CN113758574A - 一种扫雪机喷雪***物检测装置 - Google Patents

一种扫雪机喷雪***物检测装置 Download PDF

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CN113758574A CN202111037882.5A CN202111037882A CN113758574A CN 113758574 A CN113758574 A CN 113758574A CN 202111037882 A CN202111037882 A CN 202111037882A CN 113758574 A CN113758574 A CN 113758574A
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钟健
吕忠建
李鑫
张文兵
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    • G01J5/0022Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiation of moving bodies
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Abstract

本发明提供一种扫雪机喷雪***物检测装置,包括同轴分布的上转向杆和下转向杆、安装于上转向杆和下转向杆之间的活体检测模块、套装于下转向杆外部的固定杆、驱动喷雪口与活体检测模块同步转动的同步转向机构、电源模块和通讯模块;活体检测模块设有用以采集活物的图像和体温数据的红外成像镜头以及与红外成像镜头通讯连接的数据处理模块。本申请实现了喷雪口与活体检测模块的同步旋转,并且基于红外成像原理,同时定位并采集喷雪口前端检测区域内的图像及温度信息,由此精准识别出人体、动物、家禽等活物,并自主提前结束喷雪作业,相较于传统目视检测,极大地提高了喷雪口喷雪作业的安全性。

Description

一种扫雪机喷雪***物检测装置
技术领域
本发明涉及扫雪设备技术领域,更具体地说,涉及一种扫雪机喷雪***物检测装置。
背景技术
目前,市场上的智能扫雪机或者非智能的扫雪机,大部分为人工驾驶或者手推式前进。在基于人操作的设备上,通过目视实时监控扫雪车的行进方向及喷雪方向,从而判断出喷雪口方向上是否有人或者小动物,进而控制扫雪机喷雪或者关闭机器等操作,其安全性完全依赖于人,由于人存在疲劳或者注意力分散等原因,不能实时监测喷雪口前方动态,误判率高,且存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明提供一种扫雪机喷雪***物检测装置,有效地解决了上述技术问题。
本发明提供一种扫雪机喷雪***物检测装置,包括同轴分布的上转向杆和下转向杆、安装于所述上转向杆和所述下转向杆之间的活体检测模块,以及套装于所述下转向杆外部且固定于所述机器主体的固定杆;所述活体检测模块设有用以采集活物的图像和体温数据的红外成像镜头以及与所述红外成像镜头通讯连接用以识别活物的数据处理模块;还包括:
同步转向机构,用以连接和驱动喷雪口与所述下转向杆、以使喷雪口与所述下转向杆上的所述活体检测模块同步转动;
电源模块,用以向所述活体检测模块和所述同步转向机构供电;
通讯模块,用以通讯连接主控器与所述活体检测模块和所述同步转向机构。
优选的,所述同步转向机构包括安装于喷雪口底部的喷雪口传动齿轮、安装于所述下转向杆底部的转向杆传动齿轮、用以与所述喷雪口传动齿轮及所述所述转向杆传动齿轮相啮合的电机传动齿轮以及用以驱动所述电机传动齿轮转动的转向电机;还包括用以实现所述活体检测模块与喷雪口的角度转向定位的转向角度装置。
优选的,所述转向角度装置包括PCB线路板和焊接于所述PCB线路板上的预置点传感器,所述预置点传感器基于分时控制算法实现所述活体检测模块与喷雪口的角度转向定位。
优选的,所述预置点传感器为三个,分别安装于机器主体正向的-135°、 0°和135°。
优选的,所述预置点传感器具体为霍尔传感器或者光敏开关。
优选的,所述活体检测模块包括外罩和与所述外罩的底部固定连接的托板,所述外罩的顶部中心设有用以与所述上转向杆相扣合连接的扣接凸起,所述托板的底部中心设有用以与所述下转向杆相套接的套筒,所述外罩与所述托板形成用以容纳所述红外成像镜头和所述数据处理模块的安装腔。
优选的,所述活体检测模块的高度高于喷雪口,且所述活体检测模块距离地面高度大于50cm且小于70cm。
优选的,所述数据处理模块基于图像分割算法、图像温度结合方法识别活体;或者所述数据处理模块基于cmos图像AI方法识别活体。
优选的,所述通讯模块具体为UART串口。
