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一种带巡检功能的光伏清扫机器人及光伏组件检测方法

申请号 CN202410186891.8 申请日 2024-02-20 公开(公告)号 CN117895886A 公开(公告)日 2024-04-16
申请人 上海织光智能科技有限公司; 发明人 金知涛;
摘要 本 发明 提供了一种带巡检功能的光伏清扫 机器人 及光伏组件检测方法,其特征在于,所述光伏清扫机器人包括移动底盘、清扫装置、检测装置和控制系统;移动底盘包括本体、驱动装置和 履带 传动装置;检测装置包括相机模组和相机罩壳;控制系统包括天线、处理器和储存器;本发明可实时对光伏组件进行检测,检测的内容包括但不限于光伏组件上的异物、光伏组件的开裂、部分零件的松动或脱落,并实时将检测结果传输至包括手机、平板、电脑在内的后台端,通知人员进行复检和维修;在执行巡检任务时,控制系统可随时控制清扫装置或检测装置开始或停止工作,从而选择以检测为主、以清扫为主或检测和清扫同步的工作模式。
权利要求

1.一种带巡检功能的光伏清扫机器人及光伏组件检测方法,其特征在于,所述光伏清扫机器人包括移动底盘、清扫装置、检测装置和控制系统;
所述移动底盘包括本体、驱动装置和履带传动装置;
所述检测装置包括相机模组和相机罩壳;
所述控制系统包括天线、处理器和储存器;
所述驱动装置安装于所述本体上,所述履带传动装置设置于所述本体两侧,所述履带传动装置与所述驱动装置传动连接,所述清扫装置安装于所述本体一侧,所述相机罩壳与所述本体固定连接,所述相机模组设置于所述相机罩壳内,所述天线固定于所述本体上并与所述处理器电连接,所述处理器分别与所述驱动装置、所述清扫装置和所述相机模组电连接。
2.根据权利要求1所述的带巡检功能的光伏清扫机器人,其特征在于,所述检测装置还包括镜片;
所述镜片将所述相机罩壳分隔成模组腔体和视野腔体;
所述相机模组安装于所述模组腔体内。
3.根据权利要求1所述的带巡检功能的光伏清扫机器人,其特征在于,所示检测装置还包括光源和条刷;
所述光源安装于所述相机罩壳上方,所述条刷安装于所述相机罩壳的底部四周。
4.根据权利要求1所述的带巡检功能的光伏清扫机器人,其特征在于,所述本体包括上盖和下壳体;
所述上盖与所述下壳体扣合安装,所述上盖与所述下壳体之间设置有第一密封结构;
所述下壳体底部设置有通孔。
5.据权利要求4所述的带巡检功能的光伏清扫机器人,其特征在于,所述相机罩壳通过所述通孔与所述下壳体连接,所述相机罩壳与所述下壳体之间设置有第二密封结构。
6.据权利要求1所述的带巡检功能的光伏清扫机器人,其特征在于,所述驱动装置数量为2,所述本体两侧的两个所述履带传动装置分别受两个所述驱动装置独立控制。
7.据权利要求1所述的带巡检功能的光伏清扫机器人,其特征在于,所述清扫装置包括机架、清扫驱动装置和毛刷;
所述机架固定于所述移动底盘一侧,所述清扫驱动装置固定于所述机架上,所述毛刷两侧分别连接所述机架和所述清扫驱动装置。
8.一种光伏组件检测方法,其特征在于,使用如权利要求1‑7任一所述的带巡检功能的光伏清扫机器人,包括步骤如下:
信息预存:控制系统获取运动路径和检测目标点相对于光伏组件阵列的坐标位置信息并预设在所述储存器内;
初始图片拍摄:控制系统控制光伏清扫机器人沿预设在所述储存器内的运动路径进行移动,控制系统控制相机模组获取各检测目标点的初始图像,所述相机模组获取的初始图像通过处理器预处理后预设储存在所述储存器内;
获取实时图像:光伏清扫机器人执行检测作业任务时,控制系统控制相机模组获取运动路径上检测目标点的实时图像;
图像处理:处理器根据位置坐标匹配初始图像与实时图像,并对初始图像的初始特征和实时图像的实时特征进行对比;弱初始特征和实时特征不匹配,处理器通过天线上传实时图像及相机模组的坐标位置信息至后台端。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述光伏清扫机器人沿运动路径移动时,控制系统根据需求控制所述清扫装置和所述检测装置独立或协同工作。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,实时特征与初始特征的不匹配的情况包括:实时特征相对于初始特征的位置变化、初始特征在实时图像中消失、实时图像中新增的实时特征、实时特征相对于初始特征的大小变化、实时特征相对于初始特征的形状变化。

