[发明专利]基于视觉传感器的水下曝气器清洗车

权利要求书

1.一种基于视觉传感器的水下曝气器清洗车，其特征在于：所述水下曝气器清洗车包括可移动小车、用于夹紧曝气器的夹具，和用于清洗曝气器的清洗刷，所述夹具固定在端盖上，所述清洗刷位于端盖的下方，所述夹具与用于带动转盘转动的清洗电机连接，所述端盖与用于带动端盖和夹具上下运动的升降机构；用于视频测量曝气器及其夹具之间偏差的视觉传感器安装在所述端盖上，用于视频测量曝气器位置的视觉传感器安装在所述清洗刷上，两个视觉传感器均与微处理器连接，所述微处理器包括：

图像数据读取模块，用于读取从视觉传感器传过来的视频图像信息；

虚拟外形轮廓定制模块，用于设定与采集的曝气器外形轮廓图像进行比较的标准轮廓；

边缘检测模块，用于对所读取视频图像进行边缘检测处理，得到曝气器外形边缘轮廓；

检测与控制模块，用于将边缘检测模块中所得到的曝气器外形边缘轮廓与虚拟外形轮廓定制模块所定制的虚拟外形轮廓进行比对，计算出偏移量，然后根据所计算出的偏移量，得到小车的移动距离并向小车驱动装置发出移动指令；计算虚拟外形轮廓图像上曝气器直径与曝气器外形轮廓图像上直径的长度比来获得升降机构的下移距离，并向升降机构发出下移指令；当曝气器外形边缘轮廓与虚拟外形轮廓定制模块所定制的虚拟外形轮廓重叠，且清洗刷到达曝气器微孔膜片位置时启动所述清洗电机按照预设的清洗周期工作。

2.如权利要求1所述的基于视觉传感器的水下曝气器清洗车，其特征 在于：所述检测和控制模块中，所述小车的移动距离的计算过程如下：通过计算两条直径的中点之间的距离来获得小车所需要移动的距离ΔX、ΔY，首先移动ΔX、ΔY的距离计算，计算公式由(1)所示，

需要移动ΔX距离，ΔX计算公式由(2)所示，

式中，(x1'，y1')、(x2'，y2')是虚拟外形轮廓图像上直径上的两个点的坐标；(x1，y1)、(x2，y2)是曝气器外形轮廓图像上直径上的两个点的坐标；

将小车移动一个偏移值，使虚拟外形轮廓图像上的中心点与曝气器外形轮廓图像上的中心点重合。

3.如权利要求1或2所述的基于视觉传感器的水下曝气器清洗车，其特征在于：所述检测和控制模块中，所述下移距离的计算过程如下：检测清洗刷到曝气器微孔膜片所需的距离ΔZ，计算内轴所需要的下移距离ΔZ，通过计算虚拟外形轮廓图像上曝气器直径与曝气器外形轮廓图像上直径的长度比来获得内轴的下移距离，首先要计算两者缩放的比例N，计算公式用(3)表示，

式中，N表示虚拟外形轮廓图像上的直径与曝气器外形轮廓图像上直径的长度比，N越大表示内轴离曝气器的曝气器膜片距离越远，反之越近，当N为1时表示清洗刷以准确下移到曝气器的膜片上方；通过下移距离ΔZ标定回归的方式来确定内轴的下移距离ΔZ与缩放的比例 N之间的关系，即ΔZ＝f(N)，从(3)所求得的缩放的比例N根据ΔZ＝f(N)的函数关系得到下方距离ΔZ。

4.如权利要求3所述的基于视觉传感器的水下曝气器清洗车，其特征在于：确定升降机构的下移距离ΔZ与缩放的比例N之间的关系的过程为：采用分别测量清洗刷曝气器的微孔膜片距离为20mm、50mm、100mm、200mm时计算得到不同的N值，然后采用回归的方法计算出下降距离与缩放的比例N之间的关系曲线。

5.如权利要求1或2所述的基于视觉传感器的水下曝气器清洗车，其特征在于：在所述的边缘检测模块中，采用边缘检测算法对所读取视频图像进行加工，得到曝气器外形边缘轮廓。

6.如权利要求1或2所述的基于视觉传感器的水下曝气器清洗车，其特征在于：所述升降机构包括用于可上下移动的内轴和用于带动内轴可上下移动的执行模块，所述内轴可上下滑动地套装在外轴内，所述外轴固定在所述可移动小车的车架上，转轴与所述内轴的内孔螺纹连接，所述转轴与所述执行模块连接。

7.如权利要求1或2所述的基于视觉传感器的水下曝气器清洗车，其特征在于：所述的视觉传感器是模拟式摄像装置。

8.如权利要求1或2所述的基于视觉传感器的水下曝气器清洗车，其特征在于：所述的视觉传感器是数字式摄像装置。