CN112590715B - 一种地铁车底智能吹扫***及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轨道车辆清扫技术领域，具体是一种地铁车底智能吹扫***及工艺。该吹扫***包括移动吹扫单元、粉尘收集单元、控制单元、检测定位单元和智能单元；一个移动吹扫单元对应两个粉尘收集单元，且两个粉尘收集单元对称设置在车体两侧，在清扫作业过程中，车体两侧粉尘收集单元随对应的移动吹扫单元同步、同速移动或停止；检测定位单元用于获取车底各零部件的位置信息；智能单元根据检测定位单元获取的信息完成吹扫路径及时间的规划并且生成相应的吹扫程序指令；控制单元根据程序指令控制移动吹扫单元及粉尘收集单元完成吹扫作业。本发明在形成局部吹扫作业空间的基础上，进一步实现了车体底部吹扫作业的自动化及智能化。

Description

一种地铁车底智能吹扫***及工艺
技术领域
本发明涉及轨道车辆清扫技术领域，具体是一种地铁车底智能吹扫***及工艺。
背景技术
地铁车辆在运行一段时间后,车体底部的走行部、电机、电器柜等部位会沉积大量粉尘,如果不及时清除,会对车辆的性能和寿命造成影响,严重时还会造成车辆故障,引发交通事故。
在现有技术中最常见车体底部清扫的方法就是：利用风机对底部进行吹扫，配有粉尘收集装置，同时，为了防止粉尘的扩散，还需要在车体两侧搭建相对密闭的作业环境。传统的做法是在车体两侧设置与整列车体长度相匹配的挡尘墙或者防尘罩。同时，在车体两侧设置多个粉尘收集装置。
传统的吹扫方案，所需的配套工程量大，占地面积大，需要配套的辅助设施多；大量的配套工程和辅助设施导致了传统吹扫方案施工周期长。
专利申请号为：201710702126 .7的国内发明专利，记载了一种轨道交通车辆底部吹扫***及方法。该吹扫***设置有吸尘机、搬运车、导向轮、导向槽、吸尘口及空气软管；
其中，所述导向槽开设于车辆轮廓两侧的地面上，用于安放所述导向轮，导向轮用于沿着所述导向槽移动；导向轮的上方设有搬运车；搬运车内设有吸尘机，搬运车靠近所述车辆轮廓的一侧面上设有吸尘口，吸尘口一端与吸尘机连接，另一端为喇叭形结构，用于与轨道车辆底部形成相对封闭的空间，从而实现用较小的吸力达到较好的吸尘效果；搬运车的一角设有所述空气软管，空气软管深入所述轨道列车的底部，用于实现对轨道列车底部的吹扫。
上述专利文件所公开的技术方案解决了传统的吹扫***工程量大，占地面积大，需要大量的辅助设施的问题，大大的缩短了设备的生产及安装时间。
然而，该技术方案中仍然存在需要改进的地方；例如，该专利文件所公开的技术方案中并没有实现真正意义上的自动化作业，搬运车的行走还需要由工人操纵遥控来实现；采用该技术方案吹扫车体底部复杂零部件时，因难以判断各部件的准确位置，为实现车底全面清扫带来了一定困难。
发明内容
为了解决传统清扫***工程量大、造价高及所占空间大，以及现有技术中存在的全面清扫困难、人力成本高效率低的技术问题，本发明提供了一种基于人工智能及自动化控制技术的地铁车底智能吹扫***及工艺。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种地铁车底智能吹扫***，包括移动吹扫单元、粉尘收集单元和控制单元，移动吹扫单元设置在车辆底部检修地沟中，移动吹扫单元在检修地沟中沿车体长度方向移动，粉尘收集单元设置在车体两侧；还包括检测定位单元和智能单元；检测定位单元及智能单元分别安装在移动吹扫单元上；一个移动吹扫单元对应两个粉尘收集单元，且两个粉尘收集单元对称设置在车体两侧；移动吹扫单元设置在两侧粉尘收集单元的吸尘作业范围内，并且移动吹扫单元与粉尘收集单元的位置相对静止，即在清扫作业过程中车体两侧粉尘收集单元随对应的移动吹扫单元同步、同速移动或停止；检测定位单元用于获取车底各零部件的位置信息；智能单元根据检测定位单元获取的信息完成吹扫路径及时间的规划并且生成相应的吹扫程序指令；智能单元生成的吹扫程序指令传输到控制单元，控制单元根据程序指令控制移动吹扫单元及粉尘收集单元完成吹扫作业。