说明书全文

一种带巡检功能的光伏清扫机器人及光伏组件检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光伏组件清洁技术领域,特别涉及一种带巡检功能的光伏清扫机器人及光伏组件检测方法。

背景技术

[0002] 太阳能电池板是光伏发电系统的核心部件,太阳能电池板的性能直接影响了整个发电系统的发电效率,由太阳能电池板组成的光伏组件的高效率运行对整个光伏发电系统
来说具有重大意义。由于长时间的运行,电池板上不可避免的会堆积灰尘、粪等异物,而这些异物会引起光伏面板热斑的产生,这样会造成光伏组件的损坏、发电效率降低等情况,另外,光伏组件的长时间运行会造成固件的松动、组件移位等情况,严重的还会引起严重的安全事故。
[0003] 目前,市面上的清扫机器人只有清扫功能,部分企业或机构为了监控光伏发电系统的情况,为光伏发电系统配置了监控摄像头,然而,这种监控摄像头基本只能来监控周边环境,而无法对光伏组件上的情况进行细微的检测。
[0004] 现有技术中有采用无人机对光伏组件进行清洁检测的,但这种方法一来清晰度不高,小面积的异物及紧固件细微的松动很难被检测到,而且,很多电站处在禁飞区,因此,无人机检测存在一定的局限性。

