是本发明优选实施例中采用摄像头采集数据时，扫毛与路沿未接触的示意图。
图10是本发明优选实施例的扫盘的自动调节控制系统中的扫盘调节机构的结构示意图。
图11是本发明优选实施例的扫盘的自动调节控制系统中的扫盘调节机构在另一角度下的结构示意图。
图12是图10中A处的放大示意图。
图13是本发明优选实施例的左扫盘总成中的安装座的局部剖面结构示意图。
图14是本发明优选实施例的左扫盘总成中的安装座去除外壳后的结构示意图。
图15是本发明优选实施例的左右调节机构与安装座的连接结构示意图。
图16是本发明另一实施例的扫盘的自动调节控制方法的流程示意图。
图17是图16中的步骤S2的一种实施方式的子流程示意图。
图18是图16中的步骤S2的另一种实施方式的子流程示意图。
附图标记说明
1、第一驱动件；2、传动机构；3、拉线机构；4、关节轴承；5、第二驱动件；10、左扫盘总成；20、右扫盘总成；31、中心拉线安装板；32、拉线；33、扫盘拉线安装板；11、左扫盘；12、左扫盘前臂；13、安装座；14、左限位座；15、调节螺杆；16、左拉簧；21、旋转轴；22、第一连接板；23、第二连接板；24、旋转板；25、拉线板；131、转座；132、外壳；133、铰销；134、销轴。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本发明的优选实施例提供一种扫盘的自动调节控制系统，适用于扫路机，包括：
检测单元，用于获取检测数据，该检测数据用于判断扫毛的磨损程度；
扫盘调节机构，用于驱动扫盘进行左右外摆调节和上下调节；
控制系统，分别与检测单元、扫盘调节机构相连，并用于根据检测单元的检测数据来判断扫毛的磨损程度，并根据不同的磨损程度控制扫盘调节机构的工作状态。
可以理解，本实施例的扫盘的自动调节控制系统，通过检测单元获取用于判断扫毛磨损程度的检测数据，然后通过控制系统基于检测数据进行分析以判断扫毛的磨损程度，并根据不同的磨损程度控制扫盘调节机构的工作状态，扫盘调节机构则驱动扫盘向外摆动以与路沿贴合，消除了路沿清扫盲区，实现了扫毛磨损的自动化检测和扫盘调节的自动化控制，无需人为操作，降低了作业人员的劳动强度，且控制精度高，大大提升了扫路机的清扫效果。
可以理解，如图2所示，所述检测单元为激光雷达，所述控制系统包括主控制单元和整车控制单元，所述主控制单元分别与检测单元、整车控制单元连接，所述整车控制单元还与扫盘调节机构连接。所述主控制单元用于根据激光雷达的点云数据来判断扫毛的磨损程度，并根据不同的磨损程度发出不同的控制指令，所述整车控制单元用于根据接收的控制指令控制扫盘调节机构的工作状态。
具体地，所述检测单元可以采用固态激光雷达或者机械激光雷达，优选采用固态激光雷达，如图3所示，固态激光雷达安装在扫路机前方右侧且位于扫盘上方位置，其安装角度为30°。扫路机在每天进行清扫作业之前，先启动系统进行扫毛检测，并根据检测结果自动调节扫盘调节机构驱动扫盘向外摆动。其中，基于固态激光雷达进行扫毛检测和扫盘自动调节的过程具体如下：
