一种基于激光雷达建模的洗车机控制方法与流程

本发明涉及洗车机领域，尤其涉及一种基于激光雷达建模的洗车机控制方法。

背景技术：

1、洗车机主要是利用电脑控制毛刷和高压水自动来清洗汽车的一种机器。可分为：自动洗车机、投币洗车机。主要由控制系统、电路、气路、水路和机械结构构成。洗车机有操作简单、美观大方、对车漆损伤小等特点。近年来为汽车服务行业广泛应用。洗车机按其工作方式可分为隧道式和往复式两种。隧道式工作时，洗车机不动，汽车在机器的拖动下，缓慢通过洗车机的工作区域。洗车机按照相应的指令程序达到清洗汽车的工作方式。如隧道式连续洗车机；大型隧道式（无轨电车、大巴、地铁、旅客列车)清洗机。往复式工作时，汽车不动，洗车机按照一定的程序在导轨上往复移动，同时执行洗车指令的工作方式。如龙门往复式洗车机、大（中小）型移动式洗车机等。

2、往复式洗车机因其占地面积小、清洗效率高、自动化程度优等特点，广泛应用于各类汽车清洗场所。现有往复式洗车机的车辆识别与清洗控制方案主要存在以下几种技术路线：固定限位式控制方案，该方案通过在机身特定位置安装机械限位开关或光电传感器，检测车辆的极限边界位置，升降机构和开合机构仅能在预设的几个固定档位之间切换；但是该方案无法感知车辆的真实曲面轮廓，对于不同车型的车顶弧度、引擎盖高度、后备箱落差等特征无法做出差异化响应，清洗效果严重依赖人工预设参数。单点测距式控制方案，部分设备引入红外测距传感器或单线激光测距模块，在机架行进过程中对车身特定点位（如车顶最高点、两侧最宽点）进行逐点测量，据此调节刷组高度或宽度；然而，单点测距仅能获取离散的局部距离信息，无法重建连续的车身曲面，更无法构建完整的整车三维轮廓，刷洗机构在两点之间只能依靠开环运动，仍无法实现真正的曲面随形贴合。分段检测式控制方案，少数方案将车身沿纵向划分为若干区段，在每个区段设置独立的检测传感器，实现分段式的粗略识别，但该方案存在区段内盲区大、段间切换突变明显、多传感器标定复杂等问题，且各执行机构依赖各自的检测信号，缺乏全局统一的数据基准，多机构动作协同性差。

3、综上所述，现有技术中的洗车机识别数据无法有效汇聚为完整模型，不完整的模型无法支撑精准的连续随形控制，无统一模型导致多机构无法协同联动，最终表现为车型适配差、清洗效果一致性差、资源浪费严重。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的车型适配差、清洗效果一致性差、资源浪费严重的缺陷，提供一种基于激光雷达建模的洗车机控制方法。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、本发明提供一种基于激光雷达建模的洗车机控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

4、s1、系统初始化，设备上电标定与激光雷达数据初始化，建立全局坐标系基准及激光雷达标定参数，启动激光雷达数据采集，将执行机构复位至基准位置；

5、s2、数据采集，控制激光雷达与车辆沿车身纵向产生相对位移，激光雷达以设定频率采集车辆极坐标点云数据，并记录每帧点云对应的位置时序信息；

6、s3、坐标转换，将采集到的各激光雷达极坐标点逐点换算，依据各激光雷达的安装标定参数及所述位置时序信息，统一转换至全局坐标系；

7、s4、剖面生成，将转换后归属于不同激光雷达的点云按照预设规则进行分区筛选与合并，生成车辆在当前纵向位置处的横向剖面轮廓；

8、s5、三维模型构建，沿车身纵向堆叠所有横向剖面，经插值拟合生成并固化存储整车三维点云模型；

9、s6、自适应清洗，复用s5步骤中生成的整车三维点云模型，在清洗过程中根据当前纵向位置调取对应的剖面轮廓数据，驱动清洗执行机构自适应跟随车身轮廓运动，完成全工序清洗。

