CN107797554A - 一种高精度智能放样小车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度智能放样小车,包括车主体和控制软件;车主体安装有Arduino主控板、北斗\GPS模块、北斗\GPS天线、PWR多功能电源电机驱动模块、超声波模块、WiFi模块、电源模块、点位标记模块,控制软件通过操控小车移动的同时接收小车的定位数据,经坐标转换后显示,小车到达放样点位置后语音提示向小车发送标记指令,完成放样。本发明的优点在于:解决测量作业中高温等恶劣环境的人工环节,将复杂的测量作业转化为简单的操作,定位数据分析处理,检测小车的方向和姿态等信息,实现良好的人机交互。
Description
技术领域
本发明涉及工程测量技术领域,特别涉及一种高精度智能放样小车。
背景技术
测量放样是指将设计图纸上工程建筑物的平面位置和高程,用一定的测量仪器和方法测设到实地上去的测量工作,它是关乎工程能否成功完成的不可缺少的一环。
目前我国绝大部分施工放样都是采取传统的测量方法,利用人工配合全站仪、GNSS接收机等传统测量仪器在相应位置布设标志。该方法不仅在精度和效率上受到了测量人员自身操作水平的限制,而且在暴雨、酷热等极端条件下无法施展,特别是在连续出现极端天气的季节,严重影响了施工进度,造成一定的人力物力的浪费。因此新型测量工具的研制有着非常实际的意义和广泛地用途。
据查阅相关资料,现在的测量放样新型工具的研究和应用分为三类:第一类是BIM放样机器人,将图纸上的信息利用计算机图形处理工具处理成BIM模型后导入到放样机器人中,同时进行相应参数的配置来实现测量放样;第二类是测量型RTK,将放样点坐标信息录入设备中,测量人员手拿RTK寻找待放样点后做放样标记;第三类是驱动型测量工具,通过控制设备以自动或半自动方式移动,到达指定放样点后做标记来实现工程放样,本发明就属于这一类。
针对现存的测量工具研究,BIM放样机器人使用的专业门槛高且价格昂贵,少数工程会选取这种测量工具;测量型RTK需要有测量人员手拿仪器不停的移动寻找放样点,受高温等恶劣环境以及测量人员操作专业程度的影响大;本发明避免了上述问题,将放样坐标数据导入手机后,通过手机即可操控设备进行测量并具有自动避障功能,实现良好的测量和控制效果。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷,提供了一种高精度智能放样小车,能有效的解决上述现有技术存在的问题。
为了实现以上发明目的,本发明采取的技术方案如下:
一种高精度智能放样小车,包括车主体和控制软件;车主体是全金属不锈钢车体框架,车主体左右各设有5个负重轮和1个电机轮并通过履带包裹,车主体内部左右两边设有电机,电机与电机轮固定连接在一起用于驱动电机轮转动,车主体内部还安装有电池组用于与电机通电;
车主体上表面分为前安装板2和后安装板1,后安装板1上安装有Arduino主控板3、北斗\GPS模块4、北斗\GPS天线5、PWR多功能电源电机驱动模块6;前安装板2上安装有超声波模块7;车主体内部还安装有WiFi模块8、电源模块9;车主体后方安装点位标记模块10,其通过电磁阀的通电与断电往地面做标记;
Arduino主控板3与超声波模块7、WiFi模块8、电源模块9有线连接,与PWR多功能电源电机驱动模块6层叠排放;控制PWR多功能电源电机驱动模块6;同wifi模块8之间互传数据;
北斗\GPS模块4与WiFi模块8有线连接。
北斗\GPS模块4与北斗\GPS天线5有线连接,北斗\GPS天线5向北斗\GPS模块4提供GPS导航信号和北斗导航信号。
北斗\GPS模块4用于将GPS导航信号和北斗导航信号转换成二进制的GPS星历与测距、载波相位观测数据和二进制的星历与测距、载波相位观测数据;处理卫星数据以及基站差分数据,得到厘米级的实时三维坐标数据;控制点位标记模块10中电磁阀的通断电;同wifi模块8之间互传数据;