如图4所示，以固态激光雷达坐标系为算法检测坐标系，满足右手法则。所述主控制单元先对固态激光雷达的点云数据进行预处理，以剔除掉噪声点、异常点数据，然后对预处理后的任一点云点云ξi(i＝1，2，3，…，n)进行X、Y、Z轴上的直通滤波处理，其中-0.25≤ξiX≤0.55，-0.4≤ξiY≤0.4，0≤ξiZ≤1.2，完成直通滤波处理后，能够有效剔除非扫毛点云，进而提高扫毛检测准确度，并在一定程度上减少后续算法的计算资源，提高了计算效率。其中，ξiX、ξiY、ξiZ表示点云ξi在X、Y、Z平面的分解量。再将经过直通滤波处理后的任一点云ξi投影至XY平面，即令ξiX、ξiY保持不变，令ξiZ＝0，以新建点云实例T。对于新建点云实例T，获取ξiY的最大值ξiYmax和最小值ξiYmin，并计算得到极差ξiYrange＝ξiYmax-ξiYmin，并根据ξiYrange将Y轴上待处理的点云分成若干等分区间，并按从小到大的顺序依次设置区间id。然后，按id从小到大遍历所有区间，求得每个区间中的ξiX90、ξiX10、ξiY90、ξiY10、ξiXmean、ξiX50，其中，ξiX90、ξiX10、ξiX50、ξiXmean分别表示X轴上90％分位数、10％分位数、50％分位数、平均值，ξiY90、ξiY10分别表示Y轴上90％分位数、10％分位数，若满足以下条件，则返回id。
Ⅰ：α＜t＜β，其中α、β为设定阈值，t为该区间内的点云总数，
Ⅱ：a＜∣ξiX90-ξiX10∣＜b，c＜∣ξiY90-ξiY10∣＜d，e＜∣ξiXmean∣＜f，∣ξiXmean-ξiX50∣＜g，其中a、b、c、d、e、f、g为设定阈值。
通过使用分位数进行计算能够更好地剔除噪声点云，更加准确地体现点云数据的分布情况。然后，记录返回di并保存其ξiY10。再按id从大到小遍历所有区间，求得每个区间中ξiX90、ξiX10、ξiY90、ξiY10、ξiXmean、ξiX50，若也满足上述条件，则返回id，记录返回id并保存其ξiY90。计算d＝∣∣ξiY90∣-∣ξiY10∣∣，则
具体如图5所示。其中
t＝t1*cos θ，
t1＝s*cos θ，则t＝s*cos2θ，而2t+0.35＝d，因此，
则D＝(s*2+0.35)，D为检测出的扫毛长度,s为扫盘压到地上时的单边扫毛的投影长度，d为扫盘抬起时扫毛处于自然垂落状态的投影长度，θ为扫盘底架延长线与扫毛的夹角，t为单边扫毛处于自然垂落状态时的投影长度，t1为扫毛的实际长度，扫盘底架的长度为0.35。若所述主控制单元判断出D＜λ1，意味着扫毛过度磨损，则控制发出报警提醒，例如发出声光报警，以提示操作人员更换扫盘；若判断出λ1＜D＜λ2，则控制扫盘调节机构驱动左右扫盘向外摆动ε2*∣D-λ2∣的距离；若判断出λ2＜D＜λ3，则控制扫盘调节机构驱动左右扫盘向外摆动ε3*∣D-λ3∣的距离，其中λ1、λ2、λ3为扫毛长度的三个设定阈值，ε2、ε3为设定系数。若判断出D≥λ3，则意味着扫毛长度正常，无需进行调节。
可以理解，作为另一种选择，如图6所示，所述检测单元为摄像头，所述控制系统包括图像处理单元、主控制单元和整车控制单元，所述图像处理单元分别与摄像头、主控制单元连接，所述整车控制单元分别与主控制单元、扫盘调节机构连接。所述图像处理单元用于基于摄像头拍摄的包括扫盘、扫毛和路沿作业环境的图像数据进行图像识别处理，以识别出扫毛边缘线与路沿线的最大投影距离，所述主控制单元用于根据该最大投影距离的大小发出不同的控制指令，所述整车控制单元根据接收的控制指令对应控制扫盘调节机构的工作状态。基于图像识别技术可以实现扫路机在作业过程中实时检测扫毛磨损程度和实时调节扫盘位置，相比于上述的激光雷达检测方案，具有实时检测调节的优点，进一步提高了清扫效果。