发明内容

[0005] 为了解决上述技术问题,本发明中披露了一种带巡检功能的光伏清扫机器人及光伏组件检测方法,本发明的技术方案是这样实施的:
[0006] 本发明的目的之一是提供一种带巡检功能的光伏清扫机器人。
[0007] 所述带巡检功能的光伏清扫机器人光伏清扫机器人包括移动底盘、清扫装置、检测装置和控制系统;
[0008] 所述移动底盘包括本体、驱动装置和履带传动装置;
[0009] 所述检测装置包括相机模组和相机罩壳;
[0010] 所述控制系统包括天线、处理器和储存器;
[0011] 所述驱动装置安装于所述本体上,所述履带传动装置与所述驱动装置传动连接,所述清扫装置安装于所述本体一侧,所述相机罩壳与所述本体固定连接,所述相机模组设
置于所述相机罩壳内,所述天线固定于所述本体上并与所述处理器电连接,所述处理器分
别与所述驱动装置、所述清扫装置和所述相机模组电连接。
[0012] 优选地,所述检测装置还包括镜片;
[0013] 所述镜片将所述相机罩壳分隔成模组腔体和视野腔体;
[0014] 所述相机模组安装于所述模组腔体内。
[0015] 优选地,所示检测装置还包括光源和条刷;
[0016] 所述光源安装于所述相机罩壳上方,所述条刷安装于所述相机罩壳的底部四周。
[0017] 优选地,所述本体包括上盖和下壳体;
[0018] 所述上盖与所述下壳体扣合安装,所述上盖与所述下壳体之间设置有第一密封结构;
[0019] 所述下壳体底部设置有通孔。
[0020] 优选地,所述相机罩壳通过所述通孔与所述下壳体连接,所述相机罩壳与所述下壳体之间设置有第二密封结构;
[0021] 优选地,所述驱动装置数量为2,所述本体两侧的两个所述履带传动装置分别受两个所述驱动装置独立控制。
[0022] 优选地,所述清扫装置包括机架、清扫驱动装置和毛刷;
[0023] 所述机架固定于所述移动底盘一侧,所述清扫驱动装置固定于所述机架上,所述毛刷两侧分别连接所述机架和所述清扫驱动装置。
[0024] 优选地,还包括电池,所述电池安装于所述本体内部并为所述驱动装置、所述履带传动装置、所述控制系统、所述清扫装置和所述检测装置供能。
[0025] 本发明的第二个目的是提供一种使用上述带巡检功能的光伏清扫机器人进行光伏组件检测的检测方法。所述检测方法包括步骤如下:
[0026] 信息预存:控制系统获取运动路径和检测目标点相对于光伏组件阵列的坐标位置信息并预设在所述储存器内;
[0027] 初始图片拍摄:控制系统控制光伏清扫机器人沿预设在所述储存器内的运动路径进行移动,控制系统控制相机模组获取各检测目标点的初始图像,所述相机模组获取的初
始图像通过处理器预处理后预设储存在所述储存器内;
[0028] 获取实时图像:光伏清扫机器人执行检测作业任务时,控制系统控制相机模组获取运动路径上检测目标点的实时图像;
[0029] 图像处理:处理器根据位置坐标匹配初始图像与实时图像,并对初始图像的初始特征和实时图像的实时特征进行对比;弱初始特征和实时特征不匹配,处理器通过天线上
传实时图像及相机模组的坐标位置信息至后台端。
[0030] 优选地,所述光伏清扫机器人沿运动路径移动时,控制系统根据需求控制所述清扫装置和所述检测装置独立或协同工作。
[0031] 优选地,初始特征和实时特征的不匹配的情况包括:实时特征相对于初始特征的位置变化、初始特征在实时图像中消失、实时图像中新增的实时特征、实时特征相对于初始特征的大小变化、实时特征相对于初始特征的形状变化。
[0032] 本发明可实时对光伏组件进行检测,检测的内容包括但不限于光伏组件上的异物、光伏组件的开裂、部分零件的松动或脱落,并实时将检测结果传输至包括手机、平板、电脑在内的后台端,通知人员进行复检和维修;在执行巡检任务时,控制系统可随时控制清扫装置停止工作,以检测为主,提高检测效率;在对光伏组件进行清扫作业时,可以由控制系统控制检测装置停止工作,提高清扫效率;也可以由控制系统控制清扫装置和检测装置同
时工作,实现检测和清扫的同步进行。
附图说明
[0033] 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
发明的一种实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034] 其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是,下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向,词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0035] 图1为一种带巡检功能的光伏清扫机器人实施例的结构示意图,图1作为最能说明本发明的附图,也被用于本发明的摘要附图;
[0036] 图2为一种带巡检功能的光伏清扫机器人实施例中本体的结构示意图;
[0037] 图3为一种带巡检功能的光伏清扫机器人实施例中检测装置的结构示意图;
[0038] 图4为一种带巡检功能的光伏清扫机器人实施例中检测装置的剖面示意图;
[0039] 图5为一种带巡检功能的光伏清扫机器人实施例中相机罩壳的剖面示意图;
[0040] 图6为一种带巡检功能的光伏清扫机器人实施例的作业路线示意图;
[0041] 图7为初始特征与实时特征位置变化示意图;
[0042] 图8为初始特征与在实时图像中消失的示意图;
[0043] 图9为实时图像中新增实时特征的示意图;
[0044] 图10为初始特征与实时特征大小变化示意图;
[0045] 图11为初始特征与实时特征形状变化示意图。
[0046] 在上述附图中,各图号标记分别表示:
[0047] 1‑移动底盘;
[0048] 11‑本体;
[0049] 111‑上盖;112‑下壳体;1121‑通孔;113‑第一密封结构;
[0050] 12‑驱动装置;
[0051] 13‑履带传动装置;
[0052] 2‑清扫装置;
[0053] 21‑机架;
[0054] 22‑清扫驱动装置;
[0055] 23‑毛刷;
[0056] 3‑检测装置;
[0057] 31‑相机模组;
[0058] 32‑相机罩壳;
[0059] 321‑模组腔体;322‑视野腔体;
[0060] 33‑镜片;
[0061] 34‑光源;
[0062] 35‑条刷;
[0063] 36‑第二密封结构;
[0064] 4‑控制系统;
[0065] 41‑天线;
[0066] 42‑处理器;
[0067] 43‑储存器;
[0068] 5‑电池;
[0069] 6‑光伏清扫机器人;
[0070] 7‑初始图像;
[0071] 71‑初始特征;
[0072] 8‑实时图像;
[0073] 81‑实时特征;
[0074] 9‑运动路径;
[0075] 10‑检测目标点;
[0076] 11‑光伏组件阵列。

