高速护栏板专用翻新一体化控制装置、方法及存储介质与流程

1.本发明涉及机械控制领域，更具体的说是涉及一种高速护栏板专用翻新一体化控制装置、方法及存储介质。


背景技术：

2.高速路两侧的钢护栏经过长时间的风吹雨淋以及部分外部原因，导致一部分出现锈蚀氧化的现象，直接影响到高速路的整体形象和行车安全。如更换护栏初步计算每块护栏成本在500元左右，加上人工和机械费用代价巨大。经过对市场的走访调研并未发现有类似的机械设备可以对护栏板进行翻新，如用人工翻新喷漆成本在45-50元/米，从经济成本方面显然也不可取，况且在高速路面用纯人工作业会增加很大的用工风险。
3.由于护栏露天使用，在潮湿空气、酸雨、碰撞、剐蹭等作用下，护栏表面的涂层在各种因素作用下被破坏、失去光泽、变色等，经过长期使用后，需要对护栏重新进行翻新，翻新方式通常包括将护栏拆除后送回厂家进行清洁、去除锈迹、重新喷漆再运回现场进行安装，也包括现场进行翻新，采用交通锥、水马等隔离出施工区域，现场对护栏进行清洁、去锈、去除原涂层后现场进行喷漆。无论是将护栏送回厂家翻新处理，还是现场人工翻新护栏，都需要耗费大量的人力物力。因此，如何解决上述问题，实现现场自动化翻新是本领域技术人员亟需研究的。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种高速护栏板专用翻新一体化控制方法、系统及存储介质，以实现现场自动化翻新护栏，节省人力物力财力。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种高速护栏板专用翻新一体化控制装置，包括：底盘行走机构、机械臂、驱动电机、激光除锈机构、喷涂机构、智能双目识别系统和操作平台；
7.所述操作平台设置有中央控制器，所述中央控制器分别与所述驱动电机、所述智能双目识别系统和机械臂连接；
8.所述机械臂有多个，分别安装有接驳端口，设置在所述底盘行走机构上；所述接驳端口分别安装激光除锈机构和喷涂机构；
9.所述驱动电机与所述底盘行走机构连接，用于驱动底盘行走机构移动。
10.可选的，所述智能双目识别系统包括mcu控制器、锈蚀传感器、油漆涂层厚度传感器和光学粗糙度传感器；所述mcu控制器分别与所述锈蚀传感器、所述油漆涂层厚度传感器，所述光学粗糙度传感器连接。
11.可选的，所述喷漆机构和所述激光除锈机构分别设置有多角度控制电机。
12.一种高速护栏板专用翻新一体化控制方法，利用任意一项所述的一种高速护栏板专用翻新一体化控制装置，包括以下步骤：
13.获取待喷漆目标的实际状况以及待喷漆目标图像，并对待喷漆目标图像预处理；
14.基于预处理后的喷漆目标图像以及待喷漆目标的实际状况进行数字孪生处理，得到待喷漆目标的重构模型；
15.根据重构模型将待喷漆目标与实际背景分离，得到实际待喷漆目标；
16.结合操作平台发出的操作指令对实际待喷漆目标做除锈及喷漆处理。
17.可选的，对待喷漆目标图像预处理采用基于边缘的区域分割算法先提取边界点，连接每一个边界点得到边界，最后将闭合区域作为分割结果。
18.可选的，搭建边特征栅格识别数学模型，基于边特征栅格位置信息对连通性判断函数进行判断，最终实现对点云数据的区域分割。
19.可选的，对实际待喷漆目标做除锈及喷漆处理，具体包括：计算点云模型法向量上采样点的偏移量，包括除锈和喷漆过程中激光除锈机构和喷涂过程中的位置和方向，通过插值算法将数据点连接起来，形成机械臂的连续空间路径。
20.可选的，根据重构模型将待喷漆目标与实际背景分离，具体包括以下步骤：
21.采用交互式抠图算法将背光图像划分成前景区域和背景区域；
22.采用retinex算法对前景区域中的像素点进行增强；
23.采用clahe算法对背景区域的像素点进行均衡处理；
24.采用多尺度的nlm算法对增强后的前景区域和均衡处理后的背景区域进行降噪；
25.将降噪后的前景区域和背景区域进行加权融合后获得增强降噪后的待喷漆目标图像。
26.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任意一项所述的一种高速护栏板专用翻新一体化控制方法的步骤。
27.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种高速护栏板专用翻新一体化控制装置、方法及存储介质，可以实现按照不同的待喷漆目标生成喷漆作业路径，并按照喷漆作业路径控制自动喷枪系统进行自动喷漆，无需人工作业，提高喷漆效率。
附图说明
28.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。