10、较佳地，所述全局坐标系中，x轴对应车身宽度方向，y轴对应车身长度方向且与相对位移方向一致，z轴对应车身高度方向。

11、较佳地，所述激光雷达安装于清洗执行机构的不同位置，所述激光雷达具有独立的x轴安装偏移参数、y轴时序补偿参数及统一的z轴安装基准参数。

12、较佳地，所述s3步骤中，对任意有效点云数据(l，θ)执行局部坐标换算；

13、局部x向坐标 = l×cos(θ)；

14、局部z向坐标 = l×sin(θ)；

15、再依据各激光雷达的x轴偏移量、y轴时序补偿量及z轴安装基准高度进行全局坐标修正，并对转换后的坐标点执行合法性过滤，剔除无效点云。

16、较佳地，所述s4步骤中，不同激光雷达分别对应采集车辆不同横向侧区的点云数据，各激光雷达仅保留其对应侧区范围内的有效点云；

17、对重叠区域内的点云执行去重处理，并对剖面轮廓执行平滑滤波。

18、较佳地，所述s5步骤中整车三维点云模型由单次相对位移扫描建立，建模过程与清洗过程在时序上分离；

19、所述插值拟合包括对相邻剖面间隙进行数据补全。

20、较佳地，所述清洗执行机构包括往复式洗车机和隧道式洗车机；

21、所述往复式洗车机包括行走机架、升降清洗模块和开合清洗模块，所述升降清洗模块和开合清洗模块搭载在行走机架上；

22、所述隧道式洗车机包括输送带、雷达模块、清洗机构和吹风机构，所述输送带上方从左至右依次设置有雷达模块、清洗机构和吹风机构。

23、在本技术方案中，通过清洗执行机构执行对车辆的清洗操作。

24、较佳地，所述行走机架包括支撑架、驱动结构和行走轨道，所述支撑架和驱动结构之间通过行走轨道连接，通过驱动结构驱动支撑架沿行走轨道进行移动；

25、所述升降清洗模块和开合清洗模块搭载在支撑架上，所述支撑架前侧安装有雷达采集机构。

26、在本技术方案中，所述行走机架在预洗、刷洗、风干等全工序中持续复用所述整车三维点云模型，各工序间无需重新执行扫描建模。

27、较佳地，所述升降清洗模块包括升降组件，所述升降组件安装于支撑架处，所述升降组件的输出执行端搭载顶刷组件、顶部喷淋组件和顶部风干组件中的一种或多种；

28、所述开合清洗模块包括开合组件，所述开合组件安装于支撑架处，所述开合组件的输出执行端搭载侧刷组件、侧部喷淋组件和侧部风干组件中的一种或多种。

29、在本技术方案中，通过升降组件驱动顶刷组件、顶部喷淋组件、顶部风干组件随车身顶部轮廓自适应运动；通过开合组件驱动侧刷组件、侧部喷淋组件和侧部风干组件随车身顶部轮廓自适应运动。

30、较佳地，所述清洗机构包括高压水及泡沫组件、小立刷机组件、左右立刷组件、顶刷组件和蜡水喷洒组件，所述小立刷机组件与旋调驱动组件的输出端连接，所述左右立刷组件与调距驱动组件的输出端连接，所述顶刷组件与调高驱动组件的输出端连接；

31、所述吹风机构包括顶吹风组件和侧吹风组件，所述顶吹风组件与吹风调高组件的输出端连接，所述侧吹风组件与调角驱动组件的输出端连接。

32、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

33、本发明的积极进步效果在于：

34、本发明通过多雷达系统化坐标转换、时序精准补偿及高密度采样，实现高精度整车三维建模，可构建高精度整车三维点云模型，采样精度和密度显著优于现有单点测距和分段检测方案，为自适应控制提供了精准的数据基础。

35、基于三维模型驱动的升降机构和开合机构可实现连续无级随形运动，能够自适应匹配轿车、suv、mpv、旅行车等不同车型的车顶曲率和车身宽度变化，无需人工预设参数，全车型自适应通适，真正实现“一机洗万车”。

36、升降清洗模块和开合清洗模块共享同一模型数据源，基于同一y轴位置同步调取对应剖面数据，实现真正意义上的联动协同控制，多机构协同联动，消除了传统方案中多机构各自为政、动作不同步的缺陷。

37、从预洗、泡沫、刷洗到风干的全流程全部复用同一模型数据，各工序间无缝切换，控制逻辑连续一致，全工序覆盖，保证了清洗全过程的稳定性和可靠性。

38、喷淋、泡沫、蜡水等工序可根据车身实际轮廓精准控制喷洒范围、流量和压力，刷洗压力随曲面自适应调节，有效减少水资源、电能和药剂的浪费，资源高效利用，降低运营成本。

39、刷盘可跟随车身凹凸曲面动态贴合，消除清洗盲区，风刀位置随轮廓同步调整，消除风干死角，清洗质量提升，整体清洗效果和效率显著提高。