具体实施方式

[0077] 下面将结合本发明实施例及其附图,对本发明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作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。
[0078] 实施例
[0079] 在一种具体的实施例中,如图1‑图5所示,一种光伏清扫机器人6,该机器人带有巡检功能,包括移动底盘1、清扫装置2、检测装置3、控制系统4和电池5。
[0080] 移动底盘1包括本体11、驱动装置12和履带传动装置13。
[0081] 本体11包括上盖111、下壳体112、第一密封结构113,上盖111与下壳体112扣合安装形成腔体,上盖111与下壳体112可以进行拆装和扣合安装,便于内部部件的装配及维护,上盖111与下壳体112之间有第一密封结构113,通过第一密封结构113对本体11进行密封,
阻止外界、粉尘等异物进入到本体11内。下壳体112底部设有通孔1121,这样相机模组31的视野可以透过下壳体112底部的通孔1121采集到移动底盘1底部的光伏组件的图像,并通
过第二密封结构36对相机罩壳32与下壳体112之间进行密封。
[0082] 清扫装置2包括机架21、清扫驱动装置22、毛刷23,机架21固定安装在移动底盘1一侧,清扫驱动装置22固定安装在机架21上,毛刷23一侧与机架21连接,毛刷23另一侧与清扫驱动装置22连接。
[0083] 清扫装置2通过机架21固定安装在移动底盘1上的一侧,控制系统4通过电信号控制清扫驱动装置22带动毛刷23旋转,控制系统4控制移动底盘1移动,带动毛刷23沿运动路
径9对光伏组件进行清扫作业。
[0084] 检测装置3包括相机模组31、相机罩壳32、镜片33、光源34、条刷35和第二密封结构36。
[0085] 相机罩壳32与移动底盘1的本体11固定,相机模组31安装在相机罩壳32上与控制系统4电信号连接,相机模组31在控制系统4的控制下可以透过本体11采集到移动底盘1底
部视野范围内光伏组件的图像,且图像可以回传储存在控制系统4内,这样在移动底盘1带
动清扫装置2进行清扫作业的同时,能够实时采集光伏组件图像,控制系统4可以对清扫装
置2和检测装置3独立控制,根据任务需求使清扫装置2和检测装置3同时工作或者相对独立
工作。
[0086] 相机罩壳32包括分为两个腔体,分别为模组腔体321和视野腔体322,镜片33安装在模组腔体321和视野腔体322之间,把相机罩壳32分为两个独立的腔体,相机罩壳32的视
野腔体322与本体11的下壳体112的通孔1121相连接,这样相机模组31的视野可以透过下壳
体112底部的通孔1121采集到移动底盘1底部的光伏组件的图像,而且使视野腔体322内的
水汽、灰尘等异物不能进入到模组腔体321内,相机模组31安装在模组腔体321上,相机罩壳
32与本体11之间通过第二密封结构36进行密封,避免外部水汽、灰尘等异物从下壳体112的通孔1121处进入到本体11内部;相机模组31进行拍照时,光源34可以对拍照目标进行补光,使图像信息更为清晰,条刷35安装在相机罩壳32底部四周,相机模组31进行拍照时条刷35
可以阻止外界光照对相机模组31的影响,而且条刷35还可以阻止较大的异物进入到相机罩
壳32内。
[0087] 控制系统4包括天线41、处理器42和储存器43。
[0088] 天线41固定安装在本体11上,与处理器42电信号连接,天线41接收外部指令及位置信息信号给到处理器42,由处理器42对信号处理后在由天线41发送到外部,处理器42和
储存器43均安装在本体11内部,储存器43通过信号与处理器42连接,储存器43用来储存预