超声波模块7用于识别前方障碍物;
PWR多功能电源电机驱动模块6用于接收驱动信号,继而驱动马达转动;
电源模块9用于向电子设备提供电能;
点位标记模块10用于往地面做标记;
所述控制软件部分为Android手机端软件与电脑端软件,手机端软件以ArcGIS地图为底图,按钮操控小车移动的同时接收小车的定位数据,经坐标转换后显示在手机界面上,小车到达放样点位置后语音提示向小车发送标记指令,完成放样;电脑端软件类似。
进一步地,Arduino主控板3、北斗\GPS模块4为单个电路板与WiFi模块8有线连接;PWR多功能电源电机驱动模块6为单个电路板与Arduino主控板3层叠排放;超声波模块7与Arduino主控板3有线连接;北斗\GPS天线5与北斗\GPS模块4连接。
进一步地,北斗\GPS模块4处理二进制的GPS星历与测距、载波相位观测数据、二进制的星历与测距、载波相位观测数据以及GNSS基站发送的差分信号,得到厘米级的实时三维坐标数据,同时处理陀螺仪加速度计获取的小车姿态数据,然后通过WiFi模块8传给手机或电脑;WiFi模块8获取手机发送的小车控制指令后提供给Arduino主控板3,处理后提供给PWR多功能电源电机驱动模块6控制电机驱动,同时获取手机发送的点位标记指令给北斗\GPS模块4后控制点位标记模块10的电磁阀通断电;超声波模块7将对前方障碍物的判断提供给PWR多功能电源电机驱动模块6控制电机驱动。
与现有技术相比本发明的优点在于:解决测量作业中高温等恶劣环境对施工以及测量人员的影响。将复杂的测量作业转化为简单的操作,利用优良的算法对卫星定位数据进行高效的分析处理,同时检测小车的方向和姿态等信息,在手机上即可看到设备的行进轨迹并进行调整,在实现高精度定位以及移动的同时,引入了自动避障功能,用手机遥控的方式实现良好的人机交互。能够进行高精度定位,定位精度达到厘米级,符合施工放样精度要求;能够通过手机或电脑对小车的移动进行遥控,实现良好的人机交互;小车到达指定放样点位置后,通过手机控制设备上的标记装置朝地面做标记;具有超声波避障功能,遇到前方障碍物自动调整两侧电机转速,调整小车的前进方向。
附图说明
图1为本发明实施例小车左视图;
图2为本发明实施例小车主视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下参照附图并举实施例,对本发明做进一步详细说明。
如图1、2所示,一种高精度智能放样小车,包括车主体;
车主体是全金属不锈钢车体框架,车主体左右各设有5个负重轮和1个电机轮并通过履带包裹,车主体内部左右两边设有电机,电机与电机轮固定连接在一起用于驱动电机轮转动,车主体内部还安装有电池组用于与电机通电;
车主体上表面分为前安装板2和后安装板1;
后安装板1上安装有Arduino主控板3、北斗\GPS模块4、北斗\GPS天线5、PWR多功能电源电机驱动模块6;
前安装板2上安装有超声波模块7;
车主体内部还安装有WiFi模块8;
车主体后方安装点位标记模块10,其通过电磁阀的通电与断电往地面做标记;
Arduino主控板3与超声波模块7、WiFi模块8、电源模块9有线连接,与PWR多功能电源电机驱动模块6层叠排放;控制PWR多功能电源电机驱动模块6;同wifi模块8之间互传数据;
北斗\GPS模块4与WiFi模块8之间有线连接。
北斗\GPS天线5与北斗\GPS模块4有线连接,北斗\GPS天线5向北斗\GPS模块4提供GPS导航信号和北斗导航信号。
北斗\GPS模块4用于将GPS导航信号和北斗导航信号转换成二进制的GPS星历与测距、载波相位观测数据和二进制的星历与测距、载波相位观测数据;处理卫星数据以及基站差分数据,得到厘米级的实时三维坐标数据;控制点位标记模块10电磁阀的通断电;同wifi模块8之间互传数据;
