一种基于EtherCAT通讯的划线系统 |
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| 申请号 | CN202410007205.6 | 申请日 | 2024-01-03 | 公开(公告)号 | CN117846330A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
| 申请人 | 海克斯康制造智能技术(青岛)有限公司; | 发明人 | 禚海舰; 刘凯; 高瑞; 杨占立; 王成江; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及基于EtherCAT通讯的划线系统，包括中控系统，其用作EtherCAT主站；EtherCAT通讯模 块 ；激光 跟踪 仪，其用作EtherCAT从站；AGV；中控系统被配置为执行如下：复位划线系统；接收BIM/CAD布局信息并进行图形信息解析；根据所解析的图形信息，获取多个运动轨迹信息控制点及待绘制信息，进行运动路径规划，并将运动轨迹信息控制点处的运动控制和喷墨信息进行关联；将激光跟踪仪的激光跟踪仪 坐标系 和布局信息对应的二维图纸的布局参考坐标系进行统一；开始划线，在划线过程中，实时监控AGV 位姿 及安全，且流量可 喷涂 喷墨嘴接收控制单元发送的喷墨指令进行工作。本发明能够实现高效自动划线。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于EtherCAT通讯的划线系统，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种基于EtherCAT通讯的划线系统技术领域[0001] 本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种基于EtherCAT通讯的划线系统。 背景技术[0002] 在房屋建造砌墙或车间设备安装之前，往往需要施工人员根据布局设计图纸，在施工地面进行划线，并留下相应的标记信息，为后续的建造或安装进行定位指引。 [0003] 传统的划线工作多数是通过米尺测量配合墨斗手动弹线完成，这种方式对现场施工人员的技能要求低，直观且容易上手，在行业内应用十份普遍。但是这种方式存在几个明 显的问题，已渐渐不能满足当前的行业应用需求。 [0004] （1）效率低且工作辛苦，从测量到标记到划线，往往需要多名工人在施工现场密切配合，弯腰跪地往返无数次才能完成，十分辛苦且低效；而且划线工作只能在白天进行，挤 压施工的时间，拖慢施工进度；另外，手动划线容易出错，返工概率高，造成时间和金钱损 失。 [0005] （2）精度无法保证，施工人员使用米尺手动进行划线，往往无法保证很高的划线精度。 [0006] （3）所传递的信息有限，传统划线方式只能对安装位置、轮廓有一个大概的标注，无法承载更多的信息，后续施工人员还需要借鉴图纸才能明确具体安装信息；并且，靠人工 笔画完成其他信息的标注，标准不易统一，传递信息容易出错。 [0007] （4）安全性不易保障；一些危险区域的作业（比如高楼、有大型机械施工的现场等），如何对施工人员进行足够的安全保障也是一大难点。 发明内容[0009] 为了解决如上技术问题，本发明目的在于提供一种基于EtherCAT通讯的划线系统，基于激光跟踪仪实现AGV自动划线，解决现有技术中存在的任务量重、划线效率低、精度 低、传递信息不足以及人身安全的问题；提高激光跟踪仪获取位置的实时性，且提高AGV位 置测量数据传输效率，从而提高自动划线效率。 [0010] 为了解决上述技术问题，本发明所提出如下技术方案予以解决：一种基于EtherCAT通讯的划线系统，包括： 中控系统，其支持EtherCAT协议和以太网通讯，用作EtherCAT主站； EtherCAT通讯模块，其通过EtherCAT总线通讯连接所述EtherCAT主站； 激光跟踪仪，其具有跟踪仪控制器，所述跟踪仪控制器通讯连接所述EtherCAT通 讯模块，所述激光跟踪仪用作EtherCAT从站； AGV，其具有壳体、驱动轮组、反射靶球和喷墨单元，所述中控系统分别与所述驱动 轮组和喷墨单元通过以太网通讯； 所述驱动轮组包括驱动组件和由所述驱动组件驱动行走的行走轮组，所述驱动组 件置于所述壳体内，所述行走轮组伸出所述壳体； 所述反射靶球设置在所述AGV上，且与所述激光跟踪仪配合使用，用于所述激光跟 踪仪测量追踪所述AGV的位置信息； 所述喷墨单元包括墨盒和流量可调喷墨嘴，所述墨盒置于所述壳体内，所述流量 