具体地，视觉摄像头将扫盘、扫毛、路沿作业环境实时拍照，并将获取到的图像信息实时输送到图像处理单元，图像处理单元可以从图像数据中获取磨损后的扫毛与路沿的投影，对出现残缺的扫毛投影进行补圆，并获取路沿线和补全后的扫毛边缘线。其中，所述图像处理单元对出现残缺的扫毛投影进行补圆的具体过程为：识别出扫毛投影所在圆的半径r，则扫毛的理论面积为S＝πr2，同时识别出扫毛投影的实际面积S0，若S0＜S，则图像处理单元自动补全扫毛投影所残缺的圆的边线。然后，所述图像处理单元以路沿为Y轴将投影区域分为两个象限，Y轴右侧为第一象限，Y轴左侧为第二象限，然后识别出补全后的扫毛边缘线与路沿线的最大投影距离Δ，Δ在第一象限为正值，在第二象限为负值。所述主控制单元则根据最大投影距离Δ的大小来发出不同的控制指令，所述整车控制单元则根据接收的控制指令控制扫盘调节机构的工作状态。具体地，如图7所示，若k＜Δ＜m，且Δ为正值，即满足智能贴边清扫条件，其中，k，m为预设阈值，k＝5mm～10mm，m＝20mm～30mm，意味着扫毛完整度较好，且与路沿的贴合程度较好，则不发出控制指令，扫路机可直接进行智能贴边清扫作业。若Δ＜k，则控制扫盘调节机构驱动扫盘向外摆动直至Δ满足智能贴边清扫条件，例如如图8所示，扫毛与路沿刚接触，Δ＝0，或者如图9所示，扫毛与路沿不接触，Δ＜0，则均不满足智能贴边清扫条件，所述主控制单元发出控制指令以控制扫盘调节机构驱动扫盘向外摆动，扫盘向路沿靠近，直至满足上述智能贴边清扫条件。若Δ＞m，则意味着扫毛过度磨损，则控制发出报警提醒，例如通过语音、屏幕显示、远程提示云平台等方式告知操作者，提示其更换扫盘。
另外，所述图像处理单元还可以检测出扫毛的离地间隙，若扫毛存在离地间隙，则会导致清扫效果欠佳，则所述主控制单元发出控制指令，所述整车控制单元根据接收的控制指令控制扫盘调节机构驱动扫盘向下运动，直至与地面接触良好。
如图10至图15所示，所述扫盘调节机构包括用于驱动左扫盘总成10和右扫盘总成20上升或下放的上下调节机构、用于驱动左扫盘总成10和右扫盘总成20左右外摆的外摆调节机构，所述上下调节机构和外摆调节机构均与所述控制系统相连。通过分别控制上下调节机构和外摆调节机构的工作状态，可以实现单独控制左扫盘总成10和右扫盘总成20进行升降或外摆，操作更加简便，且控制精度好。
具体地，所述上下调节机构包括第一驱动件1、传动机构2、拉线机构3和关节轴承4，所述第一驱动件1的固定端安装在车架上，其活动端与所述传动机构2连接并用于驱动所述传动机构2转动，所述拉线机构3的一端与所述传动机构2连接，另一端通过所述关节轴承4分别与所述左扫盘总成10和右扫盘总成20驱动连接，用于在所述传动机构2转动时同步驱动所述左扫盘总成10和右扫盘总成20上升或者下放。
在本实施例中，所述第一驱动件1驱动传动机构2绕自身轴线轴向转动一定角度，所述传动机构2在旋转过程中可同时带动所述拉线机构3同步动作，而所述拉线机构3则在转动过程中做收线或放线动作，从而同步驱动所述左扫盘总成10、右扫盘总成20上升或下放。
其中，所述传动机构2具体包括旋转轴21、第一连接板22、第二连接板23、旋转板24和拉线板25，所述旋转轴21的两端通过轴承及支架转动连接在车架上，所述第一连接板22一端与所述旋转轴21固定连接，另一端与所述第一驱动件1铰接，所述第一驱动件1通过驱动第一连接板22转动以带动旋转轴21转动。所述第二连接板23的一端与所述旋转轴21固定连接，另一端与所述旋转板24的一端铰接，所述旋转板24的另一端与所述拉线板25的一端铰接，所述拉线板25的另一端与拉线机构3固定连接。当旋转轴21转动时，所述第二连接板23随之同步转动并带动所述旋转板24和拉线板25同步动作，所述拉线机构3进行收线或放线动作，进而同步驱动所述左扫盘总成10、右扫盘总成20上升或下放，本实施例通过常规的机械结构实现左右扫盘的联动，结构简单、控制更简单、成本更低、性能更加可靠。