基于上述地铁车底智能吹扫***的吹扫工艺，其步骤如下：
步骤一，将整列车开至吹扫检修工位上方，同时，吹扫***复位，待各项数据正常开启吹扫作业；
步骤二，移动式吹扫单元从列车的一端移动到另一端，此过程中，检测定位单元完成车底各部件图像及位置信息的采集，并传输给智能单元；
步骤三，智能单元根据检测定位单元采集到的信息自动生成吹扫程序指令，并将生成的程序指令传输给控制单元；
步骤四，控制单元接收到智能单元传来的吹扫程序指令；在控制单元作用下控制移动吹扫单元及粉尘收集单元启动，并根据程序指令对吹扫时间及路径的规划返回到初始端；移动吹扫单元和粉尘收集单元返回到初始端并待程序指令运行完成后，吹扫作业完毕。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置控制单元、检测定位单元及智能单元，使得本发明实现了自动化、智能化的吹扫作业；同时，移动吹扫单元及位于车体两侧的粉尘收集单元之间同步随动的吹扫方式，形成了局部的封闭气流空间，无需再花费大量的人力物力修建封闭的作业空间。
为了取得更好的技术效果，在上述方案的基础上，对本发明作进一步改进，进一步的改进方案如下。
进一步的，移动吹扫单元包括AGV小车、安装板、蓄电池、吹扫机器人和空压机；AGV小车顶面固定有安装板，蓄电池和空压机分别固定在安装板上，安装板上设置有所述吹扫机器人；空压机、吹扫机器人、控制单元、智能单元和检测定位单元分别与蓄电池连接；空压机与吹扫机器人连接，为吹扫机器人提供气源。
吹扫机器人包括UR协作机械臂和风刀，风刀安装在UR机械臂末端，风刀的进气口与空压机储气罐的排气口之间用柔性高压气管连接。
进一步的，粉尘收集单元包括移载车、吸尘风机、风机罩、空压机和粉尘收集箱；吸尘风机、风机罩、空压机和粉尘收集箱分别安装在移载车上；风机罩靠近车体侧设置为吸尘口，粉尘收集箱设置在风机罩下方并与风机罩接通；吸尘风机设置在粉尘收集箱内一侧，粉尘收集箱另一侧设置有集尘斗，在吸尘风机与集尘斗之间设置有滤芯。
进一步的，粉尘收集单元的移载车上设置有吹扫机器人，此处设置的吹扫机器人负责吹扫车体底部两侧；在每个粉尘收集单元上安装一套定位检测单元，用于完成车体底部两侧各部件图像及位置信息的采集。
进一步的，检测定位单元采用双目视觉相机实现车底各部件的图像采集及定位，并将采集到的各部件的图像及位置信息传输给智能单元。
进一步的，智能单元设置有部件标准参数库、吹扫算法库和吹扫专家库；部件标准参数库中存储车底各部件的标准图像特征参数，智能单元将检测定位单元采集到的图像与部件标准参数库中数据对比完成零部件种类、型号识别；吹扫算法库中存储了各种类、型号的零部件对应的规划了其吹扫路径及时间的子算法；吹扫专家库用来规划整列车车底的吹扫路径及时间；吹扫专家库根据检测定位单元采集到的位置及图像信息，并通过调用部件标准参数库及吹扫算法库自动生成吹扫整列车的程序指令。
进一步的，粉尘收集单元上设置吹扫机器人及定位检测单元；步骤二中，粉尘收集单元上的检测定位单元采集到的车体底部两侧各部件的图像及位置信息传输给智能单元。
智能单元根据从所有检测定位单元接收到的图像及位置信息生成总的吹扫程序指令；控制单元根据吹扫程序指令控制粉尘收集单元和移动吹扫单元共同完成吹扫作业。
