CN107169611B - 一种图形化方式规划agv行走区域并监控其运行的方法 - Google Patents
一种图形化方式规划agv行走区域并监控其运行的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种以实际仓储和生产区域为标准，图形化绘制布局AGV的行走路线和AGV区域内位置识别点以及仓库、车间内设备的方法。包括：AGV行走路线规划，路线长度，每条路线的行走速度；设置规划布局AGV区域内位置识别点(磁地标，二维码，放射板等)；设置布局交叉路口的信号灯；维护AGV档案；维护AGV路线对照(固定路线AGV)；大屏实时动画显示AGV运行状态以及AGV作业任务信息和每台AGV报警信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种图形化方式规划AGV行走区域并监控其运行的方法，从而实现生成AGV智能移动单元控制调度所需的结构化数据。
背景技术
申请人为实现打造智能仓储或车间而筹建AGV智能移动单元调度控制系统。集成所有技术实现路线行走的AGV智能移动单元路径规划，根据任务动态规划调度AGV，交通管制，线路热点分析，绕障碍路线规划等功能，逐步实现智能化运输。因此系统需要前期区域内的布局定义，和AGV属性设置，并根据不同AGV配置管理，从而产生不变的调度控制系统所需的结构化数据。
发明内容
本发明实施需要解决的技术问题在于针对AGV智能移动单元动态显示方法，所述方法包括：
在轨运行每台AGV智能移动单元的实时地理位置；
实时接受在轨运行的AGV智能移动单元设备报警信息、机电报警信息、信号报警信息中的一种或多种。
整个图形化中以临时中间图层和临时双缓存概念优化绘图，避免绘图过程中的闪烁和卡顿。
以图形化布局和定义环境中的设备、路线、地标识别介质、信号灯等施工布置信息，可以使施工人员快速上手，以节省施工工作量。
基于图形化布局定义，可以根据提供的现场CAD图纸可以直接绘制，避免了在车间或仓库内走动测量。
可以匹配不同仓储和生产车间的环境情况，通过面向图形化方式绘制环境模拟布局。
并生成统一结构化数据。做到不受仓储和生产车间环境影响。
在图形化档案设置基础上，可以快速且形象的对设备信息的更改和维护，从而实现和实际环境变化快速达成统一。
因为对图形布局的每一个图形元素单元抽象为一个对象，且包含各自本身的功能属性，因此可以实现图形粒子化处理，从而展现出对每一个图形元素的具体放大，缩小，移动，更改属性。
根据AGV实时动画显示可以实时查看所有AGV运行状态和具体位置，做到一览众山小，并且可以观察具体的AGV异常信息，再结合实时位置信息可以快速定位故障AGV，以便人员快速发现并维修。
AGV实时动画显示可以多终端部署，从而实现多点监控。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例和技术方案，下面将对实施例和技术描述中进行附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1是本发明一种图形化方式规划AGV行走区域并监控其运行的方法的主要操作流程图；
图2是本发明实施例中的图形化规划AGV路线的主要功能拓扑图；
图3为本发明实施例中的AGV移动单元实时动画显示功能拓扑图；
图5为本发明实施例中的图形化规划AGV路线界面结构示意图；
图4为本发明实施例中的AGV移动单元实时动画显示界面结构示意图；
图6为本发明实施例中的AGV交叉路口的交通管制和需要布置交通信号灯情况的几中场景；
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部实施例。而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，为本发明实施例操作流程图，包括：
步骤S101、配置数据库连接参数和基于Socket通信设置AGV调度控制上位机的连接参数信息；
具体来说，在本步骤中配置数据库的连接参数，包括SQLServer、Oracle、Mysql等主流数据库中的一种或多种连接地址、数据库名称、用户名和密码参数信息，配置连接数据库用于存储分析图形产生的结构化数据和AGV档案信息数据；同时设置用于AGV调度控制上位机通信的连接地址和端口号信息，和上位机实现通信后可以实时获得AGV运行的实时状态数据，从而实现实时动画监控。然后将配置参数信息用MD5加密后以密文形式保存到XML文件中。