另外，在本发明的优选实施例中，所述第一驱动件1可选用液压缸、气压缸、双向直线电机或电动推杆，从而驱动传动机构2发生转动，其中，液压缸、气压缸、双向直线电机为直线运动机构，可直线往复运动一定距离，从而通过驱动摇摆板22使旋转轴21发生转动。
其中，所述拉线机构3包括一中心拉线安装板31、两根拉线32和两个扫盘拉线安装板33，所述中心拉线安装板31和两个扫盘拉线安装板33均固定在车架上，且两个所述扫盘拉线安装板33分别位于所述中心拉线安装板31的两侧，即分别靠近左扫盘总成10和右扫盘总成20设置，所述中心拉线安装板31上设置有两个通孔，两个所述扫盘拉线安装板33上各自设置有一个通孔，两根拉线32的一端与拉线板24固定连接，另一端依次穿过所述中心拉线安装板31、扫盘拉线安装板33上的通孔后分别与所述左扫盘总成10和右扫盘总成20驱动连接。当拉线板24动作时，对两根拉线32做收线或放线动作，从而同步驱动所述左扫盘总成10、右扫盘总成20上升或下放，所述中心拉线安装板31、两个扫盘拉线安装板33起到引导作用。在本发明的优选实施例中，所述拉线32均通过关节轴承4与所述左扫盘总成10、右扫盘总成20驱动连接。由于关节轴承4具有灵活的自由度，因此，当所述左扫盘总成10、右扫盘总成20在拉线32的作用下发生空间位置变化时，与所述拉线32连接的关节轴承4会随之发生相应的变化，防止所述拉线32与所述左扫盘总成10、右扫盘总成20之间的作用力方向异常。
在本发明的优选实施例中，所述左扫盘总成10和右扫盘总成20的结构相同，在此以左扫盘总成10的具体结构来做示范性说明。所述左扫盘总成10包括左扫盘11、左扫盘前臂12和安装座13，所述左扫盘前臂12的前端与左扫盘11连接，尾端与安装座13铰接，所述安装座13固定在车架上，所述左扫盘前臂12在拉线机构3的驱动下可围绕安装座13进行上下摆动，从而实现左扫盘11的上升和下放。作为优选的，所述左扫盘总成10还包括用于限制左扫盘前臂12向上摆动最大角度的左限位座14，防止左扫盘前臂12由于向上摆动幅度过大而撞击到车架上，从而导致左扫盘总成10受损。另外，所述左扫盘前臂12和安装座13之间还连接有左拉簧16，所述左拉簧16利用其拉伸作用，可防止扫盘过度下降与地面发生冲击碰撞，起到了柔性防碰撞的功能，确保扫盘的正常作业，延长扫盘的使用寿命。作为优选的，所述左拉簧16通过调节螺杆15与所述左扫盘前臂12相连接，所述调节螺杆15可用于调节所述左拉簧16的拉伸长度，从而为所述左扫盘总成10提供合适的弹性拉力。
另外，所述安装座13具体包括外壳132、转座131、铰销133和销轴134，所述外壳132固定安装在车架上，所述转座131位于所述外壳132内且通过纵向设置的铰销133安装在所述外壳132上，所述左扫盘前臂12通过横向设置的销轴134与所述转座131转动连接。所述外摆调节机构包括第二驱动件5，所述第二驱动件5的固定端安装在车架上，活动端与所述转座131驱动连接，所述第二驱动件5用于驱动所述转座131围绕铰销133转动，所述转座131带动所述左扫盘前臂12转动，从而驱动左扫盘11左右摆动。其中，所述第二驱动件5可以采用直线驱动机构，例如液压缸、气压缸、双向直线电机或电动推杆，也可以采用旋转驱动结构，例如旋转电机或者液压马达。
另外，如图16所示，本发明的另一实施例还提供一种扫盘的自动调节控制方法，优选采用如上所述的自动调节控制系统，包括以下步骤：