29.图1为本发明的结构示意图；
30.图2为本发明的流程示意图。
具体实施方式
31.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。
32.本发明实施例公开了一种高速护栏板专用翻新一体化控制装置，如图1所示，包括：底盘行走机构、机械臂、驱动电机、激光除锈机构、喷涂机构、智能双目识别系统和操作
平台；
33.操作平台设置有中央控制器，中央控制器分别与驱动电机、智能双目识别系统和机械臂连接；
34.机械臂有多个，分别安装有接驳端口，设置在底盘行走机构上；接驳端口分别安装激光除锈机构和喷涂机构；
35.驱动电机与底盘行走机构连接，用于驱动底盘行走机构移动。
36.具体的，激光除锈设备激光部分最大扫描宽度为30cm，而护栏板的展开面为50cm，因此需两台激光设备配合工作。两台激光设备需要安装一台气泵，对激光枪头进行保护清洁处理，以免因灰尘或者飞出的雾化油漆遮挡镜头影响激光效果。
37.其中，喷涂机构对油漆进行加压处理后喷涂到护栏表面形成抗氧化保护层。
38.在本发明中还安装有风冷装置，对设备内部进行降温，使激光设备和喷涂设备可以更好的工作。
39.因为激光除锈设备对行走速度较为苛刻，最大行走速度不得超过1-2m/min，因此行走需分为正常行走和工作状态行走两部分，分别采用两套驱动装置。正常行走，速度大概为20-30km/h。工作部分行走，速度为1-2m/min。
40.设计安装工作平台，该平台分为三部分：激光除锈、喷漆部分和机头部分。激光除锈部分将两个激光枪上下错位排列，设置手动调整旋轮，方便手动调整枪头的间距。另外一部分为喷漆部分，因为喷涂机的工作效率较高，需要快速的从板面经过才能达到喷漆效果，这又与激光除锈产生强烈矛盾，因此单独设立行走轨道，安装步进电机和滚珠丝杠，使喷枪可以快速的行走，当激光除锈部分行走了80cm-100cm后喷涂机启动，快速行进80cm-100cm后，后退复位，等待下一轮的喷漆时间。这一设计彻底解决了激光除锈和喷漆之间的行走矛盾，完善了设计方案。喷涂机的喷头采用三喷头多角度同时工作，喷漆扇面为120
°
，更好适应护栏板双曲面，使之不同角度都能将油漆均匀的喷涂到板面。机头部分分为上下感应和左右感应，因为高速安装的护栏高低左右误差较大，另外会有弯道部分，而本实施例的设备最大误差距离不得大于5cm-6cm，因此单独设计了较为皮实耐用的机械探针。探针前部为滑轮，跟随底盘的行走而行走，探针后部分别设计了上下和左右滑轨，无论是护栏距设备的远近和高低通过机械组件都会反馈到探针的后部，第一时间被安装在后部的传感器捕捉到，并反馈到设备的控制电脑，由电脑发出指令控制设备的上下步进电机或者左右步进电机工作，通过电机的正反转来带动丝杠及时调整工作平台的高低和左右。
41.智能双目识别系统包括mcu控制器、锈蚀传感器、油漆涂层厚度传感器和光学粗糙度传感器；mcu控制器分别与锈蚀传感器、油漆涂层厚度传感器，光学粗糙度传感器连接。
42.喷漆机构和激光除锈机构分别设置有多角度控制电机。
43.本实施例还公开了一种高速护栏板专用翻新一体化控制方法，利用任意一项的一种高速护栏板专用翻新一体化控制装置，如图2所示，包括以下步骤：
44.获取待喷漆目标的实际状况以及待喷漆目标图像，并对待喷漆目标图像预处理；
45.基于预处理后的喷漆目标图像以及待喷漆目标的实际状况进行数字孪生处理，得到待喷漆目标的重构模型；
46.根据重构模型将待喷漆目标与实际背景分离，得到实际待喷漆目标；
47.结合操作平台发出的操作指令对实际待喷漆目标做除锈及喷漆处理。
48.可选的，对待喷漆目标图像预处理采用基于边缘的区域分割算法先提取边界点，连接每一个边界点得到边界，最后将闭合区域作为分割结果。
49.可选的，搭建边特征栅格识别数学模型，基于边特征栅格位置信息对连通性判断函数进行判断，最终实现对点云数据的区域分割。
50.可选的，对实际待喷漆目标做除锈及喷漆处理，具体包括：计算点云模型法向量上采样点的偏移量，包括除锈和喷漆过程中激光除锈机构和喷涂过程中的位置和方向，通过插值算法将数据点连接起来，形成机械臂的连续空间路径。
51.可选的，根据重构模型将待喷漆目标与实际背景分离，具体包括以下步骤：
52.采用交互式抠图算法将背光图像划分成前景区域和背景区域；
53.采用retinex算法对前景区域中的像素点进行增强；
54.采用clahe算法对背景区域的像素点进行均衡处理；
55.采用多尺度的nlm算法对增强后的前景区域和均衡处理后的背景区域进行降噪；