步骤S102、基于GDI+使用绘图工具箱提供的工具绘制对应的图形元素从而实现区域和AGV行走路线的规划；
具体来说，绘图工具箱(图5中的501)提供AGV智能移动单元的行走路线，主要以线条，圆弧标识，设定路线的长度，同时，基于AGV智能移动单元在每条行走线路时速度的不同则维护每条线路上的行走速度，即选择具体直线并设置速度值则表示AGV在该路线上行走的正常速度；模拟代替AGV智能移动单元的位置识别介质图形元素，以带背景色矩形框显示，并可设置唯一标识码,如图5里的504所示，操作人员可以选中维护修改识别介质的唯一编码和AGV智能移动单元到达该点(位置识别介质点)需要做哪些动作，即AGV到达某个位置识别介质时执行一些什么机械动作(譬如：叉车AGV叉臂上升或下降，拖挂AGV的拖挂勾销上升或下降等，根据实际AGV动作指令集配置)；以红色背景填充圆的图形元素模拟基于wifi连接通信或有线方式通信的交通叉路口的信号灯布局，操作人员可以选中具体信号灯图形元素后维护wifi信号灯的通信IP地址；以带自定义背景图片的图形元素模拟区域内的其他设备布局摆放；以文本编辑框实现添加文字说明。整个区域内的布局定义都以图形化方式进行拖放维护，并可以对画图区域进行放大、缩小、移动。可以选择具体某个和全部图形元素并实现移动。绘制布局过程中可以对上一步具体操作进行连续撤销和恢复操作。以上所述的设置速度，动作灯参数在图5中的507区域内设置，绘图区域为图5中的503。
为了在绘图过程中能对交叉点、中点、断点、圆心、垂足点、切点等一系列特殊点的自动实现聚焦并磁性吸附从而达到准确连接图形元素或自动对齐图形元素等辅助功能，需要在绘制过程中对整个图形元素进行数学计算得到辅助焦点。步骤S1021、具体布局绘图过程中包括计算每两个线条之间的交点，计算函数：
计算直线和圆弧之间的交点，设线段的两个端点分别是P1(x1,y1)和P2(x2,y2),圆的圆心在P3(x3,y3),半径r,那么如果有交点P(x,y)的话,建立函数：
根据u在0-1之间转换成各个坐标
由于P在圆上，所以可以得到：
(x-x3)2+(y-y3)2＝r2 (4)
联合函数(2),(3),(4),可以得到：
Au2+Bu+C＝0 (5)
其中
解一元二次方程，可以得到：
步骤1022、根据上述公式(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)联合计算后依据B2-4AC的结果可以判断直线和圆弧的相交情况，分别得出如下判断结果：
a.如果小于0，则没有交点；
b.如果等于0，则标识直线和圆弧相切，只有一个交点；
c.如果大于0，表示有两个交点，再通过P(x,y)交点坐标跟圆弧的两个端点坐标进行比较，判断交点是否在圆弧两个端点坐标之间，若在则存在交点，否则没有交点；
针对P1和P2之间的直线，根据计算出的u值进行判断，有如下5种结果：
a.)如果直线和圆弧没有交点，而且都在圆弧外的话，则u的值有两个解都是同时小于0或者大于1的；
b.)如果直线和圆弧没有交点，直线两个端点坐标都在圆弧内的话，u的两个解数值成相反数，一个大于0，一个小于0；
c.)如果直线和圆弧只有一个交点且不相切，则u值的两个解中一个在0-1之间，另一个解不在0-1之间；
d.)如果直线和圆弧有两个交点，则u值两个解都在0-1之间；
e.)如果直线和圆弧只有一个交点且相切，则u值只有一个解，且在0-1之间；
步骤1023、根据勾股定理计算两个坐标之间的距离，具体公式：
跟据公式(8)计算距离长度和系统设置的距离阈值进行比较，即计算距离长度小于等于系统距离阈值时，图形元素自动吸附或对齐；据此判断是否实现图形元素的自动对齐、自动吸附的辅助绘图功能。
拖放绘制布局是基于图层概念实现每一步绘制动作，并以双缓存实现，从而达到绘制每一步图形元素过程中不卡顿，不闪烁，不消耗CPU。
步骤S1024、选中工具箱某一个绘制图形元素按钮后，创建一个缓存区内的临时图层并向其填充当前画布内容。
步骤S1025、建立新的临时缓存区，根据操作人员的鼠标动作，在临时图层临时缓存区内实时显示当前绘图内容。
步骤1026、触发绘制图形元素结束后事件，将临时图层覆盖到原始画布中并清除临时缓存区。
步骤1027、根据现场施工情况可以在绘图区域布局设置设备模拟图形，可根据要求操作绘制实现，也可以通过工具箱图片工具并选择设置其设备的图片实现。
步骤103根据绘制布局图形拾取AGV控制调度系统所需的数据并保存到数据中。