步骤S1：获取检测数据，该检测数据用于判断扫毛的磨损程度；
步骤S2：对检测数据进行分析以判断扫毛的磨损程度，并根据不同的磨损程度控制扫盘调节机构的工作状态。
可以理解，本实施例的扫盘的自动调节控制方法，通过获取用于判断扫毛磨损程度的检测数据，然后基于检测数据进行分析以判断扫毛的磨损程度，并根据不同的磨损程度控制扫盘调节机构的工作状态，扫盘调节机构则驱动扫盘向外摆动以与路沿贴合，消除了路沿清扫盲区，实现了扫毛磨损的自动化检测和扫盘调节的自动化控制，无需人为操作，降低了作业人员的劳动强度，且控制精度高，大大提升了扫路机的清扫效果。
可以理解，所述步骤S1中通过激光雷达来获取检测数据，如图17所示，所述步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S21：对激光雷达点云数据进行数据预处理，以剔除噪声点、异常点数据；
步骤S22：对预处理后的任一点云ξi(i＝1，2，3，…，n)进行X、Y、Z轴上的直通滤波处理，其中-0.25≤ξiX≤0.55，-0.4≤ξiY≤0.4，0≤ξiZ≤1.2；
步骤S23：将经过直通滤波处理后的任一点云ξi投影至XY平面，以新建点云实例T；
步骤S24：对于新建点云实例T，获取ξiY的最大值和最小值，并计算得到极差ξiYrange，并根据ξiYrange将Y轴上待处理的点云分成若干等分区间，并按从小到大的顺序依次设置区间id；
步骤S25：按id从小到大遍历所有区间，求得每个区间中的ξiX90、ξiX10、ξiY90、ξiY10、ξiXmean、ξiX50，其中，ξiX90、ξiX10、ξiX50、ξiXmean分别表示X轴上90％分位数、10％分位数、50％分位数、平均值，ξiY90、ξiY10分别表示Y轴上90％分位数、10％分位数，若满足以下条件：
Ⅰ：α＜t＜β，其中α、β为设定阈值，t为区间内的点云总数，
Ⅱ：a＜∣ξiX90-ξiX10∣＜b，c＜∣ξiY90-ξiY10∣＜d，e＜∣ξiXmean∣＜f，∣ξiXmean-ξiX50∣＜g，其中a、b、c、d、e、f、g为设定阈值，
则返回id；
步骤S26：记录返回id并保存ξiY10；
步骤S27：按id从大到小遍历所有区间，求得每个区间中ξiX90、ξiX10、ξiY90、ξiY10、ξiXmean、ξiX50，若也满足步骤S25中的条件，则返回id；
步骤S28：记录返回id并保存ξiY90；
步骤S29：计算扫毛长度，并根据扫毛长度进行对应处理。具体地，计算d＝∣∣ξiY90∣-∣ξiY10∣∣，则
则D＝(s*2+0.35)，若D＜λ1，则控制发出报警提醒，若λ1＜D＜λ2，则控制扫盘调节机构驱动左右扫盘向外摆动ε2*∣D-λ2∣的距离，若λ2＜D＜λ3，则控制扫盘调节机构驱动左右扫盘向外摆动ε3*∣D-λ3∣的距离，其中λ1、λ2、λ3为扫毛长度的三个设定阈值，ε2、ε3为设定系数。
可以理解，作为另一种选择，所述步骤S1中通过摄像头来获取包括扫盘、扫毛和路沿作业环境的图像数据，如图18所示，所述步骤S2包括以下步骤：
步骤S21a：从图像数据中获取磨损后的扫毛与路沿的投影，对出现残缺的扫毛投影进行补圆，并获取路沿线和补全后的扫毛边缘线；
步骤S22a：以路沿为Y轴将投影区域分为两个象限，Y轴右侧为第一象限，Y轴左侧为第二象限，识别出补全后的扫毛边缘线与路沿线的最大投影距离Δ，Δ在第一象限为正值，在第二象限为负值；
