清扫车的制作方法

1.本实用新型属于清扫设备技术领域，特别涉及一种清扫车。


背景技术：

2.清扫车在工作时通常需要将扫刷贴紧道路边缘，现有的清扫车主要是通过司机观察后视镜来控制扫刷与道路边缘的相对距离。受到各种因素的影响，例如司机为确保行驶安全，还需要观察前方路况及侧方来车而无法时刻观察后视镜，扫刷与道路边缘的相对距离往往难以得到稳定维持，导致路面清扫效果不佳。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种清扫车，旨在解决现有技术中路面清扫效果不佳的技术问题。
4.本实用新型提供一种清扫车，包括车体和安装在所述车体上的传感器组件，所述传感器组件包括激光雷达和摄像头，所述激光雷达用于探测道路边缘以及所述车体与所述道路边缘的相对距离，所述摄像头用于拍摄所述道路边缘。
5.进一步地，所述车体的至少一侧安装有所述传感器组件，所述激光雷达的第一探测区域与所述摄像头的第二探测区域存在重合区域。
6.进一步地，所述清扫车还包括控制器，所述激光雷达和所述摄像头分别与所述控制器连接。
7.进一步地，所述车体上设置有扫刷，所述传感器组件与所述车体的头部的距离小于所述扫刷与所述车体的头部的距离。
8.进一步地，所述摄像头设置在所述激光雷达的正上方。
9.进一步地，在道路路面的投影上，所述激光雷达的探测路径位于所述摄像头拍摄的图像的竖直中垂线上。
10.进一步地，所述激光雷达的x轴垂直于所述车体一侧、所述激光雷达的y轴平行于所述车体的高度方向、所述激光雷达的z轴平行于所述车体的长度方向。
11.进一步地，所述激光雷达的安装高度为1.0
‑
1.2米，所述摄像头的安装高度为2.0
‑
2.4米。
12.进一步地，所述车体的两侧均安装有所述传感器组件。
13.进一步地，所述激光雷达为单线激光雷达。
14.本实用新型提供的清扫车的有益效果在于：清洁车包括车体和安装在车体上的传感器组件，传感器组件包括激光雷达和摄像头，通过激光雷达和摄像头向路面进行探测，进而通过激光雷达的探测数据可以得到道路边缘的识别结果，识别结果可用于进一步获取车体与道路边缘的距离，从而有助于维持清扫车与道路边缘的相对距离稳定，提高道路路面清扫效果。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型中记载的一些实施例，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。
16.图1是本技术实施例提供的清扫车的结构示意图；
17.图2是本技术实施例提供的清扫车的另一视角的结构示意图；
18.图3是本技术实施例提供的清扫车的内部系统图；
19.图4是本技术实施例提供的清扫车在道路路面的投影图。
20.图中标记的含义为：
21.1、车体；2、传感器组件；21、激光雷达；22、摄像头；3、控制器；4、显示屏幕；5、报警装置。
具体实施方式
22.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
23.需说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
24.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.为了说明本实用新型所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。
26.请参阅图1和图2，本技术实施例提供一种清扫车，包括车体1和安装在车体1上的传感器组件2，传感器组件2包括激光雷达21和摄像头22，激光雷达21用于探测道路边缘以及车体1与道路边缘的相对距离，摄像头22用于拍摄道路边缘。
27.在本实施例中，激光雷达21和摄像头22可以安装在车体1的任意位置，例如可以安装在车体1的头部，也可以安装在车体1的顶部或者底部，还可以安装在车体1一侧，主要用于探测道路边缘。
28.在一个示例中，摄像头22拍摄的道路边缘的图像可以直接用于获取道路边缘的识
别结果，再根据激光雷达21的探测数据，结合识别结果得到车体1与道路边缘的相对距离。
29.在另一种示例中，也可将激光雷达21的探测数据和摄像头22拍摄的图像采用现有的激光图像融合算法进行激光图像融合，得到融合后的数据。再根据融合后的数据得到道路边缘的识别结果，进而获取车体1与识别到的道路边缘的相对距离。
