[發明專利]一種基于機器視覺的光伏太陽能板智能清潔裝置

在審

• 申請號: 202210162623.3
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114682543A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 陳振中;吳帥;陳廣峰;甘學輝;陳革
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B08B1/04
• 分類號: B08B1/04;B08B13/00;H02S40/10;B25J11/00;G06F30/17;G06T7/80
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋纓

1.一種基于機器視覺的光伏太陽能板智能清潔裝置，其特征在于，包括：

圖像處理系統，用于獲取待清潔的光伏太陽能板的表面圖像，并計算所述太陽能光伏板的深度和姿態；

毛刷裝置，用于清潔所述光伏太陽能板；

機械臂，用于夾持所述毛刷裝置，并根據所述太陽能光伏板的深度和姿態控制所述毛刷裝置對所述太陽能光伏板進行清潔；

履帶式移動裝置，用于承載所述機械臂。

2.根據權利要求1所述的基于機器視覺的光伏太陽能板智能清潔裝置，其特征在于，所述圖像處理系統包括工業相機和圖像處理器，所述工業相機用于拍攝多張廣角視野的所述光伏太陽能板的圖像；所述圖像處理器用于將所述多張廣角視野的所述光伏太陽能板的圖像合成一張包含有整個光伏太陽能板的表面圖像，并基于所述表面圖像識別出所述光伏太陽能板的輪廓的像素坐標，并選擇出輪廓的角點作為關鍵點，計算出所述太陽能光伏板的深度和姿態。

3.根據權利要求2所述的基于機器視覺的光伏太陽能板智能清潔裝置，其特征在于，所述圖像處理器通過建立中心投影模型計算出太陽能光伏板的深度和姿態，具體為：

根據所述工業相機的標定結果，利用內參矩陣把所述光伏板的像素坐標變換成圖像坐標；

在相機坐標系做一垂直于Z軸且平行于XOY的平面，根據透視投影關系得到：其中，Z_c1是相機坐標系下光伏板下邊緣距離相機光心的距離，Z_c2是相機坐標系下光伏板上邊緣距離相機光心的距離，(x₁,y₁)和(x₂,y₂)是光伏板下邊緣兩端在圖像坐標系下的坐標值，(x₁′,y₁′)和(x₂′,y₂′)是光伏板上邊緣兩端在圖像坐標系下的坐標值，f是工業相機的焦距，L是所述光伏板的長度，H是所述光伏板的高度，θ是所述光伏板的傾斜角度。

4.根據權利要求1所述的基于機器視覺的光伏太陽能板智能清潔裝置，其特征在于，所述機械臂包括多自由度的工業機器人和控制器，所述多自由度的工業機器人的末端夾持所述毛刷裝置，所述控制器在接收到所述太陽能光伏板的深度和姿態后控制所述多自由度的工業機器人的末端移動到相應位置，并根據預存的數學模型控制所述多自由度的工業機器人的移動速度和所述毛刷裝置的旋轉速度實現對所述太陽能光伏板進行清潔。

5.根據權利要求4所述的基于機器視覺的光伏太陽能板智能清潔裝置，其特征在于，所述數學模型針對除塵率與滾刷旋轉速度和滾刷移動速度，采用二元回歸法建立，并用最小二乘法擬合模型參數，具體為：其中，y是除塵率；v₁是滾刷的旋轉速度；v₂是滾刷的移動速度；k₁、k₂、k₃、k₄是回歸系數；ε是誤差項。

6.根據權利要求1所述的基于機器視覺的光伏太陽能板智能清潔裝置，其特征在于，所述履帶式移動裝置在完成當前所述光伏太陽能板清潔工作后，移動至下一個待清潔的光伏太陽能板的工位。