附图说明
图1是本发明地铁车底智能吹扫***实施例的整体布局主视图。
图2是本发明地铁车底智能吹扫***实施例的俯视图（省略了车体）。
图3是本发明地铁车底智能吹扫***实施例中移动吹扫单元的立体图。
图4是本发明地铁车底智能吹扫***实施例中移动吹扫单元的内部结构图。
图5是本发明地铁车底智能吹扫***实施例中粉尘收集单元的立体图。
图6是本发明地铁车底智能吹扫***实施例中粉尘收集单元的俯视图。
图7是基于本发明地铁车底智能吹扫***的吹扫工艺流程图。
图8是本发明地铁车底智能吹扫***中的信息传输示意图。
图中：移动吹扫单元1；AGV小车101；安装板102；蓄电池103；吹扫机器人104；空压机105；粉尘收集单元2；移载车201；风机罩202；粉尘收集箱203；控制单元3；检测定位单元4；双目视觉相机401；智能单元5；平台6；立柱7；地沟8；车体9。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对发明进行详述。
如图1～5所示，本发明实施例提供的地铁车底智能吹扫***，主要由移动吹扫单元1、粉尘收集单元2、控制单元3、检测定位单元4和智能单元5等组成。
其中，移动吹扫单元1设置在车辆底部检修地沟中，移动吹扫单元1在检修地沟中沿车体长度方向移动，粉尘收集单元2设置在车体两侧。
检测定位单元4及智能单元5分别安装在移动吹扫单元1上；一个移动吹扫单元1对应两个粉尘收集单元2，且两个粉尘收集单元2对称设置在车体两侧；移动吹扫单元1设置在两侧粉尘收集单元2的吸尘作业范围内，并且移动吹扫单元1与粉尘收集单元2的位置相对静止，即在清扫作业过程中车体两侧粉尘收集单元2随对应的移动吹扫单元1同步、同速移动或停止。因此，在车体两侧的粉尘收集单元2与移动吹扫单元1之间形成相对密封的局部作业空间，两侧粉尘收集单元2将移动吹扫单元1吹扫下来的粉尘（或其他付着物）收集起来。
在具体实施本发明时，为了在粉尘收集单元2与移动吹扫单元1之间形成密封效果更好的局部作业空间，在移动吹扫单元1前后两侧分别增加气帘，两侧气帘分别与粉尘收集单元2两侧对齐。
检测定位单元4用于获取车底各零部件的位置信息；智能单元5根据检测定位单元4获取的信息完成吹扫路径及时间的规划并且生成相应的吹扫程序指令；智能单元5生成的吹扫程序指令传输到控制单元3，控制单元3根据程序指令控制移动吹扫单元1及粉尘收集单元2完成吹扫作业。
参考图7和图8，基于上述地铁车底智能吹扫***的吹扫工艺，其步骤如下。
步骤一，将整列车开至吹扫检修工位上方，同时，吹扫***复位，待各项数据正常开启吹扫作业。
步骤二，移动式吹扫单元从列车的一端移动到另一端，此过程中，检测定位单元4完成车底各部件图像及位置信息的采集，并将采集到的信息传输给智能单元5。
步骤三，智能单元5根据检测定位单元4采集到的信息自动生成吹扫程序指令，并将生成的程序指令传输给控制单元3。
步骤四，控制单元3接收到智能单元5传来的吹扫程序指令，然后控制移动吹扫单元1及粉尘收集单元2启动，并根据程序指令对吹扫时间及路径的规划返回到初始端；移动吹扫单元1和粉尘收集单元2返回到初始端并待程序指令运行完成后，吹扫作业完毕。
为了取得更好的技术效果，在实际实施本实施例时，可以采用以下优选的方案。
作为优选，移动吹扫单元1包括AGV小车101、安装板102、蓄电池103、吹扫机器人104和空压机105；AGV小车101顶面固定有安装板102，蓄电池103和空压机105分别固定在安装板102上，安装板102上设置有吹扫机械手；空压机105、吹扫机器人104、控制单元3、智能单元5和检测定位单元4分别与蓄电池103连接；空压机105与吹扫机器人104连接，为吹扫机器人104提供气源。
