[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

本發明涉及一種基于機器視覺的光伏太陽能板智能清潔裝置，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。本發明實現了對光伏太陽能板表面灰塵進行自動化清潔。

技術領域

本發明涉及光伏太陽能板清潔設備技術領域，特別是涉及一種基于機器視覺的光伏太陽能板智能清潔裝置。

背景技術

太陽能作為一種重要的可再生能源，因其獲取簡單、清潔等重要特點有著很大的應用前景。光伏太陽能板作為太陽能發電中的最重要的部件，表面清潔度對發電效率有著重要的影響。光伏發電站通常安裝在地勢平坦寬闊、光照充足的地區，這些地區通常存在著降水量少、灰塵大等問題。如果光伏太陽能板表面積聚的灰塵不能夠及時清理，不僅會影響光伏太陽能板的光電轉換效率，而且嚴重的話會導致局部溫度升高，損壞光伏太陽能板。

灰塵會遮擋光伏太陽能板上的光電二極管，導致光伏太陽能板上面可接受太陽能的光伏二極管數量減少，進而降低光伏太陽能板的發電效率。根據波士頓大學馬勒·馬札姆達博士研究發現，每平方米僅有4.05克的灰塵層就能減少太陽能轉換40％。通常解決辦法分為自然清潔法、人工清潔法和機械清潔法，而自然清潔法是依賴雨水的沖洗，通常受制于天氣，不受控制。人工清潔法是人工用高壓水槍清潔，勞動強度高且效率低，現場飛揚的灰塵會對工人的身體造成一定危害。因此機械清潔法是目前經濟適合的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于機器視覺的光伏太陽能板智能清潔裝置，實現了對光伏太陽能板表面灰塵進行自動化清潔。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種基于機器視覺的光伏太陽能板智能清潔裝置，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。

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。

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。