一种光伏智能清扫机器人越障控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光伏智能清扫机器人越障控制系统，包括预警分析模块、光伏板面感知模块、光伏侧面感知模块、机器人控制模块和文件系统模块；预警分析模块接收光伏板面感知模块和光伏侧面感知模块的数据，并设置阈值进行安全等级报警，输出结果发送到机器人控制模块进行避障处理；光伏板面感知模块进行表面检测，同时进行障碍检测和测距；光伏侧面感知模块采进行拼接口平滑度检测；机器人控制模块进行正常通行、板面避障、侧面避障和紧急制动动作，通过控制清扫机器人滑轮的位置和步进数实现智能清扫功能；文件系统模块包括日志和配置文件。本发明专利技术系统完成对各种光伏发电板障碍的自动越障。从而减少人工干预，提高电能转换效率，降低维护成本。降低维护成本。降低维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏智能清扫机器人越障控制系统


[0001]本专利技术属于机器人
，具体涉及一种机器人越障控制系统。

技术介绍

[0002]光伏发电设备覆盖面积大，直接暴露到外界环境，因此受环境影响较大。灰尘、天线、连接间隙大、连接错位、表面形变或凸起障碍等都是较为常见的影响因素，直接影响光伏发电板的发电量和转换效率。当前很多清扫机器人由于智能化程度低，虽然能够做到板面清扫，但是其效率低，很多情况下如面对长距离拼接的光伏发电板和天线等障碍时，只能停机由人工配合完成。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种光伏智能清扫机器人越障控制系统，包括预警分析模块、光伏板面感知模块、光伏侧面感知模块、机器人控制模块和文件系统模块；预警分析模块接收光伏板面感知模块和光伏侧面感知模块的数据，并设置阈值进行安全等级报警，输出结果发送到机器人控制模块进行避障处理；光伏板面感知模块进行表面检测，同时进行障碍检测和测距；光伏侧面感知模块采进行拼接口平滑度检测；机器人控制模块进行正常通行、板面避障、侧面避障和紧急制动动作，通过控制清扫机器人滑轮的位置和步进数实现智能清扫功能；文件系统模块包括日志和配置文件。本专利技术系统完成对各种光伏发电板障碍的自动越障。从而减少人工干预，提高电能转换效率，降低维护成本。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括：
[0005]一种光伏智能清扫机器人越障控制系统，包括预警分析模块、光伏板面感知模块、光伏侧面感知模块、机器人控制模块和文件系统模块；
[0006]所述预警分析模块接收光伏板面感知模块和光伏侧面感知模块的数据，并设置阈值进行安全等级报警，预警分析模块的输出结果发送到机器人控制模块进行避障处理；
[0007]所述光伏板面感知模块采用双目视觉对光伏板面进行表面检测，同时进行障碍检测和测距，并将检测结果发送到预警分析模块；
[0008]所述光伏侧面感知模块采用单目视觉对光伏板面进行拼接口平滑度检测，并将检测结果发送到预警分析模块；
[0009]所述机器人控制模块通过接收预警分析模块的数据，进行正常通行、板面避障、侧面避障和紧急制动动作，通过控制清扫机器人滑轮的位置和步进数实现智能清扫功能；
[0010]所述文件系统模块包括日志和配置文件，其中日志用来记录系统运行过程中产生的数据，包含时间、内容、执行人、异常、识别结果和处理结果；配置文件用来进行对光伏板面感知模块和预警分析模块的动态配置，其中光伏板面感知模块的配置包括识别类别个数和模型层数的配置；预警分析模块的配置包括避障选项的开关和阈值的设置。
[0011]进一步地，所述预警分析模块输出的结果包括：正常通过、板面避障、侧面避障和紧急制动。
[0012]进一步地，所述表面检测的内容包括色差、断栅、裂纹、不可擦除物、缺陷损伤和焊点氧化斑；所述障碍检测包括凸起和异物；所述测距为障碍物的外形轮廓到当前检测机构的距离。
[0013]进一步地，所述表面检测时，对包含色差、断栅、裂纹、不可擦除物、缺陷损伤和焊点氧化斑的图像首先进行灰度处理，其次采用边缘检测算子进行轮廓提取，然后进行二值化处理，最后沿着二值图像区域对异常区域采用阈值分割算法，对表面检测的内容进行区域提取。
[0014]进一步地，所述表面检测时，采用深度随机森林进行目标检测，将图像分割后得到的样本数据制作标签，然后输入深度随机森林进行检测模型训练，利用检测模型完成对表面的检测；所述深度随机森林既能进行类别区分，也能为日志提供详细的检测数据。
[0015]进一步地，所述凸起和异物的检测采用双目视觉进行三维重建，获取到凸起和异物的外形轮廓，提取其x、y、z三个方向的长度将凸起和异物正好包围的矩形。
[0016]进一步地，所述测距具体根据障碍物沿着清扫方向的一面中心点到双目的距离，采用三角形相似原理建立距离方程而求得。
