边线放样方法、系统、设备及存储介质 |
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| 申请号 | CN202310872329.6 | 申请日 | 2023-07-17 | 公开(公告)号 | CN116591008B | 公开(公告)日 | 2023-11-28 |
| 申请人 | 武汉光昱明晟智能科技有限公司; | 发明人 | 王猛; 彭海东; 祝浪; 刘圣; 彭思; 张俊; 刘冰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种边线放样方法、系统、设备及存储介质，所述方法包括：在边线放样 机器人 从当前 位置 行驶至设计边桩点投影位置时，基于设计边桩点投影位置旋转至目标投影线方向；基于目标投影线方向沿对应的目标投影线行驶，确定完成面第n边桩点，n≥1；根据完成面第n边桩点确定完成面第n+1边桩点的 水 平坐标；基于水平坐标通 过喷 涂机构使边线放样机器人 喷涂 完成面第n边线和完成面第n+1边桩点；确定完成面第1边桩点与完成面第n+1边桩点之间的标记数量；在标记数量等于设计边桩个数时，完成边线放样。本发明中通过用于路基挖填的边线放样机器人和边线自动放样策略，实现了路基挖填边线自动放样，进而提高了边线放样效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种边线放样方法，其特征在于，所述边线放样方法包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 边线放样方法、系统、设备及存储介质技术领域[0001] 本发明涉及道路施工技术领域，尤其涉及一种边线放样方法、系统、设备及存储介质。 背景技术[0002] 在道路施工中，经常需要对边线进行放样，主要包括画边线和标记桩号点的工序。现有技术中通过设计图获取已知的设计参数，再用测量仪器测量实际数据，将两者作为依据结合工程施工专业测量技术和公式，根据中桩放样出边桩，这些边桩就构成了道路的施工边线。目前，常规放样方法是利用全站仪、载波相位差分技术（Real ‑ time kinematic RTK）等测量工具，手动计算每个桩号的横断面高程和中桩偏距，再放出边桩，最后由工人手动画出标记线，但这种方式导致放样方法存在速度慢、工程量大的问题，直接影响施工进度。 [0003] 上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。 发明内容[0004] 本发明的主要目的在于提供了一种边线放样方法、系统、设备及存储介质，旨在解决如何提高边线放样效率的技术问题。 [0005] 为实现上述目的，本发明提供了一种边线放样方法，所述边线放样方法包括： [0007] 基于所述目标投影线方向沿对应的目标投影线行驶，确定完成面第n边桩点，n≥1； [0008] 根据所述完成面第n边桩点确定完成面第n+1边桩点的水平坐标； [0010] 确定完成面第1边桩点与所述完成面第n+1边桩点之间的标记数量； [0011] 在所述标记数量等于设计边桩个数时，完成边线放样。 [0012] 可选地，所述基于所述目标投影线方向沿对应的目标投影线行驶，确定完成面第n边桩点的步骤，包括： [0013] 将所述边线放样机器人基于所述目标投影线方向沿对应的目标投影线行驶，以获得实时测量的平面坐标和高程； [0014] 根据所述实时测量的平面坐标通过目标边坡线方程确定理论高程； [0015] 确定所述理论高程与所述高程之间的绝对值差； [0016] 判断所述绝对值差是否小于或等于预设阈值； [0017] 在所述绝对值差小于或等于所述预设阈值时，控制机器人停止行驶，并获取完成面第n边桩点的平面坐标和完成面第n边桩点的高程坐标； [0018] 根据所述完成面第n边桩点的平面坐标和所述完成面第n边桩点的高程坐标确定完成面第n边桩点，并使所述边线放样机器人的喷涂机构对所述完成面第n边桩点进行标记。 [0019] 可选地，所述判断所述绝对值差是否小于或等于预设阈值的步骤之后，还包括： [0020] 在所述绝对值差大于所述预设阈值时，返回所述基于所述目标投影线方向沿对应的目标投影线行驶，确定完成面第n边桩点的步骤。 [0021] 可选地，所述根据所述实时测量的平面坐标通过目标边坡线方程确定理论高程的步骤之前，还包括： [0022] 根据边线放样预期质量确定放样间距； [0023] 根据设计中桩坐标、曲线要素及所述放样间距计算设计边桩坐标和设计边桩方向； [0024] 根据所述设计边桩坐标和所述设计边桩方向确定边坡线方程； [0025] 根据所述边坡线方程确定目标边坡线方程。 [0026] 可选地，所述根据所述完成面第n边桩点确定完成面第n+1边桩点的水平坐标的步骤，包括： [0027] 根据所述完成面第n边桩点确定第n高程Z坐标信息； [0028] 根据所述第n高程Z坐标信息通过水平坐标公式确定完成面第n+1边桩点的水平坐标； [0029] 所述水平坐标公式为： [0030] [0031] 式中，(XTn+1, YTn+1)为完成面第n+1边桩点的水平坐标，Zn为第n高程Z坐标信息，(xn, yn, zn)为第n设计边桩点坐标，k为边坡的坡比。 [0032] 可选地，所述确定完成面第1边桩点与所述完成面第n+1边桩点之间的标记数量的步骤之后，还包括： [0033] 在所述标记数量小于设计边桩个数时，返回所述根据所述完成面第n边桩点确定完成面第n+1边桩点的水平坐标的步骤。 [0034] 此外，为实现上述目的，本发明还提出一种边线放样系统，所述边线放样系统包括： [0035] 调整模块，用于在边线放样机器人从当前位置行驶至设计边桩点投影位置时，基于所述设计边桩点投影位置旋转至目标投影线方向； [0036] 行驶模块，用于基于所述目标投影线方向沿对应的目标投影线行驶，确定完成面第n边桩点，n≥1； [0037] 确定模块，用于根据所述完成面第n边桩点确定完成面第n+1边桩点的水平坐标； [0038] 所述确定模块，还用于基于所述完成面第n+1边桩点的水平坐标通过喷涂机构使所述边线放样机器人喷涂完成面第n边线和完成面第n+1边桩点； [0039] 所述确定模块，还用于确定完成面第1边桩点与所述完成面第n+1边桩点之间的标记数量； [0040] 所述确定模块，还用于在所述标记数量等于设计边桩个数时，完成边线放样。 [0041] 此外，为实现上述目的，本发明还提出一种边线放样设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的边线放样程序，所述边线放样程序配置为实现如上文所述的边线放样方法的步骤。 [0042] 此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有边线放样程序，所述边线放样程序被处理器执行时实现如上文所述的边线放样方法的步骤。 [0043] 本发明首先在边线放样机器人从当前位置行驶至设计边桩点投影位置时，基于设计边桩点投影位置旋转至目标投影线方向，然后基于目标投影线方向沿对应的目标投影线行驶，确定完成面第n边桩点，n≥1，并根据完成面第n边桩点确定完成面第n+1边桩点的水平坐标，基于水平坐标通过喷涂机构使边线放样机器人喷涂完成面第n边线和完成面第n+1边桩点，之后确定完成面第1边桩点与完成面第n+1边桩点之间的标记数量，在标记数量等于设计边桩个数时，完成边线放样。相较于现有技术中利用全站仪、RTK等测量工具，手动计算每个桩号的横断面高程和中桩偏距，再放出边桩，最后由工人手动画出标记线，导致边线放样效率较慢，而本发明中通过用于路基挖填的边线放样机器人和边线自动放样策略，实现了路基挖填边线自动放样，进而提高了边线放样效率。附图说明 [0045] 图2为本发明边线放样方法第一实施例的流程示意图； [0046] 图3为本发明边线放样方法第一实施例的机器人靠右行驶示意图； [0047] 图4为本发明边线放样方法第一实施例的道路设计边桩、边坡线、边坡线投影示意图； [0048] 图5为本发明边线放样方法第一实施例的完成面边线和完成面边桩点示意图； [0049] 图6为本发明边线放样方法第一实施例的设计面和完成面示意图； [0050] 图7为本发明边线放样方法第一实施例的机器人边线自动放样流程图； [0051] 图8为本发明边线放样系统第一实施例的结构框图。 [0052] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。 