本发明所提供的扫雪机喷雪***物检测装置,相较于传统目视识别,通过同步转向机构连接驱动喷雪口与活体检测模块,保持活体检测模块与喷雪口旋转的同步性,采用红外成像技术,采集喷雪口前端检测区域内活体的图像及温度,从而更加准确地定位识别出活物,提前预见喷雪口是否存在活物,由此可以自主地提前结束喷雪作业,防止喷雪口喷出的雪或者地面杂物(小石头等) 砸到人或者动物,使扫雪机的应用更加安全,极大地提高了喷雪口喷雪作业的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施例所提供的扫雪机喷雪***物检测装置的结构示意图;
图2为图1的局部剖视图;
图3为本发明具体实施例所提供的扫雪机喷雪***物检测装置的同步转向机构的工作原理图。
其中,1-上转向杆、2-活体检测模块、3-下转向杆、4-固定杆、5-同步转向机构、6-喷雪口;
21-红外成像镜头、22-数据处理模块、23-外罩、24-托板、51-转向电机、 52-喷雪口传动齿轮、53-电机传动齿轮、54-转向杆传动齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参考图1至图3,图1为本发明具体实施例所提供的扫雪机喷雪***物检测装置的结构示意图;图2为图1的局部剖视图;图3为本发明具体实施例所提供的扫雪机喷雪***物检测装置的同步转向机构的工作原理图。
本发明提供一种扫雪机喷雪***物检测装置,主要包括上转向杆1、活体检测模块2、下转向杆3、固定杆4、同步转向机构5、电源模块和通讯模块。
上转向杆1和下转向杆3同轴分布,上转向杆1和下转向杆3分别安装在活体检测模块2的顶部及底部。下转向杆3上套装固定杆4,该固定杆4为空心套管,其内径大于下转向杆3的外径,固定杆4与下转向杆3之间设有轴承,能够支持下转向杆3相对于固定杆4周向旋转。此外,固定杆4还用以防护下转向杆3,防止下转向杆3外露以及外部灰尘等异物落入。
活体检测模块2设有红外成像镜头21和数据处理模块22,红外成像镜头 21能通过旋钮调整设置校准距离。红外成像镜头21的检测方位与喷雪口6的喷雪方位一致,其利用红外成像技术按照预设程序实时采集活物的图像和体温数据,采集的数据传输至数据处理模块22,将获取的数据进行识别算法运算,从而判断出活物。数据处理模块22与通讯模块通讯连接,检测出检测区域内存在活物出现时,即向主控器发送信号,由主控器停止扫雪机运行。
本申请应用在军工等领域中广泛运用的红外成像技术,通过视频图像算法加红外测温感应元件去估算出活物(人或者小动物),采用红外感应元件的图像算法技术,其误判率低,抗干扰能力强,提高了活体检测的精准度。此外,采用cmos图像的AI方法同样可以实现活体识别的作用。
本申请还包括同步转向机构5、电源模块和通讯模块,同步转向机构5用以连接和驱动喷雪口6与下转向杆3及活体检测模块2,在同步转向机构5的驱动力作用下,实现喷雪口6与活体检测模块2的同步转动。
电源模块具体可以为DC电池包或者主控板DCDC电源,与活体检测模块2和同步转向机构5通过线缆连接,向其供电。通讯模块通过信号线通讯连接主控器与活体检测模块2和同步转向机构5,传输测量数据。
本发明采用活体检测模块2与喷雪口6同步转动的方案,保持与喷雪口6 同向且运动一致,并采用红外成像探测原理,通过特定的活体检测装置,进行图像采集,并且通过图像分析算法与温度融合,神经网络算法,再加滤波等控制策略,识别出具体的活物(人或者小动物),从而提示并控制喷雪口6的启停,防止误伤人或者小动物,增加了扫雪机的安全性和可靠性,提高活体检测的识别度。
在一种具体实施例中,同步转向机构5包括喷雪口传动齿轮52、转向杆传动齿轮54、电机传动齿轮53和转向电机51。喷雪口传动齿轮52安装于喷雪口6的底部,转向杆传动齿轮54安装于下转向杆3的底部,电机传动齿轮 53安装于转向电机51的输出轴,并与喷雪口传动齿轮52及转向杆传动齿轮 54相啮合。
转向电机51向电机传动齿轮53提供旋转驱动力,由此带动喷雪口传动齿轮52和转向杆传动齿轮54转动。通过转向电机51转速设定和齿数选择,保持活体检测模块2与喷雪口6同步转动。同步转向机构5还设有转向角度装置,通过转向角度装置进行活体检测模块2与喷雪口6的角度转向定位。
也就是说,活体检测模块2与喷雪口6通过电机齿轮组实现联动。但是联动方式不仅限于齿轮传动,例如还可以为带传动或者链传动。驱动方式也不仅限于电机驱动,例如可以为液压缸等直线驱动。
可以理解的是,为便于检测,活体检测模块2的高度应高于喷雪口6,也即设置在喷雪口6的正上方。优选的,活体检测模块2距离地面的高度大于 50cm且小于70cm。经试验表明,位于该位置范围内的活体检测模块2,其可最大范围覆盖喷雪口6的喷雪区域,实现喷雪区域检测的全覆盖。