在具体实施本实施例时如图3所示，移动吹扫单元1在AGV小车上集成安装完蓄电池103、空压机105、控制单元3、智能单元5以及检测定位单元4后，再用钣金外壳将其罩起来，以起到防尘的效果。
吹扫机器人104包括UR协作机械臂和风刀，风刀安装在UR机械臂末端，风刀的进气口与空压机105储气罐的排气口之间用柔性高压气管连接（附图省略了风刀及气管等附件）。
作为优选，粉尘收集单元2包括移载车201、吸尘风机、风机罩202、空压机105和粉尘收集箱203；吸尘风机、风机罩202、空压机105和粉尘收集箱203分别安装在移载车201上；风机罩202靠近车体侧设置为吸尘口，粉尘收集箱203设置在风机罩202下方并与风机罩202接通；吸尘风机设置在粉尘收集箱203内一侧，粉尘收集箱203另一侧设置有集尘斗，在吸尘风机与集尘斗之间（进风口处）设置有滤芯。正常工作时，吸尘风机吸风，吹扫作业产生的灰尘等随吸尘风机所形成的负压气流通过吸尘口进入粉尘收集箱203，并在粉尘收集箱203中被滤芯阻拦过滤；作业完毕后吸尘风机反向吹风，将滤芯阻拦的灰尘吹入到集尘斗中。
作为优选，粉尘收集单元2的移载车201上设置有吹扫机器人104，此处设置的吹扫机器人104负责吹扫车体底部两侧；在每个粉尘收集单元2上安装一套定位检测单元，粉尘收集单元2上安装的定位检测单元用于完成车体底部两侧各部件图像及位置信息的采集。
作为优选，检测定位单元4采用双目视觉相机401实现车底各部件的图像采集及定位，并将采集到的各部件的图像及位置信息传输给智能单元5。
作为优选，智能单元5设置有部件标准参数库、吹扫算法库和吹扫专家库；部件标准参数库中存储车底各部件的标准图像特征参数，智能单元5将检测定位单元4采集到的图像与部件标准参数库中数据对比完成零部件种类、型号识别；吹扫算法库中存储了各种类、型号的零部件对应的规划了其吹扫路径及时间的子算法；吹扫专家库用来规划整列车车底的吹扫路径及时间；吹扫专家库根据检测定位单元4采集到的位置及图像信息，并通过调用部件标准参数库及吹扫算法库自动生成吹扫整列车的程序指令。
作为优选，为了更好的实现车体底部两侧的吹扫作业，可以在位于车体两侧的粉尘收集装置上也分别安装一套检测定位单元4及一套吹扫机器人104。在步骤二中，车体两侧的粉尘收集装置以及移动吹扫***从列车的一端移动到另一端，在此过程中，安装在车体两侧粉尘收集装置上的定位检测单元完成对车底两侧部件的图像及位置信息采集，并将采集到的信息传输给智能单元5。
本发明实施例中，采用全封闭式多极管式滑触线为车体两侧的粉尘收集装置供电，所采用的电源为：3AC380V 50Hz N PE 20kw。

Claims (6)

1.一种地铁车底智能吹扫***，包括移动吹扫单元、粉尘收集单元和控制单元，移动吹扫单元设置在车辆底部检修地沟中，移动吹扫单元在检修地沟中沿车体长度方向移动，粉尘收集单元设置在车体两侧；一个移动吹扫单元对应两个粉尘收集单元，且两个粉尘收集单元对称设置在车体两侧；移动吹扫单元设置在两侧粉尘收集单元的吸尘作业范围内，并且移动吹扫单元与粉尘收集单元的位置相对静止，即在清扫作业过程中，车体两侧粉尘收集单元随对应的移动吹扫单元同步、同速移动或停止；其特征在于：还包括检测定位单元和智能单元；检测定位单元及智能单元分别安装在移动吹扫单元上；
检测定位单元用于获取车底各零部件的位置信息；智能单元根据检测定位单元获取的信息完成吹扫路径及时间的规划并且生成相应的吹扫程序指令；
检测定位单元采用双目视觉相机实现车底各部件的图像采集及定位，并将采集到的各部件的图像及位置信息传输给智能单元；