设的控制指令、路径信息等数据,也可以储存由相机模组31采集到的图像信息,处理器42可以对与之电连接的天线41、储存器43、移动底盘1、清扫装置2、检测装置3的信息数据进行接收、发送、分析、处理。
[0089] 电池5固定在本体11上,用于为移动底盘1、控制系统4、清扫装置2、检测装置3提供电能
[0090] 本实施例中,移动底盘1为光伏清扫机器人6的主要移动部件,包括本体11及固定在本体11上的驱动装置12和履带传动装置13,控制系统4电连接并控制驱动装置12带动履
带传动装置13运行,可以使移动底盘1在光伏面板上进行移动作业,为使移动底盘1在光伏
组件上的移动更加的平稳及转向运动,本实施例设置了两个独立的驱动装置12,设置在本
体11两侧的履带传动装置13分别受这两个驱动装置12独立控制。
[0091] 如图6‑图11所示,本实施例的具体应用如下:
[0092] 信息预存:运动路径9和检测目标点10相对于光伏组件阵列11的坐标位置信息预设在储存器43内。
[0093] 初始图片拍摄:控制系统4控制光伏清扫机器人6沿预设在储存器43内的运动路径9进行移动,光伏清扫机器人6携带检测装置3由控制系统4控制相机模组31获取各检测目标
点10的初始图像7,相机模组31获取的初始图像7通过处理器42预处理后预设储存在储存器
43内。
[0094] 获取实时图像:光伏清扫机器人6执行检测作业任务时,检测装置3由控制系统4控制相机模组31重新获取运动路径上检测目标点10的实时图像8。
[0095] 图像处理:处理器42根据位置坐标匹配初始图像7与实时图像8,并对初始图像7的初始特征71和实时的实时特征81进行对比,初始特征71和实时特征81不匹配时,由处理器
42通过天线41上传实时图像8及相对的坐标位置信息至手机、平板、电脑等后台。
[0096] 进一步地,光伏清扫机器人6沿运动路径9移动时,控制系统4可控制清扫装置2和检测装置3进行独立或共同工作;
[0097] 进一步地,图像处理时,初始特征71和实时特征81不匹配的情况主要包括:在实时图像8中的实时特征81相对于初始图像7中的初始特征71的位置的变化;初始特征71在实时图像8中消失;在实时图像8中新增实时特征81;初始特征71与实时特征81大小的变化;初始特征71与实时特征81形状的变化。
[0098] 本实施例通过天线41接收信息,经过处理器42的处理把运动路径9和检测目标点10相对于光伏组件阵列11的坐标位置信息预设在储存器43内,处理器42控制移动底盘1沿
预设在储存器43内的运动路径9进行移动,移动底盘1携带相机模组31到达检测目标点10的
位置,控制系统4控制相机模组31工作获取该检测目标点10的初始图像7,初始图像7通过处理器42预处理后预设储存在储存器43内,在需要进行检测作业任务时,控制系统4控制移动底盘1沿运动路径9重新获取运动路径9上检测目标点10的实时图像8,处理器根据同一检测
目标点10对初始图像7和实时图像8进行特征对比,实时图像8中的实时特征81与初始图像7
中的初始特征71特征不匹配时,由处理器42通过天线41上传初始图像71和实时图像81及相
对的坐标位置信息至手机、平板、电脑等后台,由手机、平板、电脑等后台设备通知人员进行复检和维修;在执行巡检任务时也可以由控制系统4控制清扫装置2停止工作,以检测为主,提高检测效率;在对光伏组件进行清扫作业为主时,可以由控制系统4控制检测装置3停止
工作,提高清扫效率;也可以由控制系统4控制清扫装置2和检测装置3同时工作,提高整体的清扫和检测效率。
[0099] 需要指出的是,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。