[0017]进一步地，所述平滑度检测时，针对缝隙、尖锐、毛刺提前进行模板制作，然后采用模板匹配算法进行检测。
[0018]进一步地，所述机器人控制模块采用PID算法进行控制，配合预警分析模块实现对清扫机器人滑轮的控制，从而实现避障和紧急制动。
[0019]本专利技术的有益效果如下：
[0020]本专利技术实现了光伏发电板越障过程的全程智能化，设计的控制系统可以节省人工劳力，整个处理流程更加安全，可靠性高。
附图说明
[0021]图1为本专利技术系统框图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0023]本专利技术提供一种光伏智能清扫机器人越障控制系统，通过机器视觉技术配合机械结构完成对各种光伏发电板障碍的自动越障。从而减少人工干预，提高电能转换效率，降低维护成本。
[0024]如图1所示，本专利技术的光伏智能清扫机器人越障控制系统包括以下功能模块：
[0025]预警分析模块：预警分析模块接收光伏板面感知模块和光伏侧面感知模块数据，并设置阈值进行安全等级报警，将输出数据发送到机器人控制模块进行避障处理。通常经过预警分析模块输出的结果为：正常通过、板面避障、侧面避障、紧急制动。
[0026]光伏板面感知模块：光伏面板感知模块采用双目视觉进行表面检测，同时进行障碍检测和测距，其中表面包含色差、断栅、裂纹、不可擦除物、缺陷损伤、焊点氧化斑，障碍检测包含凸起、异物，测距主要是障碍物的外形轮廓到当前检测机构的距离。
[0027]表面检测中，色差、断栅、裂纹、不可擦除物、缺陷损伤、焊点氧化斑首先通过对图像进行灰度处理，其次采用边缘检测算子进行轮廓提取，然后进行二值化处理，最后沿着二
值图像区域对异常区域采用阈值分割算法，对表面元素进行区域提取，该过程既可以用来制作样本，又可以用来做识别输入。
[0028]采用深度随机森林进行目标检测，将图像分割后得到的样本数据制作好标签，然后输入深度随机森林进行检测模型训练，然后利用该模型即可完成对表面的检测，深度随机森林可以进行类别区分，也可为日志系统提供详细的检测数据。
[0029]对于凸起、异物的检测主要是采用双目视觉进行三维重建，获取到凸起和异物的外形轮廓，提取其x、y、z、三个方向的长度将其刚好包围的矩形。
[0030]对于测距检测，根据其包围盒的沿着清扫方向的一面中心店到双目的距离，采用三角形相似原理建立距离方程而求得。
[0031]光伏侧面感知模块：光伏侧面感知模块采用单目视觉进行拼接口平滑度检测(接口紧凑无明显缝隙、尖锐、毛刺)，并将检测结果发送到预警分析模块。
[0032]针对缝隙、尖锐、毛刺提前进行模板制作，然后采用模板匹配算法进行检测。
[0033]控制模块：控制模块主要是通过接收预警分析模块数据，进行正常通行，板面避障、侧面避障和紧急制动等动作，通过控制滑轮的位置和步进数实现智能清扫功能。
[0034]控制模块采用公知的PID算法进行控制，配合预警分析模块实现对滑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏智能清扫机器人越障控制系统，其特征在于，包括预警分析模块、光伏板面感知模块、光伏侧面感知模块、机器人控制模块和文件系统模块；所述预警分析模块接收光伏板面感知模块和光伏侧面感知模块的数据，并设置阈值进行安全等级报警，预警分析模块的输出结果发送到机器人控制模块进行避障处理；所述光伏板面感知模块采用双目视觉对光伏板面进行表面检测，同时进行障碍检测和测距，并将检测结果发送到预警分析模块；所述光伏侧面感知模块采用单目视觉对光伏板面进行拼接口平滑度检测，并将检测结果发送到预警分析模块；所述机器人控制模块通过接收预警分析模块的数据，进行正常通行、板面避障、侧面避障和紧急制动动作，通过控制清扫机器人滑轮的位置和步进数实现智能清扫功能；所述文件系统模块包括日志和配置文件，其中日志用来记录系统运行过程中产生的数据，包含时间、内容、执行人、异常、识别结果和处理结果；配置文件用来进行对光伏板面感知模块和预警分析模块的动态配置，其中光伏板面感知模块的配置包括识别类别个数和模型层数的配置；预警分析模块的配置包括避障选项的开关和阈值的设置。2.根据权利要求1所述的一种光伏智能清扫机器人越障控制系统，其特征在于，所述预警分析模块输出的结果包括：正常通过、板面避障、侧面避障和紧急制动。3.根据权利要求1所述的一种光伏智能清扫机器人越障控制系统，其特征在于，所述表面检测的内容包括色差、断栅、裂纹、不可擦除物、缺陷损伤和焊点氧化斑；所述障碍检测包括凸起和异物；所述测距为障碍物的外形轮廓到当前检测机构的距离。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：高杰，院金彪，
申请(专利权)人：西安万飞控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：