步骤S23a：根据最大投影距离Δ的大小来控制扫盘调节机构的工作状态，若k＜Δ＜m，且Δ为正值，其中，k，m为预设阈值，则不发出控制指令至扫盘调节机构，若Δ＜k，则控制扫盘调节机构驱动扫盘向外摆动直至Δ满足条件，若Δ＞m，则控制发出报警提醒。
作为优选的，所述步骤S2还包括以下步骤：
步骤S24a：检测扫毛是否存在离地间隙，若存在，则控制扫盘调节机构驱动扫盘向下调整以与路面接触。其中，所述步骤S24a的执行顺序不限，可以在步骤S21a之前或者之后执行。
可以理解，本方法实施例的各个步骤的具体执行过程与上述系统实施例相对应，故在此不再赘述。
另外，本发明还提供一种扫路机，采用如上所述的扫盘的自动调节控制系统。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种扫盘的自动调节控制系统，适用于扫路机，其特征在于，包括：
检测单元，用于获取检测数据，该检测数据用于判断扫毛的磨损程度；
扫盘调节机构，用于驱动扫盘进行左右外摆调节和上下调节；
控制系统，分别与检测单元、扫盘调节机构相连，并用于根据检测单元的检测数据来判断扫毛的磨损程度，并根据不同的磨损程度控制扫盘调节机构的工作状态。
2.如权利要求1所述的扫盘的自动调节控制系统，其特征在于，
所述检测单元为激光雷达，所述控制系统包括主控制单元和整车控制单元，所述主控制单元分别与检测单元、整车控制单元连接，所述整车控制单元还与扫盘调节机构连接，所述主控制单元用于根据激光雷达的点云数据来判断扫毛的磨损程度，并根据不同的磨损程度发出不同的控制指令，所述整车控制单元用于根据接收的控制指令控制扫盘调节机构的工作状态。
3.如权利要求1所述的扫盘的自动调节控制系统，其特征在于，
所述检测单元为摄像头，所述控制系统包括图像处理单元、主控制单元和整车控制单元，所述图像处理单元分别与摄像头、主控制单元连接，所述整车控制单元分别与主控制单元、扫盘调节机构连接，所述图像处理单元用于基于摄像头拍摄的包括扫盘、扫毛和路沿作业环境的图像数据进行图像识别处理，以识别出扫毛边缘线与路沿线的最大投影距离，所述主控制单元用于根据该最大投影距离的大小发出不同的控制指令，所述整车控制单元根据接收的控制指令对应控制扫盘调节机构的工作状态。
4.如权利要求1所述的扫盘的自动调节控制系统，其特征在于，
所述扫盘调节机构包括用于驱动左扫盘总成(10)和右扫盘总成(20)上升或下放的上下调节机构、用于驱动左扫盘总成(10)和右扫盘总成(20)左右外摆的外摆调节机构，所述上下调节机构和外摆调节机构均与所述控制系统相连。
5.如权利要求4所述的扫盘的自动调节控制系统，其特征在于，
所述上下调节机构包括第一驱动件(1)、传动机构(2)、拉线机构(3)和关节轴承(4)，所述第一驱动件(1)的固定端安装在车架上，其活动端与所述传动机构(2)连接并用于驱动所述传动机构(2)转动，所述拉线机构(3)的一端与所述传动机构(2)连接，另一端通过所述关节轴承(4)分别与所述左扫盘总成(10)和右扫盘总成(20)驱动连接，用于在所述传动机构(2)转动时同步驱动所述左扫盘总成(10)和右扫盘总成(20)上升或者下放。
6.一种扫盘的自动调节控制方法，采用如权利要求1～5任一项所述的自动调节控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：获取检测数据，该检测数据用于判断扫毛的磨损程度；
步骤S2：对检测数据进行分析以判断扫毛的磨损程度，并根据不同的磨损程度控制扫盘调节机构的工作状态。
