一种嵌入式助航灯具自主清洗车及控制方法技术

一种嵌入式助航灯具自主清洗车及控制方法。清洗车包括车辆和安装在车辆上的主控计算机、显示器、车体控制系统和清洗装置；本发明专利技术提供的嵌入式助航灯具自主清洗车及控制方法具有如下优点：在灯具清洗过程中，无论是人工驾驶还是无人驾驶，工作人员参与量少，从而大大减少了工作人员的数量和劳动强度。可选用干冰、碳酸盐等作为清洗剂原料，在整个清洗过程不会产生二次废料及二次污染，节能环保。选用机器人作为清洗喷头的载体，可以完成一个灯具所有发光口的清洗作业任务，清洗速度快、效率高。此外，该嵌入式助航灯具自主清洗车能够在高温和严寒环境下工作，能够在很大程度上减少停航时间，提高机场运行效率。

Automatic cleaning vehicle for embedded navigation aid lamp and control method thereof

Automatic cleaning vehicle for embedded navigation aid lamp and control method thereof. The cleaning vehicle comprises a vehicle and mounted on the vehicle main control computer, monitor, vehicle control system and cleaning device; the embedded navigation lamps provided by the invention of self cleaning vehicle and control method has the following advantages: in the process of lamp cleaning, whether manned or unmanned, staff involved in less, to work the number of the personnel and labor intensity is greatly reduced. Can choose dry ice, carbonate and other cleaning agent raw materials, in the entire process of cleaning will not produce two waste and two pollution, energy saving and environmental protection. With the robot as the carrier of the cleaning nozzle, the cleaning task of all the lights of a lamp can be completed, and the cleaning speed is fast and the efficiency is high. In addition, the embedded navigation lamps self cleaning vehicle can work in high temperature and cold environment, can reduce the length of the suspension to a large extent, improve the efficiency of airport operations.

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式助航灯具自主清洗车及控制方法
本专利技术属于民航特种设备
，特别是涉及一种嵌入式助航灯具自主清洗车及控制方法。
技术介绍
机场助航灯光主要用于引导飞机进近、着陆、滑行、起飞等，因此对其发光强度具有严格要求。其中数量较多的嵌入式灯具由于受机轮摩擦、灰尘污垢沉积等原因的影响，灯具发光口总会受到污染，从而造成灯具发光强度下降，严重时还会给飞行员造成错觉，结果影响飞行安全。因此，必须定期对发光口进行清洗。目前,清洗方式有人工清洗和半自主清洗两种。人工清洗时，机场工作人员驾驶装载清洗装置的车辆至灯具旁，然后手持清洗喷头对准发光口进行清洗，显然这种清洗方式存在清洗环境恶劣、人力资源浪费、清洗速度缓慢、效率低下、占用跑道时间长等问题。半自主清洗时，工作人员驾驶灯具清洗车，在车中对清洗探头进行操控,使其对正灯具发光口而进行清洗，或清洗探头自动对正发光口而进行清洗。选用半自主清洗方式时，清洗喷头运动载体选用横向和纵向两运动自由度的十字结构或串联机械臂结构。选用十字结构时，当人工驾驶出现偏差时，清洗喷头则无法从正面对正发光口，导致清洗液浪费，清洗效果不理想。