基于机器视觉的车辆清洗机仿形控制方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于机器视觉的车辆清洗仿形控制方法及装置，采用智能补洗控制功能，利用图像处理系统采集、处理车体图像，以判断是否洗净，若没有达到清洁要求，智能补洗控制程序将被激活，控制系统进行补洗操作。本发明使得清洗质量提高，智能洗刷强度控制功能，由CCD摄像头采集车辆清洁度数据，该数据将作为洗刷强度控制的依据；车体脏的地方，控制刷更加贴近车体刷洗、同时，清洗剂喷量、喷水压力都将相应加大，清洗强度增大，反之，将减小清洗强度。

主权项

一种基于机器视觉的车辆清洗、仿形控制方法，包括以下步骤：1）端面仿形及其刷洗控制车辆形状数据通过CCD摄像头采集，经数字信号处理器DSP计算获得仿形数据，DSP通过RS485通信口将这个仿形数据发给PLC控制系统；PLC控制系统根据车型数据计算端面形状斜率；第1步：计算车形拐弯点（1）连续计算相邻2点车高梯度定义某点的车高梯度为 △h_k=h_k‑h_k‑1, k=1,2,3………n；（2）判断车形拐弯点当某点车高梯度为△h_k>0时，记下该点车高数据地址，送给计算机的拐弯点地址寄存器，连续判断其后各点车高梯度的正负，并只要车高梯度连续为正的的点数为20点，则判定该点就是拐弯点坐标（L_G，H_G）；但若其后车高梯度连续为正的点数小于20点，则认为该点不是拐弯点，以此方法，继续判断下一点是否为拐弯点；第2步：确定斜率阀值方法(1)计算车形拐弯点1之前的车形斜率，车形拐弯点1的坐标为（L_G1 ，H_G1），以下简称车形拐弯点1；△H₁=H_G1‑H₀,△L₁=L_G1‑L₀,K ₁=△ H₁/△L₁其中，H_G1为车形拐弯点1处车高值,H₀为车端面处车高值,△H₁为车形拐弯点1处车高值H_G1和车端面处车高值H₀之差, L_G1为车形拐弯点1处车长值,L₀为车端面处车长值,△L₁为车形拐弯点1处车长值L_G1和车端面处车长值L₀之差, K₁为车形拐弯点1之前的车形斜率；（2）计算车形拐弯点1之后的斜率；△H₂=H_G2‑H_G1,△L₂=L_G2‑L_G1,K₂=△H₂/△L₂其中，H_G2为车形拐弯点2处车高值, 车形拐弯点2的坐标为（L_G2 ，H_G2），以下简称车形拐弯点2；△H₂为车形拐弯点2处车高值H_G2和车形拐弯点1处车高值H_G1之差, L_G2为车形拐弯点2处车长值,△L₂为车形拐弯点2处车长值L_G2和车形拐弯点1处车长值L_G1之差, K₂为车形拐弯点1之后的车形斜率；（3）确定斜率阀值根据车形统计数据，车面倾斜角Φ<30度时，定义为车高曲线变化缓慢，而Φ>30度时, 定义为车高曲线变化陡急；故取车面倾斜角Φ=30度的斜率为阀值，即K=tan30=0.58；第3步：端面仿形及其刷洗控制将被洗车辆端面分为两部分：斜率较小的下端部即斜率K₁<K部分,和斜率较大的风挡部即斜率K₂>K部分；然后分两种情况进行仿形及其刷洗控制:（1）在斜率K₁<K段，即横刷处于比较平缓的下端部时，PLC控制系统采集反映横刷实际位置的编码器数据，以判断此时横刷位置是否达到目标位置，如尚未达到目标位置，PLC控制系统根据横刷实际位置和目标位置的差计算出横刷升降电机的动作频率和动作方向，然后通过PLC控制系统的COM3口将这个控制信息送给变频器，变频器控制升降电机动作，同时，PLC控制系统不断采集编码器数据，当横刷位置接近目标位置时，PLC控制系统立即将新的控制信息送给变频器，使变频器以较小的频率运行，防止超调；当横刷达到目标位置时，PLC控制系统将停止信息送给变频器，电动机停止动作；以后各点，PLC控制系统实时采集横刷位置编码器数据，并判断横刷位置是否为目标位置，实时调解；（2）在斜率K₂>K段，即当横刷处于斜率较大的风挡部时，PLC控制系统根据这个斜率,结合龙门架水平运动速度，计算横刷垂直运动速度分量；根据这个速度分量，计算变频器的动作频率；由于设计洗车系统水平运动速度为15mm/S,PLC控制系统将数字信号处理器DSP传送过来的车形数据按车长每15mm取一个,则在斜率K₂>K段，数据总数也就是洗车系统水平运动时间为T_G1‑G2=△L2/15 秒；则横刷垂直运动速度V=△H₂/ T_G1‑G2 ；横刷恒速垂直运动所需要的变频器频率为F=P*V，其中P为速度‑频率变换系数；PLC控制系统控制变频器使横刷升降电机恒速运转，使横刷装置做升降运动，水平运动由PLC控制系统控制交流电机通过龙门架装置运动完成，两部份的合成就是风挡部位车形曲线的形状；当洗车系统运动到拐弯点2时，斜率K₂>K段结束，系统再次进入斜率K₁<K段，因此按K₁<K段调节规律调节；同时，PLC控制系统通过输出端Y1、Y4、Y5分别控制横刷转、喷水、喷泡沫按程序动作；当横竖处于上下极限位置时，横刷上位传感器、横刷下位传感器动作，PLC控制系统的输入端子X4、X5接通，PLC控制系统立即控制变频器停止动作；2）智能补洗控制通过图像采集处理系统采集、处理车体图像，计算车体表面清洁度C，当C<C_阀时（C_阀为车体清洁度阀值，根据现场试验设定），判断为清洁度不合格，没有达到清洁要求，智能补洗控制程序将被激活，控制系统进行补洗操作（清水刷洗），反之，当C>C_阀时, 判断为清洁度合格，不进行补洗；3）智能洗刷强度控制上述计算的车体表面清洁度C，也将作为洗刷强度控制的依据；当车体某处C<C_阀时,控制刷更加贴近车体刷洗、同时，清洗剂喷量、喷水压力都将相应加大，清洗强度增大；反之，将减小清洗强度。