7.如权利要求6所述的扫盘的自动调节控制方法，其特征在于，
所述步骤S1中通过激光雷达来获取检测数据，所述步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S21：对激光雷达的点云数据进行数据预处理，以剔除噪声点、异常点数据；
步骤S22：对预处理后的任一点云ξi(i＝1，2，3，…，n)进行X、Y、Z轴上的直通滤波处理；
步骤S23：将经过直通滤波处理后的任一点云ξi投影至XY平面，以新建点云实例T；
步骤S24：对于新建点云实例T，获取ξiY的最大值和最小值，并计算得到极差ξiYrange，并根据ξiYrange将Y轴上待处理的点云分成若干等分区间，并按从小到大的顺序依次设置区间id；
步骤S25：按id从小到大遍历所有区间，求得每个区间中的ξiX90、ξiX10、ξiY90、ξiY10、ξiXmean、ξiX50，其中，ξiX90、ξiX10、ξiX50、ξiXmean分别表示X轴上90％分位数、10％分位数、50％分位数、平均值，ξiY90、ξiY10分别表示Y轴上90％分位数、10％分位数，若满足以下条件：
Ⅰ：α＜t＜β，其中α、β为设定阈值，t为区间内的点云总数，
Ⅱ：a＜∣ξiX90-ξiX10∣＜b，c＜∣ξiY90-ξiY10∣＜d，e＜∣ξiXmean∣＜f，∣ξiXmean-ξiX50∣＜g，其中a、b、c、d、e、f、g为设定阈值，
则返回id；
步骤S26：记录返回id并保存ξiY10；
步骤S27：按id从大到小遍历所有区间，求得每个区间中ξiX90、ξiX10、ξiY90、ξiY10、ξiXmean、ξiX50，若也满足步骤S25中的条件，则返回id；
步骤S28：记录返回id并保存ξiY90；
步骤S29：计算d＝∣∣ξiY90∣-∣ξiY10∣∣，则
其中s为扫毛压到地上的长度，θ为扫盘底架延长线与扫毛的夹角，则D＝(s*2+0.35)，其中D为检测出的扫毛长度，若D＜λ1，则控制发出报警提醒，若λ1＜D＜λ2，则控制扫盘调节机构驱动左右扫盘向外摆动ε2*∣D-λ2∣的距离，若λ2＜D＜λ3，则控制扫盘调节机构驱动左右扫盘向外摆动ε3*∣D-λ3∣的距离，其中λ1、λ2、λ3为扫毛长度的三个设定阈值，ε2、ε3为设定系数。
8.如权利要求6所述的扫盘的自动调节控制方法，其特征在于，
所述步骤S1中通过摄像头来获取包括扫盘、扫毛和路沿作业环境的图像数据，所述步骤S2包括以下步骤：
步骤S21a：从图像数据中获取磨损后的扫毛与路沿的投影，对出现残缺的扫毛投影进行补圆，并获取路沿线和补全后的扫毛边缘线；
步骤S22a：以路沿为Y轴将投影区域分为两个象限，Y轴右侧为第一象限，Y轴左侧为第二象限，识别出补全后的扫毛边缘线与路沿线的最大投影距离Δ，Δ在第一象限为正值，在第二象限为负值；
步骤S23a：根据最大投影距离Δ的大小来控制扫盘调节机构的工作状态，若k＜Δ＜m，且Δ为正值，其中，k，m为预设阈值，则不发出控制指令至扫盘调节机构，若Δ＜k，则控制扫盘调节机构驱动扫盘向外摆动直至Δ满足条件，若Δ＞m，则控制发出报警提醒。
9.如权利要求8所述的扫盘的自动调节控制方法，其特征在于，
还包括以下步骤：
步骤S24a：检测扫毛是否存在离地间隙，若存在，则控制扫盘调节机构驱动扫盘向下调整以与路面接触。
10.一种扫路机，其特征在于，采用如权利要求1～5任一项所述的扫盘的自动调节控制系统。
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