30.本实施例提供的清扫车的有益效果在于清洁车包括车体1和安装在车体1上的传感器组件2，传感器组件2包括激光雷达21和摄像头22，通过激光雷达21和摄像头22向路面进行探测，进而通过激光雷达21的探测数据可以得到道路边缘的识别结果，识别结果可用于进一步获取车体1与道路边缘的距离。
31.采用激光雷达21和摄像头22融合后的数据得到道路边缘的识别结果，提高了探测数据的可靠性，进一步保证了识别结果的准确性，确保了车体1与道路边缘的相对距离的精度，从而进一步有助于维持清扫车与道路边缘的相对距离稳定，提高道路路面清扫效果。
32.在一个实施例中，车体1的至少一侧安装有传感器组件2，激光雷达21的第一探测区域与摄像头22的第二探测区域存在重合区域。
33.在本实施例中，清扫车包括车体1和传感器组件2，传感器组件2可以包括激光雷达21和摄像头22，一个激光雷达21和一个摄像头22为一组传感器组件2，配合工作。传感器组件2可以存在多组，可以安装在车体1的一侧，也可以安装在车体1的两侧，可以根据实际情况调整安装数量和安装位置。
34.例如，当车体1较长时，需要同时检测车体1的前部和车体1的后部与道路边缘的相对距离，可以在车体1的一侧前后各安装一组传感器组件2。
35.激光雷达21的第一探测区域为激光雷达21的探测范围，具体的，激光雷达21在探测范围内发射激光束，获取点云数据。其中，点云数据包括多个激光点，一个激光束照射在道路路面得到一个激光点，这些激光点的分布范围为第一探测区域。在本实施例中，点云数据中的多个激光点可以分布在垂直于车体1行进方向的截面内，因此第一探测区域可以为一个截面。
36.摄像头22的第二探测区域为摄像头22的视野范围，具体的，摄像头22在视野范围内拍摄图像，经畸变校正后的摄像头22的视野范围可以为矩形，投影在道路路面上近似于等边梯形，即摄像头22拍摄的图像可以近似于等边梯形，在图像中所能展示的内容可以为第二探测区域。
37.本实施例中激光雷达21和摄像头22的安装位置和安装角度可以根据实际情况进行调整，确保第一探测区域与第二探测区域存在重合区域即可。换而言之，关于第一探测区域与第二探测区域存在重合区域的说明，可以认为是对激光雷达21和摄像头22的安装位置和安装角度的关系的一种限定。
38.具体的，摄像头22在视野范围内拍摄图像，激光雷达21在探测范围内发射激光束，激光束照射在路面得到激光点，要保证激光点可以落在摄像头22拍摄的图像内，可以是全部或部分激光点落在图像内，从而得到有效的探测数据，确保有效的探测数据可以和图像进行融合，得到融合后的数据，用于获取道路边缘的识别结果。
39.清扫车的清扫装置在车体的安装位置通常是固定的，根据道路边缘的识别结果以及有效的探测数据可以得到车体1与道路边缘的相对距离，即可得到清扫装置与道路边缘的位置关系，从而保证道路路面的清扫效果。
40.在一个实施例中，清扫车还包括控制器3，激光雷达21和摄像头22分别与控制器3连接。
41.如图3所示，在本实施例中，清扫车还包括控制器3，激光雷达21与控制器3连接，摄像头22也与控制器3连接。连接方式可以包括有线连接或无线连接，只需保证激光雷达21与控制器3之间、摄像头22与控制器3之间能够实现数据通信即可。
42.在一个示例中，激光雷达21可以通过can(controller area network，控制器局域网络)总线连接控制器3，摄像头22可以通过usb(universal serial bus，通用串行总线)连接控制器3。
43.控制器3可用于采集激光雷达21的探测数据和摄像头22基于第二探测区域拍摄的图像，将位于第二探测区域内的激光雷达21的探测数据与图像融合，同时可以根据融合后的数据得到道路边缘的识别结果，控制器2根据识别结果可进一步获取车体1与道路边缘的相对距离。
44.控制器3可以利用现有的算法实现道路边缘的检测以及获取车体1与道路边缘的相对距离。例如，控制器3利用现有的激光图像融合算法，检测出道路边缘，再根据现有的激光雷达21的点云数据测距算法获取车体1与道路边缘的相对距离，从而有助于维持车体1与道路边缘相对距离的稳定，提高道路路面清扫效果。
45.在本实施例的一个示例中，清扫车还包括显示屏幕4和/或报警装置5，显示屏幕4和/或报警装置5与控制器3连接。