具体实施方式[0053] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0054] 参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的边线放样设备结构示意图。 [0055] 如图1所示，该边线放样设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器（Central Processing Unit，CPU），通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如无线保真（Wireless‑Fidelity，Wi‑Fi）接口）。存储器1005可以是高速的随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），也可以是稳定的非易失性存储器（Non‑Volatile Memory，NVM），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储系统。 [0056] 本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对边线放样设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。 [0058] 在图1所示的边线放样设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明边线放样设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在边线放样设备中，所述边线放样设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的边线放样程序，并执行本发明实施例提供的边线放样方法。 [0059] 本发明实施例提供了一种边线放样方法，参照图2，图2为本发明边线放样方法第一实施例的流程示意图。 [0060] 本实施例中，所述边线放样方法包括以下步骤： [0061] 步骤S10：在边线放样机器人从当前位置行驶至设计边桩点投影位置时，基于所述设计边桩点投影位置旋转至目标投影线方向。 [0063] 需要说明的是，边线放样包含左边线放样和右边线放样。但对于边线放样机器人来说，不仅可以完成左边线放样，还可以完成右边线放样。边线放样机器人可以根据预先设定的行驶规则进行靠左行驶或靠右行驶。若机器人靠右行驶，则在机器人放样过程中，左边线放样和右边线放样对于机器人都是右边线放样。若机器人靠左行驶，则在机器人放样过程中，左边线放样和右边线放样对于机器人都是左边线放样。 [0064] 参考图3，图3为本发明边线放样方法第一实施例的机器人靠右行驶示意图，本实施例中以机器人即边线放样机器人靠右行驶为例，在机器人放样过程中，左边线放样和右边线放样对于机器人都是右边线放样。 [0065] 当前位置理解为边线放样机器人当前所处位置，可以为初始位置，还可以为完成面第n边桩点对应的位置，其中n≥1。设计边桩点投影位置可以为第1设计边桩点对应的投影点，还可以为第n设计边桩点对应的投影点等。目标投影线方向为设计边桩点投影位置对应的投影线方向。例如，第1设计边桩点投影位置对应的目标投影线方向为第1投影线方向，第2设计边桩点投影位置对应的目标投影线方向为第2投影线方向等，本实施例并不加以限制。 [0066] 还应理解的是，边线放样机器人包含差速底盘、喷涂机构、控制器、定位装置。定位装置用于获得机器人定位数据；控制器用于计算差速底盘行驶的控制指令和喷涂机构的执行指令；差速底盘接收并执行控制器的控制指令，使其按照期望路径行驶；喷涂机构接收控制器的执行指令，执行画线、标记的放样工作。 [0067] 在具体实现中，参考图4，图4为本发明边线放样方法第一实施例的道路设计边桩、边坡线、边坡线投影示意图，图中涉及的坐标系为东北天坐标系，东北天坐标系与施工领域的参考坐标系可以相互转换，边线放样机器人以(x1, y1)为目标点即设计边桩点投影位置，该目标点为第1设计边桩点对应的投影点，从当前位置自主行驶到目标点；边线放样机器人在目标点(x1, y1)位置原地旋转，使其方向朝向边坡方向（第1投影线方向），即θ1‑90°方向。 [0068] 需要说明的是，边坡方向与投影线方向一致。 [0069] 步骤S20：基于所述目标投影线方向沿对应的目标投影线行驶，确定完成面第n边桩点，n≥1。 [0070] 应理解的是，目标投影线可以为第1投影线，还可以为第2投影线，还可以为第n投影线等，边线放样机器人基于第1投影线方向沿第1投影线行驶，边线放样机器人基于第n投影线方向沿第n投影线行驶等，本实施例并不加以限制。 [0071] 还需要说明的是，根据边线放样预期质量确定放样间距，根据设计中桩坐标、曲线要素及放样间距计算设计边桩坐标和设计边桩方向，根据设计边桩坐标和设计边桩方向确定边坡线方程，根据边坡线方程确定目标边坡线方程，其中目标边坡线方程可以为第1边坡线方程，还可以为第n边坡线方程等。 [0072] 在具体实现中，获取预期质量参数和放样间距范围。预期质量参数包括工期宽松程度k1、质量要求等级k2。其中，k1∈[0, 1]，k1=0时，表示工期紧张，k1=1时，表示工期宽松；k2∈[0, 1]，k2=0时，表示质量要求等级低，k2=1时，表示质量要求等级高。默认的预期质量参数设为：k1=0.5、k2=0.5。预设放样间距范围为[Dmin, Dmax]，其中Dmin表示最小放样间距，Dmax表示最大放样间距。默认的间距参数设为：Dmin=10米、Dmax=20米。 [0073] 计算放样间距D，计算公式如下： [0074] D=min{Dmax‑k1(Dmax‑Dmin), Dmax‑k2(Dmax‑Dmin)} [0075] 还应理解的是，通过设计中桩坐标、曲线要素、放样间距，可以计算设计边桩K1、K2、K3、…、Kn、…、KN的坐标为(x1, y1, z1)、(x2, y2, z2)、(x3, y3, z3)、…、(xn, yn, zn)、…、(xN, yN, zN)，方向为θ1、θ2、θ3、…、θn、…、θN。N为设计边桩的数量。 [0076] 理论边坡上，经过设计边桩点，且与设计边桩点方向垂直的直线。根据此定义，可得每个边坡线的方程，和边坡线在水平面上的投影线方程，分别为： [0077] 第n个边坡线方程： [0078] 第n个边坡线投影线方程： [0079] 式中，k为边坡的坡比。 [0080] 还需要说明的是，将边线放样机器人基于目标投影线方向沿对应的目标投影线行驶，以获得实时测量的平面坐标和高程，根据实时测量的平面坐标通过目标边坡线方程确定理论高程。 [0081] 实时测量的平面坐标为机器人以目标投影线为目标路线向前行驶时测量的地面坐标。 [0082] 在本实施例中，边线放样机器人以第1投影线为目标路线向前行驶，同时测量地面坐标和高程(X, Y, Z)，将(X, Y)带入第1边坡线方程，近似计算理论高程H： [0083] [0084] 式中，H为理论高程，X为地面坐标X坐标信息，Y为地面坐标Y坐标信息，(x1, y1, z1)为第1设计边桩点的x坐标信息，y坐标信息、z坐标信息。 [0085] 进一步地，确定理论高程与高程Z坐标信息之间的绝对值差；判断绝对值差是否小于或等于预设阈值；在绝对值差小于或等于预设阈值时，控制机器人停止行驶，获取边线放样机器人对应的完成面第1边桩点的平面坐标和第1高程；基于完成面第1边桩点的平面坐标和第1高程确定完成面第1边桩点，并使边线放样机器人的喷涂机构对完成面第1边桩点进行标记，则边线放样机器人的当前位置在完成面第1边桩点位置，返回在边线放样机器人从当前位置行驶至设计边桩点投影位置时，基于所述设计边桩点投影位置旋转至目标投影线方向的步骤，以确定完成面第n边桩点，并使边线放样机器人的喷涂机构对第n边桩点进行标记；在绝对值差大于预设阈值时，返回将边线放样机器人基于第1投影线方向沿第1投影线行驶的操作。 [0086] 在具体实现中，判断|H‑Z|≤δ，其中δ为预设阈值，优选的取δ=3cm。若不满足，则返回继续沿目标投影线（第1投影线）向前行驶。若满足，则机器人停止行驶，并测量当前位置的坐标（完成面第1边桩点的平面坐标）和第1高程(X1, Y1, Z1)，作为完成面第1边桩点，机器人喷涂机构标记完成面第1边桩点，令n=1。 [0087] 进一步地，边线放样机器人从完成面第1边桩点的坐标位置行驶至第2设计边桩点对应的投影点，边线放样机器人在第2设计边桩点对应的投影点(x2,y2)位置原地旋转，使其方向朝向边坡方向（第2投影线方向），即θ2‑90°方向。之后边线放样机器人以第2投影线为目标路线向前行驶，同时测量地面坐标和高程(X, Y, Z)，将(X, Y)带入第2边坡线方程，近似计算理论高程H，判断|H‑Z|≤δ，其中δ为预设阈值，优选的取δ=3cm。若不满足，则返回继续沿第2投影线向前行驶。若满足，则机器人停止行驶，并测量当前位置的坐标（第2边桩点坐标）和第2高程(X2, Y2, Z2)，作为完成面第2边桩点，机器人喷涂机构标记完成面第2边桩点，根据上述方式依次确定完成面第n边桩点等。 [0088] 在具体实现中，可以根据完成面第1边桩点可确定完成面第2边桩点，根据完成面第2边桩点可确定完成面第3边桩点等。根据完成面第2边桩点可确定完成面第3边桩点的处理方式可参考根据完成面第1边桩点可确定完成面第2边桩点的具体操作，直至确定完成面第n边桩点，并使边线放样机器人的喷涂机构对完成面第1边桩点至完成面第n边桩点进行标记。 [0089] 步骤S30：根据所述完成面第n边桩点确定完成面第n+1边桩点的水平坐标。 [0090] 进一步地，根据完成面第n边桩点实测高程Zn，推算完成面第n+1边桩点的水平坐标(XTn+1, YTn+1)，水平坐标公式如下： [0091] [0092] 式中，(XTn+1, YTn+1)为完成面第n+1边桩点的水平坐标，Zn为第n高程Z坐标信息，(xn, yn, zn)为第n设计边桩点坐标。 [0093] 还需要说明的是，边线放样机器人原地旋转使方向朝向(XTn+1, YTn+1)，然后沿直线向坐标点(XTn+1, YTn+1)行驶，同时机器人喷涂机构在完成面画第n边线。当机器人行驶到(XTn+1, YTn+1)后停止行驶，并测量当前位置的坐标和高程(Xn+1, Yn+1, Zn+1)，作为完成面第n+1边桩点，机器人喷涂机构标记完成面第n+1边桩点。 [0094] 步骤S40：基于所述完成面第n+1边桩点的水平坐标通过喷涂机构使所述边线放样机器人喷涂完成面第n边线和完成面第n+1边桩点。 [0095] 需要说明的是，边线放样机器人在向完成面第n+1边桩点行驶的过程中通过喷涂机构喷涂完成面第n边线。 [0096] 步骤S50：确定完成面第1边桩点与所述完成面第n+1边桩点之间的标记数量。 [0097] 步骤S60：在所述标记数量等于设计边桩个数时，完成边线放样。 [0098] 在本实施例中，参考图5，图5为本发明边线放样方法第一实施例的完成面边线和完成面边桩点示意图，判断完成面所有边桩点是否标记，即判断n+1（标记数量）=N；若否，则令n=n+1，返回根据完成面第1边桩点确定完成面第n+1边桩点的水平坐标的操作；若是，则完成面画边线和标记桩号的放样作业已经完成。参考图6，图6为本发明边线放样方法第一实施例的设计面和完成面示意图。 [0099] 还需要说明的是，本实施例参考图7，图7为本发明边线放样方法第一实施例的机器人边线自动放样流程图，图中（1）依据边线放样预期质量，计算放样间距，边线放样预期质量取决由工期、质量要求等级；（2）根据设计中桩坐标、曲线要素、放样间距，计算设计边桩坐标和方向，计算边坡线方程，和边坡线在水平面上的投影线方程；（3）机器人从当前位置开始，行驶到第1设计边桩的水平投影位置，并原地旋转到第1投影线方向；（4）机器人沿第1投影线行驶，找到完成面第n边桩点，并标记完成面第n边桩点，令n=1；（5）计算完成面的第n+1边桩点，机器人朝完成面第n+1边桩点方向行驶，在完成面画第n边线和标记第n+1边桩点；（6）判断n+1是否等于设计边桩的个数N，若否，则令n=n+1，重复（5）的步骤，若是，则完成面画边线和标记桩号的放样作业完成。从而为路基挖填中的边线放样提供自动化的作业方式，提高道路施工的作业效率和智能化程度。 [0100] 在本实施例中，首先在边线放样机器人从当前位置行驶至设计边桩点投影位置时，基于设计边桩点投影位置旋转至目标投影线方向，然后基于目标投影线方向沿对应的目标投影线行驶，确定完成面第n边桩点，n≥1，并根据完成面第n边桩点确定完成面第n+1边桩点的水平坐标，基于水平坐标通过喷涂机构使边线放样机器人喷涂完成面第n边线和完成面第n+1边桩点，之后确定完成面第1边桩点与完成面第n+1边桩点之间的标记数量，在标记数量等于设计边桩个数时，完成边线放样。