可调喷墨嘴安装于所述墨盒上且伸出所述壳体，用于将所述墨盒内喷墨排出进行划线； 所述中控系统用于控制所述激光跟踪仪的测量追踪和AGV的划线工作，其被配置 为执行如下： 复位划线系统； 接收BIM/CAD布局信息，并进行图形信息解析； 根据所解析的图形信息，获取多个运动轨迹信息控制点及待绘制信息，进行运动 路径规划，并将所述运动轨迹信息控制点处的运动控制和喷墨信息进行关联，其中，所述运 动控制包括AGV直线运动控制、曲线运动控制和不运动控制，所述待绘制信息包括线条、图 表和文字； 将所述激光跟踪仪的激光跟踪仪坐标系和布局信息对应的二维图纸的布局参考 坐标系进行统一； 控制所述AGV开始划线，在划线过程中，实时接收AGV位置并监控AGV位姿及安全， 并使所述反射靶球的镜面开口始终朝向所述激光跟踪仪，且所述流量可喷涂喷墨嘴接收所 述中控系统发送的喷墨指令，所述喷墨指令指示所述喷墨信息。 [0011] 在本申请的一些实施例中，所述EtherCAT通讯模块包括：第一EtherCAT通讯接口，其用于与EtherCAT主站通讯连接； 第二EtherCAT通讯接口，其用于与所述激光跟踪控制器通讯连接。 [0012] 在本申请的一些实施例中，所述第一EtherCAT通讯接口为EtherCAT总线接口RJ45，其与所述EtherCAT主站通过网线通讯连接； 所述第二EtherCAT通讯接口为与所述激光跟踪控制器上的PCI插槽连接的PCI接 口。 [0013] 在本申请的一些实施例中，将所述激光跟踪仪的激光跟踪仪坐标系和图纸的布局参考坐标系进行统一，具体为： 获取AGV在所述二维图纸中多个特征位置的坐标，作为多个理论点； 利用所述激光跟踪仪测量跟踪技术，获取对应多个理论点在XY平面上的多个二维 实际点； 将所述多个二维实际点和所述多个理论点进行拟合，获取坐标转换关系； 利用所述坐标转换关系，统一所述激光跟踪仪的激光跟踪仪坐标系和布局参考坐 标系。 [0014] 在本申请的一些实施例中，在划线过程中，所述中控系统通过EtherCAT通讯实时获取所述激光跟踪仪跟踪测量的所述AGV的实际位置，并发送至所述驱动轮组； 所述驱动轮组根据所接收到的AGV的实际位置和目标位置之间的坐标偏差，控制 驱动所述行走轮组动作，使所述AGV运动至所述目标位置。 [0015] 在本申请的一些实施例中，所述流量可喷涂喷墨嘴包括多个喷头，每个喷头可独立控制开闭； 在AGV划线过程中，所述中控系统向所述流量可喷涂喷墨嘴下发喷墨指令； 所述流量可喷涂喷墨嘴接收所述喷墨指令，控制各个喷头的开闭动作。 [0016] 在本申请的一些实施例中，所述AGV还包括：安装座，其置于所述壳体内，所述反射靶球安装于所述安装座上且通过所述壳体 顶部的开口部伸出至所述壳体外部； 驱动机构，其与所述中控系统通过以太网通讯连接，用于驱动所述安装座转动，使 所述反射靶球的镜面开口朝向所述激光跟踪仪。 [0019] 在本申请的一些实施例中，所述驱动轮组包括：左驱动轮组，其包括左驱动机构和左行走轮，所述左驱动机构与所述中控系统连 接，用于驱动所述左行走轮； 右驱动轮组，其包括右驱动机构和右行走轮，所述右驱动机构与所述中控系统连 接，用于驱动所述右行走轮； 所述AGV还包括前从动轮，其置于所述壳体上，且所述前从动轮、左行走轮和右行 走轮呈三角形分布； 所述AGV能够根据所述左行走轮和右行走轮的差速运动，完成前后左右四个方向 的运动，且所述前从动轮也能够根据所述差速运动而改变方向。 [0020] 与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是：（1）结合激光跟踪仪和AGV，利用AGV携带喷墨单元进行自动划线，替代划线工人和 墨斗，可实现全天候无人值守的自动划线，降低人工任务量、提升划线效率的同时，也大大 降低人身安全方面的顾虑； （2）中控系统作为EtherCAT主站，激光跟踪仪作为EtherCAT从站，通过EtherCAT通 讯模块实现中控系统和激光跟踪仪之间的主从站关系，利用EtherCAT通讯方式，提高激光 跟踪仪传输位置测量数据的实效性，减少AGV定位时间，提高划线效率； （3）中控系统自动读取BIM/CAD布局信息，识别布局相关的待绘制信息，并统一激 光跟踪仪的激光跟踪仪坐标系和布局参考坐标系，准确在施工现场进行划线，保证信息的 准确性和一致性，减少返工，降本增效； （4）使用工业测量领域的高精度测量设备激光跟踪仪为AGV实时位置定位，提高划 线精度； （5）通过中控系统对流量可喷涂喷墨嘴的控制，能够实现喷墨时机和待绘制信息 的绘制，极大的丰富绘制信息内容。 