具体来说，记录所有直线的两端坐标信息；圆弧的圆心位置和半径信息；信号灯图形坐标信息；模拟设备图形元素的坐标信息或图片信息,图片信息以二进制形式存储数据库；AGV智能移动单元识别节点模拟图形元素，以矩形的左上角和右下角虚拟出一条直线和行走路线的直线或圆弧根据步骤S1021、步骤S1022得出交点坐标记录到数据库；
步骤S1031、根据步骤S1021和步骤S1022得到整个制图布局中所有的交点坐标，再根据步骤S1024得出距离每个交点坐标最近的AGV智能移动单元位置信息识别点的编码集合，每一个集合对应到每一个具体的交点坐标上，如图6所示，四种类型属于交叉路口情况，a,b,c,d需要将交叉点P(x,y)最近的AGV位置识别介质找到并对照成一对多的数据结构。具体对照后的数据结构如下：(AGV位置识别介质对应下面表格中地标)
步骤S1032、根据步骤S1032的判断集合中每个最近的AGV智能移动单元位置信息识别介质图形元素是否在相交的两条直线或圆弧上，不在则排除。该步骤用于AGV智能移动单元控制调度系统判断实现交叉路口的交通管制，判断AGV智能移动单元交叉路口让行控制。
步骤S1033、将步骤S1031，步骤S1032，步骤S1033所产生的数据记录到数据库中。
步骤104AGV移动单元的基础档案信息以及必要的行走线路信息维护设置；具体来说，通过此步骤把AGV的编码、名称、速度、单向行走或双向行走、通信IP地址等一系列属性信息维护并保存到数据库中，并且根据AGV是否是固定路线行走来判断是否需要指定AGV行走的固定路线，即，如果维护的AGV是固定行走路线的则需要为该AGV指定路线，反之这不需要指定。指定路线的方式是：选中一个AGV后在地图上通过鼠标单击一一拾取AGV位置识别介质图形元素从而形成路线。完成维护后保存到数据库。
步骤S105浏览维护信号灯所在交叉路口；
具体来说，交叉路口信号灯是提示人员或区域内其他作业车辆避让AGV经过路口，当AGV即将通过交叉路口时需要将信号灯红灯闪烁提示避让，AGV通过路口后恢复绿灯。步骤S105中可以查看区域内每个交叉路口的交通信号灯的布置情况，并可以随时修改。
因为信号灯涉及到维修，更换等日常维护工作，所以需要将信号灯快速更改维护到系统中则做到系统与实际情况快速同步。信号灯具体维护到系统中的数据结构跟交通管制规则一致，详细数据结构如下表格所示：(交叉路口类型指图6中)
步骤106启动AGV实时动画显示功能界面；
具体来说，实时接受AGV调度控制系统的每台AGV上报的位置、报警等信息并动画显示到图形化界面，从而达到实时监控每台AGV运行情况。其主要的功能如图3所示。具体展现如图4所示，407为显示步骤S02绘制的地图，通过接受AGV调度控制上位机推送过来的每台AGV的所在位置识别介质编码处理后找到对应的位置识别介质图形元素，然后将AGV示意图形元素定位到对应的位置识别介质图形元素位置，从而实现实时显示每台AGV实际运行所在地理位置。同时界面上还实时显示每台AGV的报警信息，如图4-404区域，显示具体的AGV车号、名称和报警详情一种或多种并红色背景闪烁显示，以示人员注意处理。4-402显示区域显示在运行的AGV种类并图形标识，并且在4-403区域显示在运行的AGV数量和报警异常AGV数量，方便人员统计。4-405和4-406显示区域内分别显示每台AGV完成有起始点到结束点作业任务的总数和相对固定路线情况下每条路线上作业任务的总数。因为涉及到AGV日常维护的工作，需要有人员使用4-401区域的功能按钮来停止某个在运行状态中的AGV后做维修保养，有停止既有启动指定AGV，即在维修保养后需要投放到工作状态，则需要人员来指定AGV并启动运行。
另外，本发明可以部署到多个终端处理显示，各个终端可以单独运行。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他步骤或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优先实施例，所设计的动作和单元并不一定是本人发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
对于本领域里的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围内均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (11)