56.将降噪后的前景区域和背景区域进行加权融合后获得增强降噪后的待喷漆目标图像。
57.本实施例最后公开了一种计算机存储介质，计算机存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现任意一项的一种高速护栏板专用翻新一体化控制方法的步骤。
58.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
59.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种高速护栏板专用翻新一体化控制装置，其特征在于，包括：底盘行走机构、机械臂、驱动电机、激光除锈机构、喷涂机构、智能双目识别系统和操作平台；所述操作平台设置有中央控制器，所述中央控制器分别与所述驱动电机、所述智能双目识别系统和机械臂连接；所述机械臂有多个，分别安装有接驳端口，设置在所述底盘行走机构上；所述接驳端口分别安装激光除锈机构和喷涂机构；所述驱动电机与所述底盘行走机构连接，用于驱动底盘行走机构移动。2.根据权利要求1所述的一种高速护栏板专用翻新一体化控制装置，其特征在于，所述智能双目识别系统包括mcu控制器、锈蚀传感器、油漆涂层厚度传感器和光学粗糙度传感器；所述mcu控制器分别与所述锈蚀传感器、所述油漆涂层厚度传感器，所述光学粗糙度传感器连接。3.根据权利要求1所述的一种高速护栏板专用翻新一体化控制装置，其特征在于，所述喷漆机构和所述激光除锈机构分别设置有多角度控制电机。4.一种高速护栏板专用翻新一体化控制方法，利用权利要求1-3任意一项所述的一种高速护栏板专用翻新一体化控制装置，其特征在于，包括以下步骤：获取待喷漆目标的实际状况以及待喷漆目标图像，并对待喷漆目标图像预处理；基于预处理后的喷漆目标图像以及待喷漆目标的实际状况进行数字孪生处理，得到待喷漆目标的重构模型；根据重构模型将待喷漆目标与实际背景分离，得到实际待喷漆目标；结合操作平台发出的操作指令对实际待喷漆目标做除锈及喷漆处理。5.根据权利要求4所述的一种高速护栏板专用翻新一体化控制方法，其特征在于，对待喷漆目标图像预处理采用基于边缘的区域分割算法先提取边界点，连接每一个边界点得到边界，最后将闭合区域作为分割结果。6.根据权利要求5所述的一种高速护栏板专用翻新一体化控制方法，其特征在于，搭建边特征栅格识别数学模型，基于边特征栅格位置信息对连通性判断函数进行判断，最终实现对点云数据的区域分割。7.根据权利要求4所述的一种高速护栏板专用翻新一体化控制方法，其特征在于，对实际待喷漆目标做除锈及喷漆处理，具体包括：计算点云模型法向量上采样点的偏移量，包括除锈和喷漆过程中激光除锈机构和喷涂过程中的位置和方向，通过插值算法将数据点连接起来，形成机械臂的连续空间路径。8.根据权利要求4所述的一种高速护栏板专用翻新一体化控制方法，其特征在于，根据重构模型将待喷漆目标与实际背景分离，具体包括以下步骤：采用交互式抠图算法将背光图像划分成前景区域和背景区域；采用retinex算法对前景区域中的像素点进行增强；采用clahe算法对背景区域的像素点进行均衡处理；采用多尺度的nlm算法对增强后的前景区域和均衡处理后的背景区域进行降噪；将降噪后的前景区域和背景区域进行加权融合后获得增强降噪后的待喷漆目标图像。9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求4-8中任意一项所述的一种高速护栏板专用翻
新一体化控制方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种高速护栏板专用翻新一体化控制装置、方法及存储介质，涉及机械控制领域。本发明中的控制装置包括：底盘行走机构、机械臂、驱动电机、激光除锈机构、喷涂机构、智能双目识别系统和操作平台；所述操作平台设置有中央控制器，所述中央控制器分别与所述驱动电机、所述智能双目识别系统和机械臂连接；所述机械臂有多个，分别安装有接驳端口，设置在所述底盘行走机构上；所述接驳端口分别安装激光除锈机构和喷涂机构；所述驱动电机与所述底盘行走机构连接，用于驱动底盘行走机构移动。本发明可以实现按照不同的待喷漆目标生成喷漆作业路径，并按照喷漆作业路径控制自动喷枪系统进行自动喷漆，无需人工作业，提高喷漆效率。率。率。


技术研发人员：赵健 康建 蒋明敏 刘卫明 袁立强 苗岳 朱秀亮 韩志博 高子珩 苏奕铭 杨健
受保护的技术使用者：河北保津高速公路有限公司
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/9/5