46.如图3所示，本实施例中，清扫车还包括显示屏幕4和/或报警装置(5，其中显示屏幕4与控制器3连接，报警装置5与控制器3连接。具体的连接方式可以包括有线连接或无线连接，只需保证显示屏幕4与控制器3之间、报警装置5与控制器3之间能够实现数据通信即可。
47.具体的，清扫车可包括显示屏幕4，显示屏幕4与控制器3通信连接，控制器3可将摄像头22拍摄的图像和车体1与道路边缘的相对距离实时显示在显示屏幕中。
48.另外，显示屏幕4还可显示报警信息。具体的，当车体1与道路边缘的相对距离超出预设阈值时，控制器3可以生成报警信息，并将该报警信息显示在显示屏幕4上，提醒清扫车离道路边缘过远。
49.或者，清扫车可包括报警装置5，报警装置5与控制器3通信连接，当控制器3识别到车体1与道路边缘的相对距离超出预设阈值时，报警装置5发出警报，提醒清扫车离道路边缘过远。
50.其中，报警装置5可以包括指示灯和蜂鸣器，采用指示灯闪烁，蜂鸣器蜂鸣的方式发出警报。报警装置5还可以是语音模块，采用语音播报的方式发出警报。
51.或者，清扫车还可同时包括显示屏幕4和报警装置5，显示屏幕4和报警装置5分别与控制器3通信连接，控制器3可将摄像头22拍摄的图像和车体1与道路边缘的相对距离实时显示在显示屏幕中，同时当控制器3识别到车体1与道路边缘的相对距离超出预设阈值时，报警装置5可发出警报提醒清扫车离道路边缘过远。
52.本实施例中可以及时观察到车体1与道路边缘的相对距离，且在车体1与道路边缘的相对距离超出预设阈值时可以根据报警信息或警报及时发现情况，进一步有助于维持车体1与道路边缘相对距离的稳定，提高道路路面清扫效果。
53.在一个实施例中，车体1上设置有扫刷，传感器组件2与车体1的头部的距离小于扫刷与车体1的头部的距离。
54.清扫车的车体1上设置有扫刷(图中未示出)，传感器组件2与车体1的头部的距离小于扫刷与车体1的头部的距离，换而言之，传感器组件2设置在扫刷之前的位置。例如对于扫刷设置在车体1中部的清扫车，传感器组件2设置在车体1中部之前，靠近车体1头部的方向。
55.清扫车在清扫路面时，扫刷在工作过程中容易向后扬起尘土，本实施例中，将传感器组件2设置在扫刷之前的位置，有效保持传感器组件2的清洁。
56.在一个实施例中，摄像头22设置在激光雷达21的正上方。
57.如图1所示，摄像头22的安装位置位于激光雷达21的正上方，从而使得第一探测区域全部或部分落在第二探测区域内。摄像头22与激光雷达21的安装位置位于一条垂直于车体1一侧的竖直线上，在后续道路边缘检测以及获取车体1与道路边缘的相对距离而需要进行参数标定时，大大降低了工作难度，使得参数标定更方便简单。
58.在一个实施例中，在道路路面的投影上，激光雷达21的探测路径位于摄像头22拍摄的图像的竖直中垂线上。
59.如图1所示，摄像头22的拍摄方向朝向路面，在一个示例中，摄像头22的视野下边缘可平行于车体1一侧。摄像头22的视野范围畸变校正后可以为矩形，在道路路面的投影上，摄像头22拍摄的图像可以近似于等边梯形。
60.如图4所示，在本实施例中，在道路路面的投影上，激光雷达21的探测路径位于摄像头22拍摄的图像的竖直中垂线上。具体的，激光雷达21的探测路径从激光雷达21到道路路面。例如，激光雷达21发出激光束，激光束向道路路面方向进行探测，照射在道路路面上得到激光点，一个激光束对应一个激光点。在道路路面的投影上，过第二探测区域的中心点沿摄像头22方向作竖直中垂线，激光点可以落在该竖直中垂线上。
61.本实施例中，摄像头22基于第二检测区域拍摄图像，利用激光雷达21发射的激光束探测路面得到的激光点可以得到道路边缘的识别结果，识别结果可用于进一步获取车体1与道路边缘的相对距离。通过调整摄像头22的安装角度，使激光点落在第二探测区域的中线上，有助于前期激光雷达21和摄像头22相对位姿的参数标定，进而减少后续车体1与道路边缘的相对距离的运算复杂度，导致降低了获取车体1与道路边缘的相对距离的难度，提高了获取相对距离的效率。
62.在一个实施例中，激光雷达21的x轴垂直于车体1一侧、激光雷达21的y轴平行于车体1的高度方向、激光雷达21的z轴平行于车体1的长度方向。
63.如图1和图2所示，激光雷达21的x轴垂直于车体1一侧、激光雷达21的y轴平行于车体1的高度方向、激光雷达21的z轴平行于车体1的长度方向，可确保激光雷达21扫描的x
‑