1.一种图形化方式规划AGV行走区域并监控其运行的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S101、配置数据库连接参数和基于Socket通信设置AGV调度控制上位机的连接参数信息：
设置连接数据库的参数，包括：数据库地址，数据库名，用户名和密码；
设置AGV调度控制程序上位机的通信参数，包括：上位机IP地址，端口号；
填写参数信息后测试是否连接成功，完成后保存；
步骤S102、使用工作区绘图工具箱提供的工具在绘图工作区绘制对应的图形元素：
包括，通过基于GDI+画直线实现模拟AGV行走路线示意图元素，画矩形和字符串组合代表AGV区域位置识别点示意图形元素，带背景色实心圆图形代表信号灯示意图元素,用GDI+画图片方式实现仓库、车间设备示意图，在绘图过程支持交点，端点，圆心聚焦并磁性吸附辅助绘图功能；根据工具箱的绘图工具和现场区域环境按比率设计绘制布局；
步骤S103、保存绘图工作区内所有图形元素：
根据制图工作区内所有的图形元素，遍历得到每个图形元素的GDI+重绘参数信息以及计算直线交叉点最近的位置识别点坐标信息和信号灯坐标信息将所有图形元素的重绘属性信息保存到数据库中；
步骤S104、浏览维护AGV基础档案及有必要的行走线路信息；
步骤S105、浏览维护信号灯所在交叉路口；
步骤S106、启动AGV实时动画显示功能界面。
2.根据权利要求1所述的一种图形化方式规划AGV行走区域并监控其运行的方法，其特征在于，其步骤S101具体包括：设置维护基于SQLServer、Oracle、Sqlite、MySql数据库的连接地址、数据库名称、用户名和密码参数信息，并设置连接AGV调度控制上位机通信的连接地址，端口号信息，并用MD5加密后以密文形式保存到XML文件中。
3.根据权利要求1所述的一种图形化方式规划AGV行走区域并监控其运行的方法，其特征在于，其步骤S102具体包括：绘图工具箱提供AGV智能移动单元的行走路线，主要以线条，圆弧标识，设定路线的长度，同时，基于AGV智能移动单元在每条行走线路时速度的不同并维护每条线路上的行走速度；AGV智能移动单元的位置识别介质模拟图形元素，是以带背景色矩形框显示，操作人员选中维护修改识别介质的唯一编码和AGV智能移动单元到达位置识别介质点需要做哪些动作；基于wifi连接通信或有线方式通信的交通叉路口的信号灯布局，操作人员选中具体信号灯图形元素后维护wifi信号灯的通信IP地址；模拟区域内的其他设备布局摆放以及添加文字说明；整个区域内的布局定义都以图形化方式进行拖放维护，并可以对画图区域进行放大、缩小、移动，选择具体某个和全部图形元素并实现移动；绘制布局过程中对上一步具体操作进行连续撤销和恢复操作。
4.根据权利要求3所述的一种图形化方式规划AGV行走区域并监控其运行的方法，其特征在于，步骤S102还包括：
步骤S1021、具体布局绘图过程中包括计算每两个线条之间的交点，计算函数：
计算直线和圆弧之间的交点，设线段的两个端点分别是P1(x1,y1)和P2(x2,y2),圆的圆心在P3(x3,y3),半径r,那么如果有交点P(x,y)的话,建立函数：
根据u在0-1之间转换成各个坐标
由于P在圆上，所以可以得到：
(x-x3)2+(y-y3)2＝r2 (4)
联合函数(2),(3),(4),可以得到：
Au2+Bu+C＝0 (5)
其中
解一元二次方程，可以得到：
步骤S1022、根据上述公式(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)联合计算后依据B2-4AC的结果可以判断直线和圆弧的相交情况，分别得出如下判断结果：
a.如果小于0，则没有交点；
b.如果等于0，则标识直线和圆弧相切，只有一个交点；
c.如果大于0，表示有两个交点，再通过P(x,y)交点坐标跟圆弧的两个端点坐标进行比较，判断交点是否在圆弧两个端点坐标之间，若在则存在交点，否则没有交点；针对P1和P2之间的直线，根据计算出的u值进行判断，有如下5种结果：
a.)如果直线和圆弧没有交点，而且都在圆弧外的话，则u的值有两个解都是同时小于0或者大于1的；
b.)如果直线和圆弧没有交点，直线两个端点坐标都在圆弧内的话，u的两个解数值成相反数，一个大于0，一个小于0；
c.)如果直线和圆弧只有一个交点且不相切，则u值的两个解中一个在0-1之间，另一个解不在0-1之间；
d.)如果直线和圆弧有两个交点，则u值的两个解都在0-1之间；
e.)如果直线和圆弧只有一个交点且相切，则u值只有一个解，且在0-1之间；