此外，清洗喷头只能横向和纵向直线运动，不能转动，每次只能清洗灯具一侧的发光口，清洗速度缓慢，效率低下。选用串联机械臂结构时，存在累积误差大、控制精度低等问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种嵌入式助航灯具自主清洗车及控制方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的嵌入式助航灯具自主清洗车包括：车辆和安装在车辆上的主控计算机、显示器、车体控制系统和清洗装置；其中车辆由驾驶室和车厢构成，并且车厢的底盘中部形成有开口；清洗装置包括清洗喷头运动载体单元和清洗设备单元；所述的清洗喷头运动载体单元包括机器人、升降装置、机器人控制器和图像采集装置；升降装置设置在车厢的底盘中部表面，其上设有两根升降支柱、两个上部限位装置、两个下部限位装置、两个滑块和两台升降电机；两根升降支柱的下端分别固定在车厢上开口的左右边缘外侧，两个上部限位装置和两个下部限位装置分别安装在两根升降支柱的上下部，两个滑块以能够上下移动的方式设在两根升降支柱的中部，两台升降电机分别安装在两根升降支柱的上端，并能够带动滑块在升降支柱上进行升降运动；机器人的上部两侧部位分别连接在两个滑块上，因此下部能够在滑块的带动下通过车厢上的开口伸出到车厢外部或回缩到车厢内部；机器人控制器设置在驾驶室内；图像采集装置安装在机器人的下端，并且图像采集装置、机器人和升降电机与机器人控制器电连接；所述的清洗设备单元包括清洗设备控制器、清洗剂存储装置、清洗剂配送装置、空气压缩装置、过滤装置、干燥装置、管子、混合装置、喷射装置、空气输送装置、清洗喷头、储水装置、输水装置、阀门调节装置、测距装置、供电装置；其中清洗剂存储装置、清洗剂配送装置、空气压缩装置、过滤装置、干燥装置、混合装置、喷射装置、空气输送装置、储水装置、输水装置和阀门调节装置设置在车厢的底盘后部表面，清洗剂存储装置通过管路依次与清洗剂配送装置和混合装置相连接；空气压缩装置通过管路依次与过滤装置、干燥装置、空气输送装置、阀门调节装置及混合装置相连接；储水装置通过输水装置与阀门调节装置相连接；清洗喷头、测距装置均安装在机器人下端；喷射装置安装在混合装置出口处，并且通过管子与清洗喷头相接；清洗设备控制器设置在驾驶室内，并且与测距装置、空气输送装置、清洗剂配送装置、阀门调节装置、输水装置、喷射装置电连接；供电装置设置在车厢的底盘前部表面，用于为清洗设备单元中各用电部件供电；所述的车体控制系统包括车体运动控制器、定位装置、前部图像采集装置和底部图像采集装置；其中定位装置安装在车厢的顶部，前部图像采集装置安装在车头前部，底部图像采集装置安装在车厢的底面上；车体运动控制器设置在驾驶室内，用于控制车辆的转向机构和驱动机构，并且与定位装置、前部图像采集装置和底部图像采集装置电连接；所述的主控计算机和显示器均设置在驾驶室内，并且主控计算机分别与显示器、车体运动控制器、机器人控制器和清洗设备控制器电连接。所述的嵌入式助航灯具自主清洗车还包括一个设置在驾驶室内且与主控计算机电连接的通讯装置。所述的机器人采用并联机构。所述的显示器为LED显示屏，用于显示操作控制界面信息及实时灯具位置动态图像信息。所述的测距装置与清洗喷头以相邻的方式安装在机器人上。本专利技术提供的嵌入式助航灯具清洗车的控制方法包括按顺序进行的下列步骤：1)机场工作人员启动车辆，打开主控计算机，并在显示器上进行模式选择；2)判断选择的模式，当选择的是人工驾驶模式时，进入步骤3)，当选择的是自主驾驶模式时进入步骤6)；3)机场工作人员驾驶车辆驶向待清洗的灯具方向；4)在车辆行驶过程中，利用底部图像采集装置实时采集图像信息，然后传送给车体运动控制器，车体运动控制器再传送给主控计算机，并在主控计算机的控制下在显示器上进行显示；由工作人员判断采集到的图像中灯具是否位于显示器的中央区域，如是，进入步骤5)，否则返回步骤3)；5)工作人员停止车辆，然后进入步骤12)。6)自主驾驶模式，工作人员在显示器上输入待清洗的灯具的编号；7)利用车体控制器实时接收定位装置的数据，通过相应控制算法控制车辆驶向灯具；8)判断前部图像采集装置是否检测到灯具，如是，进入步骤9)，否则返回步骤7)；9)车体控制器利用前部图像采集装置采集到的灯具的数据，将视觉导航作为辅助导航，共同引导车辆驶向灯具；10)利用底部图像采集装置实时采集图像信息，并将数据传递给车体控制器，然后由车体控制器再传递给主控计算机，之后由主控计算机判断灯具是否位于清洗装置的工作范围内，如是，进入步骤11)，否则返回步骤9)；11)自动停止车辆；12)机器人控制器控制升降装置上两台升降电机转动，从而带动滑块在升降支柱上向下滑动，由此将机