具体地,转向角度装置包括PCB线路板和预置点传感器,PCB线路板的板材为FR4,预置点传感器焊接在PCB线路板上,预置点传感器基于分时控制算法实现活体检测模块2与喷雪口6的角度转向定位,分时控制算法通过测量活体检测模块2从0°到180°需要的时间进行运算进行转向角度控制。
优选的,预置点传感器具体为霍尔传感器或者光敏开关。预置点传感器优选为三个且分别安装于机器主体正向的-135°、0°和135°位置。
上述活体检测模块2包括外罩23和托板24,托板24与外罩23的底部通过螺栓固定连接,两者可以为螺栓连接或者焊接。外罩23的顶部中心设有扣接凸起,托板24的底部中心设有套筒,扣接凸起用以与上转向杆1相扣合连接,套筒用以与下转向杆3相套接。外罩23为壳体结构,外罩23与托板24 形成安装腔,红外成像镜头21和数据处理模块22设置于安装腔之内。
本申请中的数据处理模块22基于图像分割算法、图像温度结合方法来识别活体,综合判断实现人体、宠物和家禽等的分类识别。本申请中的识别算法并不限于此,例如,数据处理模块22可以基于cmos图像AI方法识别活体。但相较于AI法识别,红外感应元件的图像算法的活体检测识别度更高。
本申请的通讯模块优选但不限于UART串口,通过UART串口实现与主机的通讯连接。
综上所述,本申请将红外成像技术应用于智能扫雪机上,实现活体检测。由齿轮组驱动喷雪口6与活体检测模块2同步转动,活体检测模块2同步实时监控喷雪口6方向上的活物,经过对采集到的数据滤波比对分析,一旦检测条件符合预设,则立即通知主控器对喷雪口6进行换向或者停止喷雪,极大地提高机器运行的安全性,一定程度上杜绝了安全隐患的发生。
以上对本发明所提供的扫雪机喷雪***物检测装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种扫雪机喷雪***物检测装置,其特征在于,包括同轴分布的上转向杆(1)和下转向杆(3)、安装于所述上转向杆(1)和所述下转向杆(3)之间的活体检测模块(2),以及套装于所述下转向杆(3)外部且固定于所述机器主体的固定杆(4);所述活体检测模块(2)设有用以采集活物的图像和体温数据的红外成像镜头(21)以及与所述红外成像镜头(21)通讯连接用以识别活物的数据处理模块(22);还包括:
同步转向机构(5),用以连接和驱动喷雪口(6)与所述下转向杆(3)、以使喷雪口(6)与所述下转向杆(3)上的所述活体检测模块(2)同步转动;
电源模块,用以向所述活体检测模块(2)和所述同步转向机构(5)供电;
通讯模块,用以通讯连接主控器与所述活体检测模块(2)和所述同步转向机构(5)。
2.根据权利要求1所述的扫雪机喷雪***物检测装置,其特征在于,所述同步转向机构(5)包括安装于喷雪口(6)底部的喷雪口传动齿轮(52)、安装于所述下转向杆(3)底部的转向杆传动齿轮(54)、用以与所述喷雪口传动齿轮(52)及所述所述转向杆传动齿轮(54)相啮合的电机传动齿轮(53)以及用以驱动所述电机传动齿轮(53)转动的转向电机(51);还包括用以实现所述活体检测模块(2)与喷雪口(6)的角度转向定位的转向角度装置。
3.根据权利要求1所述的扫雪机喷雪***物检测装置,其特征在于,所述转向角度装置包括PCB线路板和焊接于所述PCB线路板上的预置点传感器,所述预置点传感器基于分时控制算法实现所述活体检测模块(2)与喷雪口(6)的角度转向定位。
4.根据权利要求3所述的扫雪机喷雪***物检测装置,其特征在于,所述预置点传感器为三个,分别安装于机器主体正向的-135°、0°和135°。
5.根据权利要求4所述的扫雪机喷雪***物检测装置,其特征在于,所述预置点传感器具体为霍尔传感器或者光敏开关。
6.根据权利要求1所述的扫雪机喷雪***物检测装置,其特征在于,所述活体检测模块(2)包括外罩(23)和与所述外罩(23)的底部固定连接的托板(24),所述外罩(23)的顶部中心设有用以与所述上转向杆(1)相扣合连接的扣接凸起,所述托板(24)的底部中心设有用以与所述下转向杆(3)相套接的套筒,所述外罩(23)与所述托板(24)形成用以容纳所述红外成像镜头(21)和所述数据处理模块(22)的安装腔。
7.根据权利要求1所述的扫雪机喷雪***物检测装置,其特征在于,所述活体检测模块(2)的高度高于喷雪口(6),且所述活体检测模块(2)距离地面高度大于50cm且小于70cm。
8.根据权利要求1所述的扫雪机喷雪***物检测装置,其特征在于,所述数据处理模块(22)基于图像分割算法、图像温度结合方法识别活体;或者所述数据处理模块(22)基于cmos图像AI方法识别活体。
9.根据权利要求1所述的扫雪机喷雪***物检测装置,其特征在于,所述通讯模块具体为UART串口。
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