步骤S1023、根据勾股定理计算两个坐标之间的距离，具体公式：
跟据公式(8)计算距离长度和系统设置的距离阈值进行比较，即计算距离长度小于等于系统距离阈值时，图形元素自动吸附或对齐；据此判断是否实现图形元素的自动对齐、自动吸附的辅助绘图功能。
5.根据权利要求4所述的一种图形化方式规划AGV行走区域并监控其运行的方法，其特征在于，所述步骤S102还包括：
步骤S1024、选中工具箱某一个绘制图形元素按钮后，创建一个缓存区内的临时图层并向其填充当前画布内容；
步骤S1025、建立新的临时缓存区，根据操作人员的鼠标动作，在临时图层临时缓存区内实时显示当前绘图内容；
步骤S1026、触发绘制图形元素结束后事件，将临时图层覆盖到原始画布中并清除临时缓存区；
步骤1027、根据现场施工情况可以在绘图区域布局设置设备模拟图形，可根据要求操作绘制实现，也可以通过工具箱图片工具并选择设置其设备的图片实现。
6.根据权利要求5所述的一种图形化方式规划AGV行走区域并监控其运行的方法，其特征在于，步骤S103具体包括：
步骤S1031、记录所有直线的两端坐标信息；圆弧的圆心位置和半径信息；信号灯图形坐标信息；模拟设备图形元素的坐标信息或图片信息,图片信息以二进制形式存储数据库；AGV智能移动单元识别节点模拟图形元素，以矩形的左上角和右下角虚拟出一条直线和行走路线的直线或圆弧根据步骤S1021、步骤S1022得出交点坐标记录到数据库；
步骤S1032、根据步骤S1021和步骤S1022得到整个制图布局中所有的交点坐标，再根据步骤S1024得出距离每个交点坐标最近的AGV智能移动单元位置信息识别点的编码集合，每一个集合对应到每一个具体的交点坐标上；
步骤S1033、根据步骤S1032的判断集合中每个最近的AGV智能移动单元位置信息识别介质图形元素是否在相交的两条直线或圆弧上，不在则排除，该步骤用于AGV智能移动单元控制调度系统判断实现交叉路口的交通管制，判断AGV智能移动单元交叉路口让行控制；
步骤S1034、将步骤S1031，步骤S1032，步骤S1033所产生的数据记录到数据库中。
7.根据权利要求1所述的一种图形化方式规划AGV行走区域并监控其运行的方法，其特征在于，所述步骤S104具体包括：
新增、修改和删除AGV智能移动单元档案信息，主要有，AGV智能移动单元的唯一标识ID，名称，正常行走的速度和是否单向行走或双向行走还是全向行走基础信息，维护完成可保存录入数据库；其次，针对当前市场上需求部分AGV智能移动单元行走固定路线，因此需要实现维护好具体每一台AGV智能移动单元的行走路线，即通过选择具体AGV智能移动单元后拾取所经的位置信息识别介质点对应唯一编码，从而实现事先维护好对应的行走路线，并修改和删除，维护完成可保存录入数据库。
8.根据权利要求1所述的一种图形化方式规划AGV行走区域并监控其运行的方法，其特征在于，所述步骤S105具体包括：
可以查看步骤S103生成并录入数据库的交叉路口信号灯位置和设备基本属性的信息，并支持操作人员的维护，从而达到快速对仓储或车间区域内的信号灯位置属性信息的更改。
9.根据权利要求1所述的一种图形化方式规划AGV行走区域并监控其运行的方法，其特征在于，所述步骤S106具体包括：AGV智能移动单元动画实时显示，接受AGV智能移动单元控制调度上位机发送的每台AGV智能移动单元当前位置后，触发自动推算出步骤S102所述的布局定义图形位置，并以图形化标识AGV智能移动单元显示到布局定义的图形中，从而实现仓储或车间内所有的AGV智能移动单元实时位置动画移动显示，同时启动和停止指定的AGV移动单元设备。
10.根据权利要求9所述的一种图形化方式规划AGV行走区域并监控其运行的方法，其特征在于，所述步骤S106还包括：根据实际接受AGV智能移动单元报警信号进行分析，将AGV编号、名称和报警信息对照在显示区域采用红闪方式显示；所述显示区域还包括，统计显示，用于统计在轨运行的AGV智能移动单元的总数量和报警异常数量以及当日所有AGV智能移动单元搬运次数。
11.根据权利要求10所述的一种图形化方式规划AGV行走区域并监控其运行的方法，其特征在于，所述步骤S106还包括：AGV智能移动单元动画实时显示提供用户拉取所需要报表数据进行查看浏览，并支持导出报表成Excel文件并可打印，其所述报表包括：AGV智能移动单元异常信息报表和每台AGV智能移动单元运输任务的报表供相关负责人考核评估。
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