相较于现有技术中利用全站仪、RTK等测量工具，手动计算每个桩号的横断面高程和中桩偏距，再放出边桩，最后由工人手动画出标记线，导致边线放样效率较慢，而本实施例中通过用于路基挖填的边线放样机器人和边线自动放样策略，实现了路基挖填边线自动放样，进而提高了边线放样效率。 [0101] 参照图8，图8为本发明边线放样系统第一实施例的结构框图。 [0102] 如图8所示，本发明实施例提出的边线放样系统包括： [0103] 调整模块8001，用于在边线放样机器人从当前位置行驶至设计边桩点投影位置时，基于所述设计边桩点投影位置旋转至目标投影线方向。 [0104] 需要说明的是，边线放样包含左边线放样和右边线放样。但对于边线放样机器人来说，不仅可以完成左边线放样，还可以完成右边线放样。边线放样机器人可以根据预先设定的行驶规则进行靠左行驶或靠右行驶。若机器人靠右行驶，则在机器人放样过程中，左边线放样和右边线放样对于机器人都是右边线放样。若机器人靠左行驶，则在机器人放样过程中，左边线放样和右边线放样对于机器人都是左边线放样。 [0105] 参考图3，图3为本发明边线放样方法第一实施例的机器人靠右行驶示意图，本实施例中以机器人即边线放样机器人靠右行驶为例，在机器人放样过程中，左边线放样和右边线放样对于机器人都是右边线放样。 [0106] 当前位置理解为边线放样机器人当前所处位置，可以为初始位置，还可以为完成面第n边桩点对应的位置，其中n≥1。设计边桩点投影位置可以为第1设计边桩点对应的投影点，还可以为第n设计边桩点对应的投影点等。目标投影线方向为设计边桩点投影位置对应的投影线方向。例如，第1设计边桩点投影位置对应的目标投影线方向为第1投影线方向，第2设计边桩点投影位置对应的目标投影线方向为第2投影线方向等，本实施例并不加以限制。 [0107] 还应理解的是，边线放样机器人包含差速底盘、喷涂机构、控制器、定位装置。定位装置用于获得机器人定位数据；控制器用于计算差速底盘行驶的控制指令和喷涂机构的执行指令；差速底盘接收并执行控制器的控制指令，使其按照期望路径行驶；喷涂机构接收控制器的执行指令，执行画线、标记的放样工作。 [0108] 在具体实现中，参考图4，图4为本发明边线放样方法第一实施例的道路设计边桩、边坡线、边坡线投影示意图，图中涉及的坐标系为东北天坐标系，东北天坐标系与施工领域的参考坐标系可以相互转换，边线放样机器人以(x1, y1)为目标点即设计边桩点投影位置，该目标点为第1设计边桩点对应的投影点，从当前位置自主行驶到目标点；边线放样机器人在目标点(x1, y1)位置原地旋转，使其方向朝向边坡方向（第1投影线方向），即θ1‑90°方向。 [0109] 需要说明的是，边坡方向与投影线方向一致。 [0110] 行驶模块8002，用于基于所述目标投影线方向沿对应的目标投影线行驶，确定完成面第n边桩点，n≥1。 [0111] 应理解的是，目标投影线可以为第1投影线，还可以为第2投影线，还可以为第n投影线等，边线放样机器人基于第1投影线方向沿第1投影线行驶，边线放样机器人基于第n投影线方向沿第n投影线行驶等，本实施例并不加以限制。 [0112] 还需要说明的是，根据边线放样预期质量确定放样间距，根据设计中桩坐标、曲线要素及放样间距计算设计边桩坐标和设计边桩方向，根据设计边桩坐标和设计边桩方向确定边坡线方程，根据边坡线方程确定目标边坡线方程，其中目标边坡线方程可以为第1边坡线方程，还可以为第n边坡线方程等。 [0113] 在具体实现中，获取预期质量参数和放样间距范围。预期质量参数包括工期宽松程度k1、质量要求等级k2。其中，k1∈[0, 1]，k1=0时，表示工期紧张，k1=1时，表示工期宽松；k2∈[0, 1]，k2=0时，表示质量要求等级低，k2=1时，表示质量要求等级高。默认的预期质量参数设为：k1=0.5、k2=0.5。预设放样间距范围为[Dmin, Dmax]，其中Dmin表示最小放样间距，Dmax表示最大放样间距。默认的间距参数设为：Dmin=10米、Dmax=20米。 [0114] 计算放样间距D，计算公式如下： [0115] D=min{Dmax‑k1(Dmax‑Dmin), Dmax‑k2(Dmax‑Dmin)} [0116] 还应理解的是，通过设计中桩坐标、曲线要素、放样间距，可以计算设计边桩K1、K2、K3、…、Kn、…、KN的坐标为(x1, y1, z1)、(x2, y2, z2)、(x3, y3, z3)、…、(xn, yn, zn)、…、(xN, yN, zN)，方向为θ1、θ2、θ3、…、θn、…、θN。N为设计边桩的数量。 [0117] 理论边坡上，经过设计边桩点，且与设计边桩点方向垂直的直线。根据此定义，可得每个边坡线的方程，和边坡线在水平面上的投影线方程，分别为： [0118] 第n个边坡线方程： [0119] 第n个边坡线投影线方程： [0120] 式中，k为边坡的坡比。 [0121] 还需要说明的是，将边线放样机器人基于目标投影线方向沿对应的目标投影线行驶，以获得实时测量的平面坐标和高程，根据实时测量的平面坐标通过目标边坡线方程确定理论高程。 [0122] 实时测量的平面坐标为机器人以目标投影线为目标路线向前行驶时测量的地面坐标。 [0123] 在本实施例中，边线放样机器人以第1投影线为目标路线向前行驶，同时测量地面坐标和高程(X, Y, Z)，将(X, Y)带入第1边坡线方程，近似计算理论高程H： [0124] [0125] 式中，H为理论高程，X为地面坐标X坐标信息，Y为地面坐标Y坐标信息，(x1, y1, z1)为第1设计边桩点的x坐标信息，y坐标信息、z坐标信息。 [0126] 进一步地，确定理论高程与高程Z坐标信息之间的绝对值差；判断绝对值差是否小于或等于预设阈值；在绝对值差小于或等于预设阈值时，控制机器人停止行驶，获取边线放样机器人对应的完成面第1边桩点的平面坐标和第1高程；基于完成面第1边桩点的平面坐标和第1高程确定完成面第1边桩点，并使边线放样机器人的喷涂机构对完成面第1边桩点进行标记，则边线放样机器人的当前位置在完成面第1边桩点位置，返回在边线放样机器人从当前位置行驶至设计边桩点投影位置时，基于所述设计边桩点投影位置旋转至目标投影线方向的步骤，以确定完成面第n边桩点，并使边线放样机器人的喷涂机构对第n边桩点进行标记；在绝对值差大于预设阈值时，返回将边线放样机器人基于第1投影线方向沿第1投影线行驶的操作。 [0127] 在具体实现中，判断|H‑Z|≤δ，其中δ为预设阈值，优选的取δ=3cm。若不满足，则返回继续沿目标投影线（第1投影线）向前行驶。若满足，则机器人停止行驶，并测量当前位置的坐标（完成面第1边桩点的平面坐标）和第1高程(X1, Y1, Z1)，作为完成面第1边桩点，机器人喷涂机构标记完成面第1边桩点，令n=1。 [0128] 进一步地，边线放样机器人从完成面第1边桩点的坐标位置行驶至第2设计边桩点对应的投影点，边线放样机器人在第2设计边桩点对应的投影点(x2, y2)位置原地旋转，使其方向朝向边坡方向（第2投影线方向），即θ2‑90°方向。之后边线放样机器人以第2投影线为目标路线向前行驶，同时测量地面坐标和高程(X, Y, Z)，将(X, Y)带入第2边坡线方程，近似计算理论高程H，判断|H‑Z|≤δ，其中δ为预设阈值，优选的取δ=3cm。若不满足，则返回继续沿第2投影线向前行驶。若满足，则机器人停止行驶，并测量当前位置的坐标（第2边桩点坐标）和第2高程(X2, Y2, Z2)，作为完成面第2边桩点，机器人喷涂机构标记完成面第2边桩点，根据上述方式依次确定完成面第n边桩点等。 [0129] 在具体实现中，可以根据完成面第1边桩点可确定完成面第2边桩点，根据完成面第2边桩点可确定完成面第3边桩点等。根据完成面第2边桩点可确定完成面第3边桩点的处理方式可参考根据完成面第1边桩点可确定完成面第2边桩点的具体操作，直至确定完成面第n边桩点，并使边线放样机器人的喷涂机构对完成面第1边桩点至完成面第n边桩点进行标记。 [0130] 确定模块8003，用于根据所述完成面第n边桩点确定完成面第n+1边桩点的水平坐标。 [0131] 还应理解的是，n为不小于1的整数即大于或等于1的整数。 [0132] 进一步地，根据完成面第n边桩点实测高程Zn，推算完成面第n+1边桩点的水平坐标(XTn+1, YTn+1)，水平坐标公式如下： [0133] [0134] 式中，(XTn+1, YTn+1)为完成面第n+1边桩点的水平坐标，Zn为第n高程Z坐标信息，(xn, yn, zn)为第n设计边桩点坐标。 [0135] 还需要说明的是，边线放样机器人原地旋转使方向朝向(XTn+1, YTn+1)，然后沿直线向坐标点(XTn+1, YTn+1)行驶，同时机器人喷涂机构在完成面画第n边线。当机器人行驶到(XTn+1, YTn+1)后停止行驶，并测量当前位置的坐标和高程(Xn+1, Yn+1, Zn+1)，作为完成面第n+1边桩点，机器人喷涂机构标记完成面第n+1边桩点。 [0136] 所述确定模块8003，还用于基于所述完成面第n+1边桩点的水平坐标通过喷涂机构使所述边线放样机器人喷涂完成面第n边线和完成面第n+1边桩点。 [0137] 需要说明的是，边线放样机器人在向完成面第n+1边桩点行驶的过程中通过喷涂机构喷涂完成面第n边线。 [0138] 所述确定模块8003，还用于确定完成面第1边桩点与所述完成面第n+1边桩点之间的标记数量。 [0139] 所述确定模块8003，还用于在所述标记数量等于设计边桩个数时，完成边线放样。 [0140] 在本实施例中，参考图5，图5为本发明边线放样方法第一实施例的完成面边线和完成面边桩点示意图，判断完成面所有边桩点是否标记，即判断n+1=N；若否，则令n=n+1，返回根据完成面第1边桩点确定完成面第n+1边桩点的水平坐标的操作；若是，则完成面画边线和标记桩号的放样作业已经完成。参考图6，图6为本发明边线放样方法第一实施例的设计面和完成面示意图。 [0141] 还需要说明的是，本实施例参考图7，图7为本发明边线放样方法第一实施例的机器人边线自动放样流程图，图中（1）依据边线放样预期质量，计算放样间距，边线放样预期质量取决由工期、质量要求等级；（2）根据设计中桩坐标、曲线要素、放样间距，计算设计边桩坐标和方向，计算边坡线方程，和边坡线在水平面上的投影线方程；（3）机器人从当前位置开始，行驶到第1设计边桩的水平投影位置，并原地旋转到第1投影线方向；（4）机器人沿第1投影线行驶，找到完成面第1边桩点，并标记完成面第1边桩点，令n=1；（5）计算完成面的第n+1边桩点，机器人朝完成面第n+1边桩点方向行驶，在完成面画第n边线和标记第n+1边桩点；（6）判断n+1是否等于设计边桩的个数N，若否，则令n=n+1，重复（5）的步骤，若是，则完成面画边线和标记桩号的放样作业完成。从而为路基挖填中的边线放样提供自动化的作业方式，提高道路施工的作业效率和智能化程度。 [0142] 在本实施例中，首先在边线放样机器人从当前位置行驶至设计边桩点投影位置时，基于设计边桩点投影位置旋转至目标投影线方向，然后基于目标投影线方向沿对应的目标投影线行驶，确定完成面第n边桩点，n≥1，并根据完成面第n边桩点确定完成面第n+1边桩点的水平坐标，基于水平坐标通过喷涂机构使边线放样机器人喷涂完成面第n边线和完成面第n+1边桩点，之后确定完成面第1边桩点与完成面第n+1边桩点之间的标记数量，在标记数量等于设计边桩个数时，完成边线放样。相较于现有技术中利用全站仪、RTK等测量工具，手动计算每个桩号的横断面高程和中桩偏距，再放出边桩，最后由工人手动画出标记线，导致边线放样效率较慢，而本实施例中通过用于路基挖填的边线放样机器人和边线自动放样策略，实现了路基挖填边线自动放样，进而提高了边线放样效率。 [0143] 本发明边线放样系统的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。 [0144] 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、物品或者系统不仅包括那些要素，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、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。 [0145] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。 |
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