器人下降至下部限位装置处；13)利用图像采集装置采集灯具的图像信息，并传递给机器人控制器，然后机器人控制器再传送给主控计算机，由主控计算机对图像进行处理，解算出发光口的个数和位置信息，然后进入步骤14)；14)机器人控制器接收主控计算机解算出的个数、位置信息，控制机器人末端运动，使清洗喷头对正灯具发光口；15)利用测距装置检测灯具发光口距离清洗喷头的距离，并传送给清洗设备控制器；16)判断进入混合装置的物质，当需要压缩空气进入混合装置时，进入步骤17)，否则，进入步骤18)；17)在清洗设备控制器的控制下，清洗剂配送装置将清洗剂存储装置内储存的清洗剂原料定量提供给混合装置；与此同时，打开空气输送装置，并由阀门调节装置提供给混合装置，然后进入步骤19)；18)在清洗设备控制器的控制下，清洗剂配送装置将清洗剂存储装置内储存的清洗剂原料定量提供给混合装置；与此同时，打开输水装置，由输水装置将储水装置内的水经阀门调节装置提供给混合装置；19)打开喷射装置，控制喷射时间；20)利用清洗剂和压缩空气或清洗剂和水清洗灯具发光口；21)利用图像采集装置采集清洗后的灯具图像，然后传送给机器人控制器，机器人控制器再传送给主控计算机，主控计算机通过相对应算法找出灯具发光口污斑大小，并与清洗前的灯具图像进行对比，然后判断是否清洗合格，如是，进入步骤22)，否则返回步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式助航灯具自主清洗车，其特征在于：所述的嵌入式助航灯具自主清洗车包括：车辆(28)和安装在车辆(28)上的主控计算机(2)、显示器(4)、车体控制系统和清洗装置；其中车辆(28)由驾驶室(29)和车厢(30)构成，并且车厢(30)的底盘中部形成有开口；清洗装置包括清洗喷头运动载体单元和清洗设备单元；所述的清洗喷头运动载体单元包括机器人(6)、升降装置(7)、机器人控制器(21)和图像采集装置(23)；升降装置(7)设置在车厢(30)的底盘中部表面，其上设有两根升降支柱(31)、两个上部限位装置(8a)、两个下部限位装置(8b)、两个滑块(26)和两台升降电机(35)；两根升降支柱(31)的下端分别固定在车厢(30)上开口的左右边缘外侧，两个上部限位装置(8a)和两个下部限位装置(8b)分别安装在两根升降支柱(31)的上下部，两个滑块(26)以能够上下移动的方式设在两根升降支柱(31)的中部，两台升降电机(35)分别安装在两根升降支柱(31)的上端，并能够带动滑块(26)在升降支柱(31)上进行升降运动；机器人(6)的上部两侧部位分别连接在两个滑块(26)上，因此下部能够在滑块(26)的带动下通过车厢(30)上的开口伸出到车厢(30)外部或回缩到车厢(30)内部；机器人控制器(21)设置在驾驶室(29)内；图像采集装置(23)安装在机器人(6)的下端，并且图像采集装置(23)、机器人(6)和升降电机(35)与机器人控制器(21)电连接；所述的清洗设备单元包括清洗设备控制器(22)、清洗剂存储装置(11)、清洗剂配送装置(10)、空气压缩装置(18)、过滤装置(17)、干燥装置(15)、管子(16)、混合装置(19)、喷射装置(13)、空气输送装置(14)、清洗喷头(24)、储水装置(32)、输水装置(33)、阀门调节装置(34)、测距装置(25)、供电装置(5)；其中清洗剂存储装置(11)、清洗剂配送装置(10)、空气压缩装置(18)、过滤装置(17)、干燥装置(15)、混合装置(19)、喷射装置(13)、空气输送装置(14)、储水装置(32)、输水装置(33)和阀门调节装置(34)设置在车厢(30)的底盘后部表面，清洗剂存储装置(11)通过管路依次与清洗剂配送装置(10)和混合装置(19)相连接；空气压缩装置(18)通过管路依次与过滤装置(17)、干燥装置(15)、空气输送装置(14)、阀门调节装置(34)及混合装置(19)相连接；储水装置(32)通过输水装置(33)与阀门调节装置(34)相连接；清洗喷头(24)、测距装置(25)均安装在机器人(6)下端；喷射装置(13)安装在混合装置(19)出口处，并且通过管子(16)与清洗喷头(24)相接；清洗设备控制器(22)设置在驾驶室(29)内，并且与测距装置(25)、空气输送装置(14)、清洗剂配送装置(10)、阀门调节装置(34)、输水装置(33)、喷射装置(13)电连接；供电装置(5)设置在车厢(30)的底盘前部表面，用于为清洗设备单元中各用电部件供电；所述的车体控制系统包括车体运动控制器(20)、定位装置(9)、前部图像采集装置(1)和底部图像采集装置(27)；其中定位装置(9)安装在车厢(30)的顶部，前部图像采集装置(1)安装在车头前部，底部图像采集装置(27)安装在车厢(30