y平面垂直于清扫车的行进方向。即基于激光雷达21建立的坐标系和基于车体1建立的坐标系，其各坐标轴之间仅存在位移变量，不存在角度变量。
64.在后续利用激光雷达21的探测数据获取车体1与道路边缘的相对距离时，可将探测数据在传感器坐标系中的坐标值转换为车体1坐标系中的坐标值，从而可以获取车体1与道路边缘的相对距离。
65.本实施例中，激光雷达21的安装方式使得传感器坐标系与车体1坐标系之间的转
换更简单，有效降低获取车体1与道路边缘的相对距离的难度，提高了获取相对距离的效率。
66.在一个实施例中，激光雷达21的安装高度为1.0
‑
1.2米，摄像头22的安装高度为2.0
‑
2.4米。
67.激光雷达21和摄像头22的安装高度可根据实际情况进行调整，理论上来说，降低安装高度可以在一定程度上使获得的探测数据质量更好，从而道路边缘的识别结果更精准。但也需要考虑安装高度过低，清扫车清扫路面时扬尘和水雾对激光雷达21和摄像头22的影响。
68.基于此，本实施例中，激光雷达21的安装高度可为1.0
‑
1.2米，摄像头22的安装高度可为2.0
‑
2.4米。在得到精准的道路边缘识别结果的同时，保持激光雷达21和摄像头22清洁。
69.在一个实施例中，车体1的两侧均安装有传感器组件2。
70.如图2所示，在车体1的两侧均可安装传感器组件2。安装于车体1一侧的激光雷达21和摄像头22为实现道路边缘检测功能的一组传感器组件2，若需要使清扫车同时具备左右侧道路边缘的检测功能，可在车体1的两侧均安装传感器组件2。
71.其中，传感器组件2的安装位置和安装数量可以根据实际情况进行调整，在本实施例的一个示例中，可将传感器组件2分别安装于车体1两侧的对称位置。
72.在一个实施例中，激光雷达21为单线激光雷达21。
73.在本实施例中，激光雷达21可以选用单线激光雷达21，其中单线激光雷达21具有精度高、数据量小和价格低廉的特点，采用单线激光雷达21得到道路边缘的识别结果以及利用单线激光雷达21的探测数据获取车体1与道路边缘的相对距离，使得清扫车对道路边缘的识别结果更精确，所需算力低，成本较低，且不需要考虑三维复杂场景动态目标较多造成的影响，从而进一步有助于维持清扫车与道路边缘的相对距离稳定，有效提高道路路面清扫效果。
74.在本实施例的一个具体应用场景中，以清洁装置为扫刷，且扫刷在车体1中部的清扫车为例，激光雷达21和摄像头22设置于车体1侧面偏车头一侧。
75.其中清扫车上的激光雷达21为机械式单线激光雷达21，安装高度为1.07米，单线激光雷达21的x轴垂直于车体1侧面、y轴平行于车体1高度方向、z轴平行于车体1长度方向。单线激光雷达21可扫描车体1单侧垂直于车体1长度方向的截面，通过截面的探测数据可以得到多种场景的道路边缘的识别结果。
76.清扫车上的摄像头22安装高度为1.98米，且单线激光雷达21的激光投影位于摄像头22视野的竖直中轴线上(即在道路路面的投影上，激光雷达21的探测路径经过第二探测区域的中心点)，摄像头22视野下边缘平行于车体1侧面。
77.摄像头22的分辨率为360
×
640，横向视场角和纵向视场角分别为34
°
、57
°
，该规格的摄像头22可以拍摄到距离车体1一米以内的道路边缘。
78.采用上述传感器组件2的布局方式实现单线激光雷达21得到有效的道路边缘识别结果，同时提供现有的激光图像融合算法所需的数据，并方便前期激光图像融合算法的参数标定。
79.采用上述安装方式可确保单线激光雷达21扫描的x
‑
y平面垂直于清扫车行进方
向，再利用单线激光雷达21的探测数据可以获取车体1与道路边缘的相对距离。
80.采用上述安装方式还可确保激光点投影到图像中，有助于单线激光雷达21和摄像头22相对位姿的参数标定。
81.在一种示例中，传感器组件2在该布局下可独立采用单线激光雷达21得到道路边缘的识别结果，再通过单线激光雷达21的探测数据可以得到车体1与识别到的道路边缘的相对距离。或者，也可采用单线激光雷达21和摄像头22进行激光图像融合，得到道路边缘的识别结果，再通过单线激光雷达21的探测数据可以得到车体1与识别到的道路边缘的相对距离。
82.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
83.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本实用新型的保护范围。