智能单元生成的吹扫程序指令传输到控制单元，控制单元根据程序指令控制移动吹扫单元及粉尘收集单元完成吹扫作业；
智能单元设置有部件标准参数库、吹扫算法库和吹扫专家库；
部件标准参数库中存储车底各部件的标准图像特征参数，智能单元将检测定位单元采集到的图像与部件标准参数库中数据对比完成零部件种类、型号识别；
吹扫算法库中存储了各种类、型号的零部件对应的规划了其吹扫路径及时间的子算法；
吹扫专家库用来规划整列车车底的吹扫路径及时间；吹扫专家库根据检测定位单元采集到的位置及图像信息，并通过调用部件标准参数库及吹扫算法库自动生成吹扫整列车车底的程序指令。
2.根据权利要求1所述的地铁车底智能吹扫***，其特征在于：移动吹扫单元包括AGV小车、安装板、蓄电池、吹扫机器人和空压机；AGV小车顶面固定有安装板；蓄电池和空压机分别固定在安装板上，安装板上设置有所述吹扫机器人；空压机、吹扫机器人、控制单元、智能单元和检测定位单元分别与蓄电池电连接；空压机为吹扫机器人提供气源。
3.根据权利要求1所述的地铁车底智能吹扫***，其特征在于：粉尘收集单元包括移载车、吸尘风机、风机罩、空压机和粉尘收集箱；吸尘风机、风机罩、空压机和粉尘收集箱分别安装在移载车上；风机罩靠近车体侧设置为吸尘口，粉尘收集箱设置在风机罩下方并与风机罩接通；吸尘风机设置在粉尘收集箱内一侧，粉尘收集箱另一侧设置有集尘斗，在吸尘风机与集尘斗之间设置有滤芯。
4.根据权利要求3所述的地铁车底智能吹扫***，其特征在于：粉尘收集单元的移载车上设置有吹扫机器人，此处设置的吹扫机器人负责吹扫车体底部两侧；在每个粉尘收集单元上安装一套定位检测单元，用于完成车体底部两侧各部件图像及位置信息的采集。
5.基于权利要求1所述的地铁车底智能吹扫***的吹扫工艺，其特征在于，其步骤如下：
步骤一，将整列车开至吹扫检修工位上方，同时，吹扫***复位，待各项数据正常开启吹扫作业；
步骤二，移动式吹扫单元从列车的一端移动到另一端，此过程中，检测定位单元完成车底各部件图像及位置信息的采集，并传输给智能单元；
步骤三，智能单元根据检测定位单元采集到的信息自动生成吹扫程序指令，并将生成的程序指令传输给控制单元；
步骤四，控制单元接收到智能单元传来的吹扫程序指令；在控制单元作用下控制移动吹扫单元及粉尘收集单元启动，并根据程序指令对吹扫时间及路径的规划返回到初始端；移动吹扫单元和粉尘收集单元返回到初始端并待程序指令运行完成后，吹扫作业完毕。
6.根据权利要求5所述的吹扫工艺，其特征在于：粉尘收集单元上设置吹扫机器人及定位检测单元；
步骤二中，粉尘收集单元上的检测定位单元采集到的车体底部两侧各部件的图像及位置信息传输给智能单元。
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Denomination of invention: An Intelligent Purge System and Technology for Subway Underbody

Effective date of registration: 20230727

Granted publication date: 20230124

Pledgee: China Merchants Bank Limited by Share Ltd. Tangshan branch

Pledgor: TANGSHAN BAICHUAN INTELLIGENT MACHINE Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980049866