附图说明 [0021] 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，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍，显而易见地，下面描述的附图是本 发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。 [0022] 图1为本发明提出的基于EtherCAT通讯的划线系统中激光跟踪仪的结构图；图2为本发明提出的基于EtherCAT通讯的划线系统中激光跟踪仪控制器的结构 图； 图3为本发明提出的基于EtherCAT通讯的划线系统的原理框图； 图4为本发明提出的基于EtherCAT通讯的划线系统中EtherCAT通讯模块的原理 图； 图5为本发明提出的基于EtherCAT通讯的划线系统中AGV的结构图一； 图6为本发明提出的基于EtherCAT通讯的划线系统中AGV的结构图二； 图7为本发明提出的基于EtherCAT通讯的划线系统中AGV的结构图，其中去掉AGV 的上壳体； 图8为本发明提出的基于EtherCAT通讯的划线系统中AGV中上壳体的分解图； 图9为本发明提出的基于EtherCAT通讯的划线系统中AGV中底盘的结构图； 图10为本发明提出的基于EtherCAT通讯的划线系统中AGV中驱动轮组的结构图； 图11为本发明提出的基于EtherCAT通讯的划线系统中AGV中驱动轮组的结构图， 其中示出传动机构； 图12为本发明提出的基于EtherCAT通讯的划线系统中AGV中靶球自对准模块的结 构图； 图13为本发明提出的基于EtherCAT通讯的划线系统中AGV中前从动轮的结构图； 图14为本发明提出的基于EtherCAT通讯的划线系统的划线流程图； 附图标记： 100、AGV；110、壳体；111、上壳体；1111、第一上壳体；1112、第二上壳体；112、底盘； 1121、第一开口部；1122、右开口部；1123、左开口部；120、反射靶球；121、镜面开口；120'、靶 球自对准模块；121'、驱动机构；122'、安装座；123'、齿轮传动；130、喷墨单元；131、墨盒； 132、流量可调喷墨嘴；140、驱动轮组；141、左驱动轮组；1411、左驱动机构；1412、齿轮组； 1413、左行走轮；142、右驱动轮组；1421、右行走轮；150、控制模块；160、前从动轮；161、轴 承；170、无线通讯模块；180、电池；190、摄像头； 200、激光跟踪仪； 300、三脚架； 400、快卸基座； 500、跟踪仪控制器；510、挂槽；520、EtherCAT通讯模块；521、EtherCAT控制器； 522、FPGA模块；523、PHY芯片；524、RJ45；525、PCI接口；526、EEPROM； 600、中控系统。 具体实施方式[0023] 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。 [0024] 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。在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描 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发明的限制。 [0025] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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发明中的具体含义。在上 述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示 例中以合适的方式结合。 [0026] 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含 地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或 两个以上。 [0027] 为了实现自动、高精度划线工作，参见图1至图14，本申请涉及一种基于EtherCAT通讯的划线系统，该划线系统包括激光跟踪仪200和AGV 100。 [0028] 在AGV 100上设置有待激光跟踪仪200测量追踪的反射靶球120，从而实现激光跟踪仪200测量追踪AGV 100的位置。 [0029] 激光跟踪仪200自身所在激光跟踪仪坐标系通过坐标系转换关系，将在激光跟踪仪坐标系下测量的位置数据转换为AGV 100所在的小车坐标系（即，空间三维坐标系）下的 三维坐标，实现激光跟踪仪200测量AGV 100的位置，此种测量跟踪位置的技术为现有技术， 在此不做赘述。 [0030] 在激光跟踪仪200测量追踪反射靶球120时，需要反射靶球120的镜面开口121始终朝向激光跟踪仪200，以确保激光跟踪仪200的跟踪头发出的激光射到反射靶球120上，且又 能够再反射回跟踪头上。 [0031] 在本申请中的一些实施例中，为了提高激光跟踪仪200所测量的位置数据传输的实时性及效率，位置数据采用基于EtherCAT协议的EtherCAT通讯方式进行传输，与当前激 光跟踪仪200位置数据采用基于非实时性传输协议的TCP通讯方式以数据包的形式进行传 输相比，将传输频率从最大50Hz提高至最大1000Hz，确保AGV 100定位精度及实效性，加快 划线进度。 [0032] 为此，该划线系统还包括中控系统600和EtherCAT通讯模块520，利用EtherCAT通讯模块520，中控系统600和激光跟踪仪200通过EtherCAT总线通讯连接，且分别作为 EtherCAT主站和EtherCAT从站，使得激光跟踪仪200具备了EtherCAT数据高速交互、分布式 时钟（实时特性）、灵活的响应能力以及开放性等特性，提高了激光跟踪仪200输出数据及状 态的实时性，最高频率可达1000Hz。 [0033] 如下，结合图1和图2，描述激光跟踪仪200的结构。 [0034] 在本申请的一些实施例中，为实现激光跟踪仪200的安装及布置，通常通过三脚架300安装该激光跟踪仪200，为了满足不同高度的测量追踪，该三脚架300具备高度调节功 能，可根据现场情况调节激光跟踪仪200的高度，达到最优的测量效果。 [0035] 为了快速装卸该激光跟踪仪200，在三脚架300上的顶部可拆卸（例如螺纹连接）安装快卸基座400，其顶部具有快速夹紧装置（未图示），该激光跟踪仪200底部安装于该快速 夹紧装置上，如此，实现激光跟踪仪200的便捷安装。 [0036] 在安装好激光跟踪仪200之后，可以使用该激光跟踪仪200对AGV 100的位置信息进行测量追踪。 [0037] 由于激光跟踪仪200和AGV 100是独立的两部分，为了方便将激光跟踪仪200测量的位置信息进行转换处理，在本申请的一些实施例中，划线系统还设置有跟踪仪控制器 500。 [0038] 在本申请中，参见图1和图2，跟踪仪控制器500可以设置为一个控制盒，其可拆卸挂装至三脚架300上。 [0039] 例如，在三脚架300上设置有挂板（未图示），在跟踪仪控制器500的背面设置有挂槽510，挂板伸入挂槽510内，实现跟踪仪控制器500挂装至三脚架300上，如此方便跟踪仪控 制器500的安装及维护。 [0040] 如上所述的，为了提高激光跟踪仪200的实时位置数据的传输效率，具体地为跟踪仪控制器500和中控系统600之间位置数据的传输效率。 [0041] 在本申请的一些实施例中，中控系统600支持EtherCAT协议和以太网通讯，用作EtherCAT主站。 [0042] 参见图3，激光跟踪仪200具有跟踪仪控制器500，跟踪仪控制器500通讯连接EtherCAT通讯模块520，激光跟踪仪用作EtherCAT从站，即，EtherCAT主站和EtherCAT从站 之间通过EtherCAT通讯模块520进行EtherCAT通讯，将由原来的TCP数据包传输变为 EtherCAT数据帧传输，在一个通讯周期内即可完成主站和从站的数据交互，延迟小、实时性 高、同步性好。 [0044] 将EtherCAT通讯模块520设计成与跟踪仪控制器500的PCI插槽配合的PCI接口，使其能够安装于跟踪仪控制器500的PCI插槽上，从而将EtherCAT通讯模块520和跟踪仪控制 器500设计成一体化，最大限度保留激光跟踪仪200便携的属性。 [0045] EtherCAT通讯模块520用于与EtherCAT主站和EtherCAT从站的物理连接，且具有第一EtherCAT通讯接口（未示出）和第二EtherCAT通讯接口（未示出）。 [0046] 即，第一EtherCAT通讯接口用于与中控系统600进行EtherCAT通讯连接，第二EtherCAT通讯接口用于与跟踪仪控制器500进行EtherCAT通讯连接。 [0047] 参见图4，EtherCAT通讯模块520集成有EtherCAT控制器521、FPGA模块522、EEPROM（Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储 器）526、隔离变压器（未示出）、PHY芯片523、RJ45 524、PCI接口525。 [0048] PHY芯片523用来实现数据编译、译码和收发，通过MII接口与EtherCAT控制器521连接，并且通过隔离变压器与RJ45 524连接，用以隔离信号从而保证通讯可靠性。 [0049] EtherCAT控制器521负责处理EtherCAT数据帧，并实现EtherCAT主站与EtherCAT从站的数据交换，EtherCAT从站的配置数据等通过EEPROM 526存储。 [0050] FPGA模块522通过16位异步微处理器的PDI接口与EtherCAT控制器521连接，并且还与PCI总线连接，通过内部运行的状态机与PCI扩展接口和EtherCAT控制器521进行通讯， 完成跟踪仪控制器500和EtherCAT主站之间的数据交互。 [0051] 在软件实现上，在一个通讯周期内，EtherCAT主站发送EtherCAT数据帧至RJ45 524，通过PHY芯片523经由MII接口传输到EtherCAT控制器521，EtherCAT控制器521从 EtherCAT数据帧中提取发送给自己的输出命令数据并将其通过PDI接口传输至FPGA模块 522，并存储到FPGA模块522的写端口DPRAM（双端口随机存储器，Dual‑ported RAM），然后通 过PCI接口传输给跟踪仪控制器500。 [0052] FPGA模块522通过PCI接口读取激光跟踪仪200所测量的位置数据，并存储到FPGA模块522的读端口DPRAM中，然后通过PDI接口传输给EtherCAT控制器521；EtherCAT控制器 521将接收的数据进行处理并写到相应的EtherCAT数据帧中；然后通过MII接口传输到PHY 芯片523，最后通过RJ45 524到达EtherCAT主站，从而实现EtherCAT主站和EtherCAT从站之 间的数据交换。 [0053] EtherCAT通讯方式是EtherCAT从站将它们的数据动态插入同一数据流中，无需在接收以太网数据包后再去解析和处理的过程，在一个以太网帧内即可完成通讯，不仅改善 了带宽利用率，而且数据传输效率更高，传输速率更快，在EtherCAT主站上获取测量位置数 据的实时性更高，频率提升至1000Hz。 [0054] 在本申请的一些实施例中，中控系统600作为EtherCAT主站，通过EtherCAT总线连接作为EtherCAT从站设备的激光跟踪仪200，负责与激光跟踪仪200进行数据交互，获取相 关位置信息等，并可以进行一些二次处理。 [0055] 激光跟踪仪200作为EtherCAT从站设备，通过EtherCAT总线连接到EtherCAT主站上，激光跟踪仪200将测量的位置信息及状态信息等以EtherCAT通讯形式实时输出给 EtherCAT主站。 [0056] 通过EtherCAT总线的实时性，保证实时位置信息的实时性。 [0057] 参见图3，中控系统600为划线系统的数据处理及控制中心，其可以独立于激光跟踪仪200和AGV 100设置，例如可以是支持EtherCAT协议的上位机，也可以是支持EtherCAT 通讯的智能设备（例如，PLC等）。 [0058] 如此，中控系统600通过无线方式与AGV 100的驱动轮组140和喷墨单元130进行以太网通讯。 [0059] 中控系统600也可以设置在AGV 100上，如此，中控系统600可以通过有线方式与驱动轮组140和喷墨单元130进行以太网通讯。 [0060] 如下，结合图5至图13，描述AGV 100的结构。 [0061] AGV 100包括壳体110、驱动轮组140、反射靶球120、喷墨单元130和电源（例如，电池180）。 [0062] 在本申请的一些实施例中，以中控系统600设置在AGV 100上为例进行说明，如下，中控系统600以控制模块150为例示出（参见图7）。 [0063] 壳体110形成AGV 100的外观，其围合成容纳空间。 [0064] 参见图5至图9，壳体110包括上壳体111和底盘112，上壳体111可以可拆卸（例如卡扣卡接）安装至底盘112上。 [0065] 为了方便布置及取放壳体110内各不同部件，该上壳体111也可以设置为多个分立部分。 [0066] 驱动轮组140包括驱动组件和行走轮组，驱动组件位于容纳空间内，行走轮组通过底盘112上的开口部伸出壳体110（参见图6），驱动组件向行走轮组提供行走动力，在驱动组 件工作时，行走轮组带动AGV 100行走。 [0067] 驱动轮组140包括左驱动轮组141和右驱动轮组142。 [0068] 驱动组件包括左驱动机构1411和右驱动机构（未图示），对应地，行走轮组包括由左驱动机构1411驱动的左行走轮1413和由右驱动机构驱动的右行走轮1421。 [0069] 参见图9，左行走轮1413通过底盘112的左开口部1122伸出壳体110外部，且右行走轮1421通过底盘112的右开口部1123伸出壳体110外部。 [0070] 在本申请的一些实施例中，参见图10和图11，左驱动轮组141可以包括左驱动机构1411和传动机构，左驱动机构1411输出驱动力，驱动力通过传动机构传送至左行走轮1413 上。 [0072] 传动机构可以选择为齿轮组1412，参见图11，通过减速机输出的驱动力经由齿轮组1412传送至左行走轮1413。 [0073] 在本申请的一些实施例中，左驱动机构1411也可以包括驱动电机和皮带传动组件（未图示），其中皮带传动组件包括主皮带轮、从皮带轮和皮带，主皮带轮与驱动电机的输出 轴同轴连接，从皮带轮与左行走轮1413同轴连接，皮带套在主皮带轮和从皮带轮上，用于传 输驱动力。 [0074] 传动机构的结构在此不做限制。 [0075] 同样地，右驱动轮组142可以包括右驱动机构（未图示）和传动机构，左右驱动机构输出驱动力，驱动力通过传动机构传送至右行走轮1421上。 [0076] 为了支撑AGV 100且确保AGV 100行走稳定，参见图5至图7，AGV 100还包括前从动轮160，其置于壳体110上，且前从动轮160、左行走轮1413和右行走轮1421呈三角形分布。 [0077] 通过以太网通讯接收中控系统600下发的位置测量数据，控制左驱动机构1411和右驱动机构输出不同的转速，实现左行走轮1413和右行走轮1421两者之间差速，从而实现 AGV 100前后左右四个方向的运动，如此，可以实现AGV 100转弯或曲线运动的情况，且同时 在前从动轮160也跟随左行走轮1413和右行走轮1421两者之间差速而改变方向。 [0078] 在本申请的一些实施例中，参见图13，前从动轮160通过轴承161安装至壳体110上，如此实现从动改变方向。 [0079] 参见图5，由于AGV 100不断运动，因此，为了使反射靶球120能够与激光跟踪仪200配合使用，在本申请中，基于反射靶球120设置有靶球自对准模块120'，该靶球自对准模块 120'包括安装座122'和驱动机构121'（参见图12）。 [0080] 靶球自对准模块120'也通过以太网通讯接收中控系统600下发的位置测量数据，并根据位置测量数据控制反射靶球120的镜面开口121始终朝向激光跟踪仪200。 [0081] 参见图5至图7，安装座122'置于壳体110的容纳空间内，反射靶球120置于安装座122'顶部且从壳体110的顶部开口部（未标记）伸出。 [0082] 驱动机构121'输出驱动力，并能够驱动安装座122'转动，以便在AGV 100移动带动反射靶球120移动时，确保驱动机构121'能够驱动安装座122'转动，从而带动反射靶球120 也转动，以使得镜面开口121始终朝向激光跟踪仪200。 [0083] 在本申请的一些实施例中，驱动机构121'包括驱动电机，驱动电机通过齿轮传动123'传送驱动力至安装座122'上。 [0084] 可以根据AGV 100转动角度，驱动机构121'驱动安装座122'转动并使反射靶球120反向转动该角度后，方可使得反射靶球120的镜面开口121朝向激光跟踪仪200。 [0085] 在本申请的一些实施例中，在AGV 100转动运动时，由于左行走轮1413和右行走轮1421需要转动不同的角度，因此，可以经过现有换算方式得到AGV 100自身转动的角度，如 此，可以得到驱动机构121'应带动反射靶球120反向旋转的角度了。 [0086] 为了方便反射靶球120的安装，安装座122'的顶部设置凹陷部（未图示），该凹陷部的内侧壁形状与反射靶球120的外侧壁形状适配（参见图12），且凹陷部具有磁性，由于反射 靶球120的外侧壁一般可以被磁性吸附，因此，采用磁吸方式方便布置反射靶球120，且容易 对反射靶球120进行更换。 [0087] 在本申请的一些实施例中，反射靶球120尺寸为1.5英寸。 [0088] 为了准确测量AGV 100的位置，反射靶球120通过靶球自对准模块120'安装在AGV 100的中心位置处，且电池180、喷墨单元130和控制模块150置于靶球自对准模块120'的四 周。 [0089] 在本申请的一些实施例中，参见图6和图7，喷墨单元130包括墨盒131和流量可调喷墨嘴132，墨盒131置于壳体110的容纳空间内，流量可调喷墨嘴132置于墨盒131上且从壳 体110的底盘112伸出。 [0090] 为了丰富划线内容，该墨盒131可以为三色彩色墨盒131，且流量可调喷墨嘴132为长条形，并可接收中控系统600通过以太网通讯下发的喷墨指令，在需要的位置和时机进行 喷墨，如下将会详细介绍。 [0091] 由于墨盒131内墨汁是消耗品，因此，需要频繁对其墨盒131进行取放，为了取放墨盒131方便，可以将上壳体111分为第一上壳体1111和第二上壳体1112。 [0092] 第一上壳体1111和底盘112之间形成的空间用于放置墨盒131，在取放墨盒131时，仅需打开第一上壳体1111即可取放墨盒131。 [0093] 第二上壳体1112和底盘112之间形成的空间可以用于放置电池180、驱动轮组140的驱动组件、靶球自对准模块120'和控制模块150等。 [0094] 流量可调喷墨嘴132与中控系统600连接，且包括多个喷头（未图示），每个喷头能够独立控制开闭，通过控制各喷头的开闭，实现喷涂宽度、喷涂内容（例如文字、图标等）等 的调整，从而实现对线条、文字、图标等待绘制信息的划线。 [0095] 如下，参见图14，描述该划线系统的工作过程。 [0096] 在本申请的一些实施例中，中控系统600用于控制激光跟踪仪200的测量追踪和AGV 100的划线工作。 [0097] S1：对划线系统进行自检复位。 [0098] 在划线工作开始之前，需要复位以自检划线系统，具体地，激光跟踪仪200的复位操作、AGV 100的复位操作以及喷墨单元130的复位操作。 [0099] S2：接收BIM或CAD图纸涉及的布局信息并进行处理。 [0100] 在完成复位操作后，划线系统开始进入划线准备工作。 [0101] 中控系统600接收BIM（Building information modeling，建筑信息模型）或CAD图纸涉及的布局信息，并进行处理，此处处理包括：图形信息解析、获取运动轨迹信息控制点、 获取待绘制信息、AGV 100运动路径规划和运动轨迹信息控制点属性关联。 [0102] 如下，将分别对如上处理过程进行描述。 [0103] 中控系统600对BIM或CAD图纸进行图形信息解析的过程即是识别布局信息的过程，例如可以根据布局信息的图层信息，获取需要例如待绘制空间（例如房间）的布局、边 界、柱子等。 [0104] 中控系统600根据所解析的图形信息，获取运动轨迹信息控制点及待绘制信息（例如线条、文字、图标等）。 [0105] 如上所述的运动轨迹信息控制点指的是待绘制信息的坐标，例如待划线的直线段的起点坐标和终点坐标、文字或图表的坐标。 [0106] 其中，坐标为AGV 100运动轨迹上的坐标，即，布局信息所在的布局参考坐标系下的坐标。 [0107] 在运动轨迹为曲线段时，在该曲线段具有多个运动轨迹信息控制点，在曲线段上控制AGV 100的左行走轮1413和右行走轮1421的差速，一一经过该些运动轨迹信息控制点， 实现AGV 100的曲线运动。 [0108] 在获取到基于布局信息的所有运动轨迹信息控制点之后，AGV 100一一通过这些运动轨迹信息控制点就完成了AGV 100的整个运动路径。 [0109] 此外，通过解析后的布局信息，还会在运动轨迹信息控制点处获取到应该在该运动轨迹信息控制点处如何喷墨的喷墨信息，例如，在该控制点处（通过控制流量可调喷墨嘴 132）喷墨划线且需要的喷墨宽度等的喷墨信息、在该控制点处喷墨文字且需要的喷墨宽度 等的喷墨信息。 [0110] 其中，需要喷墨宽度可以在图形解析过程中根据不同的图层信息获取到，喷墨宽度与线型宽度可以一致。 [0111] 因此，若需要在运动轨迹控制点处完成喷墨，还需要将运动轨迹信息控制点处的运动控制与喷墨信息进行关联，实现控制点属性关联。 [0112] 其中，运动控制指的是AGV 100的直线运动控制、曲线运动控制和不运动控制。 [0113] 在AGV 100喷墨划线时，需要AGV 100从该控制点直线运动控制或曲线运动控制，可以通过控制流量可调喷墨嘴132中各喷头的开闭，实现划线绘制。 [0114] 在AGV 100喷墨文字或图表时，针对于文字或图表的宽度不大于流量可调喷墨嘴的宽度的情况，一般控制在该控制点不运动，此时，可以通过控制流量可调喷墨嘴132中各 喷头的开闭，实现文字或图标一次性绘制。 [0115] 另外，针对于文字或图表的宽度大于流量可调喷墨嘴的宽度的情况，则需要控制AGV往复运动，通过喷墨多道轨迹以拼凑出完整的文字或图表。 [0116] S3：统一激光跟踪仪坐标系和布局参考坐标系。 [0117] 如上所述的运动轨迹信息控制点的坐标都是在布局参考坐标系下的坐标，如何采用激光跟踪仪200测量AGV 100的位置，来使得AGV 100运动至控制点处以进行准确划线，是 需要解决的问题。 [0118] 在本申请中，通过将激光跟踪仪坐标系与布局参考坐标系进行统一，实现将在激光跟踪仪坐标系下测量的AGV 100位置坐标转换为布局参考坐标系坐标，方可根据图纸正 确划线。 [0119] 为了方便统一激光跟踪仪坐标系与布局参考坐标系，在本申请中采用手动方式进行坐标系统一，以提高统一精度。 [0120] 手动方式在二维图纸上选取多个特征位置的点，获取其对应的坐标。 [0121] 在本申请中，可以手动在二维图纸上选取墙角的点或方柱角等的点，作为理论点，此点选择最好多余三个。 [0122] 激光跟踪仪200利用测量跟踪的技术，获取该些理论点对应的实际点，之后通过与理论点进行最佳拟合对齐，完成激光跟踪仪坐标系与布局参考坐标系的统一。 [0123] 具体地，可以采用如下过程实现。 [0124] 选择墙角的位置辅助用于统一激光跟踪仪坐标系与布局参考坐标系。 [0125] （1）手动选取二维图纸上墙角的点，作为理论点，此点的数量选择最好三个及三个以上。 [0126] 其中，该理论点是具有XY坐标的二维点。 [0127] （2）手持反射靶球（该反射靶球可以为如上所述的反射靶球120），将其分别放置在相互垂直的两面墙面，其中每个墙面上测量两个点。 [0128] 由于激光跟踪仪200对每个墙面测得的两个点为三维坐标，因此在墙面上的二维平面连成的直线可能是斜的，两个墙面的两个直线可能会不相交，在此处的坐标系统一过 程中，我们只关心XY坐标，因此，使用激光跟踪仪200在墙面测量的点的XY坐标构建二维点， 每个墙面的两个二维点连成一条直线，这样两个墙面的两条直线才会相交。 [0129] 两面墙的两条直线形成交点，该交点即是待绘制空间（例如房间）中的墙角的实测点。 [0130] 采用三个及三个以上的实测点和理论点进行最佳拟合，完成坐标系转换。 [0131] 如此，利用坐标转换关系，激光跟踪仪200测量的AGV 100的位置坐标中的XY坐标即为基于图纸的布局参考坐标系下的位置坐标。 [0132] S4：启动自动划线。 [0133] 因此，在S2中获取到的运动轨迹信息控制点的坐标后，通过激光跟踪仪200对AGV 100的测量追踪，使AGV 100运动到该坐标处，实现基于二维图纸的划线。 [0134] 在划线过程中，实时监控AGV 100位姿，确保AGV 100准确移动至运动轨迹信息控制点（即，目标位置）。 [0135] 激光跟踪仪200可追踪反射靶球120，实时传递反射靶球120的实际位置给中控系统600，基于AGV 100的实际位置和目标位置的坐标偏差，通过中控系统600下发指令至驱动 轮组140，实时控制左行走轮1413和右行走轮1421，调整AGV 100的位置，驱动控制AGV 100 运动到目标位置。 [0136] 在划线过程中，还要实时监控AGV 100的安全。 [0137] 在本申请的一些实施例中，在壳体110的前端设置避障传感器，用于感测AGV 100前方的障碍物。 [0138] 参见图3至图5，该避障传感器可以为摄像头190，也可以为激光雷达等。 [0139] 本申请划线系统还包括与中控系统600无线连接的手动操作面板（未图示）。 [0140] 通过使用手动操作面板手动进行场地边界示教，使AGV 100在待绘制空间移动一圈，通过雷达和/或摄像头等构建待绘制空间的地图。 [0141] 通过构建地图，AGV 100有了运动边界，起到防止碰撞的安全作用。 [0142] 在划线过程中，还需要通过靶球自对准模块120'实时调整反射靶球120的旋转角度，使反射靶球120的镜面开口121始终朝向激光跟踪仪200，确保高精度获取AGV 100位置。 [0143] 在划线过程中，流量可调喷墨嘴132接收中控系统600下发的喷墨指令进行工作，喷墨指令指示如S2中所述的喷墨信息。 [0144] S5：划线结束。 [0145] 在完成划线结束时，可以复位该划线系统，以待下次工作。 [0146] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可 以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和 范围。 |
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