)的底面上；车体运动控制器(20)设置在驾驶室(29)内，用于控制车辆(28)的转向机构和驱动机构，并且与定位装置(9)、前部图像采集装置(1)和底部图像采集装置(27)电连接；所述的主控计算机(2)和显示器(4)均设置在驾驶室(29)内，并且主控计算机(2)分别与显示器(4)、车体运动控制器(20)、机器人控制器(21)和清洗设备控制器(22)电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式助航灯具自主清洗车，其特征在于：所述的嵌入式助航灯具自主清洗车包括：车辆(28)和安装在车辆(28)上的主控计算机(2)、显示器(4)、车体控制系统和清洗装置；其中车辆(28)由驾驶室(29)和车厢(30)构成，并且车厢(30)的底盘中部形成有开口；清洗装置包括清洗喷头运动载体单元和清洗设备单元；所述的清洗喷头运动载体单元包括机器人(6)、升降装置(7)、机器人控制器(21)和图像采集装置(23)；升降装置(7)设置在车厢(30)的底盘中部表面，其上设有两根升降支柱(31)、两个上部限位装置(8a)、两个下部限位装置(8b)、两个滑块(26)和两台升降电机(35)；两根升降支柱(31)的下端分别固定在车厢(30)上开口的左右边缘外侧，两个上部限位装置(8a)和两个下部限位装置(8b)分别安装在两根升降支柱(31)的上下部，两个滑块(26)以能够上下移动的方式设在两根升降支柱(31)的中部，两台升降电机(35)分别安装在两根升降支柱(31)的上端，并能够带动滑块(26)在升降支柱(31)上进行升降运动；机器人(6)的上部两侧部位分别连接在两个滑块(26)上，因此下部能够在滑块(26)的带动下通过车厢(30)上的开口伸出到车厢(30)外部或回缩到车厢(30)内部；机器人控制器(21)设置在驾驶室(29)内；图像采集装置(23)安装在机器人(6)的下端，并且图像采集装置(23)、机器人(6)和升降电机(35)与机器人控制器(21)电连接；所述的清洗设备单元包括清洗设备控制器(22)、清洗剂存储装置(11)、清洗剂配送装置(10)、空气压缩装置(18)、过滤装置(17)、干燥装置(15)、管子(16)、混合装置(19)、喷射装置(13)、空气输送装置(14)、清洗喷头(24)、储水装置(32)、输水装置(33)、阀门调节装置(34)、测距装置(25)、供电装置(5)；其中清洗剂存储装置(11)、清洗剂配送装置(10)、空气压缩装置(18)、过滤装置(17)、干燥装置(15)、混合装置(19)、喷射装置(13)、空气输送装置(14)、储水装置(32)、输水装置(33)和阀门调节装置(34)设置在车厢(30)的底盘后部表面，清洗剂存储装置(11)通过管路依次与清洗剂配送装置(10)和混合装置(19)相连接；空气压缩装置(18)通过管路依次与过滤装置(17)、干燥装置(15)、空气输送装置(14)、阀门调节装置(34)及混合装置(19)相连接；储水装置(32)通过输水装置(33)与阀门调节装置(34)相连接；清洗喷头(24)、测距装置(25)均安装在机器人(6)下端；喷射装置(13)安装在混合装置(19)出口处，并且通过管子(16)与清洗喷头(24)相接；清洗设备控制器(22)设置在驾驶室(29)内，并且与测距装置(25)、空气输送装置(14)、清洗剂配送装置(10)、阀门调节装置(34)、输水装置(33)、喷射装置(13)电连接；供电装置(5)设置在车厢(30)的底盘前部表面，用于为清洗设备单元中各用电部件供电；所述的车体控制系统包括车体运动控制器(20)、定位装置(9)、前部图像采集装置(1)和底部图像采集装置(27)；其中定位装置(9)安装在车厢(30)的顶部，前部图像采集装置(1)安装在车头前部，底部图像采集装置(27)安装在车厢(30)的底面上；车体运动控制器(20)设置在驾驶室(29)内，用于控制车辆(28)的转向机构和驱动机构，并且与定位装置(9)、前部图像采集装置(1)和底部图像采集装置(27)电连接；所述的主控计算机(2)和显示器(4)均设置在驾驶室(29)内，并且主控计算机(2)分别与显示器(4)、车体运动控制器(20)、机器人控制器(21)和清洗设备控制器(22)电连接。2.根据权利要求1所述的嵌入式助航灯具自主清洗车，其特征在于：所述的嵌入式助航灯具自主清洗车还包括一个设置在驾驶室(29)内且与主控计算机(2)电连接的通讯装置(36)。3.根据权利要求1所述的嵌入式助航灯具自主清洗车，其特征在于：所述的机器人(6)采用并联...

【专利技术属性】
技术研发人员：高庆吉，董慧芬，宇翠丽，朱王振，王文周，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津,12