PWR多功能电源电机驱动模块6用于接收驱动信号,继而驱动马达转动;
超声波模块7用于识别前方障碍物;
电源模块9用于向电子设备提供电能;
点位标记模块10用于往地面做标记;
北斗\GPS模块4处理二进制的GPS星历与测距、载波相位观测数据、二进制的星历与测距、载波相位观测数据以及GNSS基站发送的差分信号,得到厘米级的实时三维坐标数据,同时处理陀螺仪加速度计获取的小车姿态数据,然后通过WiFi模块8传给手机或电脑;WiFi模块8获取手机发送的小车控制指令后提供给Arduino主控板3,处理后提供给PWR多功能电源电机驱动模块6控制电机驱动,同时获取手机发送的点位标记指令给北斗\GPS模块4后控制点位标记模块10的电磁阀通断电;超声波模块7将对前方障碍物的判断提供给PWR多功能电源电机驱动模块6控制电机驱动。
由于数据量大的定位部分有北斗模块,因此Arduino主控板3主要负责一些控制算法以及信息播发的实现。
控制软件部分为Android手机端软件与电脑端软件,手机端软件以ArcGIS地图为底图,按钮操控小车移动的同时接收小车的定位数据,经坐标转换后显示在手机界面上,小车到达放样点位置后语音提示向小车发送标记指令,完成放样;电脑端软件类似。
本发明的操作过程简单,只要小车部分开机,向控制软件导入放样点坐标信息,连上WiFi模块8的wifi,即可在软件界面上显示小车以及放样点位置,从而操控小车往放样点位置移动;遇到半米内的障碍物时,会自动改变行进方向,到达放样点后语音提示到达放样点,点击软件按钮后开始做标记,类似进行剩余的放样工作。
本领域的普通技术人员将会意识到,这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法,应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合,这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种高精度智能放样小车,其特征在于包括:车主体和控制软件;
车主体上表面分为前安装板(2)和后安装板(1),后安装板(1)上安装有Arduino主控板(3)、北斗\GPS模块(4)、北斗\GPS天线(5)、PWR多功能电源电机驱动模块(6);前安装板(2)上安装有超声波模块(7);车主体内部还安装有WiFi模块(8)、电源模块(9);车主体后方安装点位标记模块(10),其通过电磁阀的通电与断电往地面做标记;
Arduino主控板(3)与超声波模块(7)、WiFi模块(8)、电源模块(9)有线连接,与PWR多功能电源电机驱动模块(6)层叠排放;控制PWR多功能电源电机驱动模块(6);同wifi模块(8)之间互传数据;
北斗\GPS模块(4)与WiFi模块(8)有线连接;
北斗\GPS模块(4)与北斗\GPS天线(5)有线连接,北斗\GPS天线(5)向北斗\GPS模块(4)提供GPS导航信号和北斗导航信号;
北斗\GPS模块(4)用于将GPS导航信号和北斗导航信号转换成二进制的GPS星历与测距、载波相位观测数据和二进制的星历与测距、载波相位观测数据;处理卫星数据以及基站差分数据,得到厘米级的实时三维坐标数据;控制点位标记模块(10)中电磁阀的通断电;同wifi模块(8)之间互传数据;
超声波模块(7)用于识别前方障碍物;
PWR多功能电源电机驱动模块(6)用于接收驱动信号,继而驱动马达转动;
电源模块(9)用于向电子设备提供电能;
点位标记模块(10)用于往地面做标记;
所述控制软件部分为Android手机端软件或电脑端软件,手机端软件以ArcGIS地图为底图,按钮操控小车移动的同时接收小车的定位数据,经坐标转换后显示在手机界面上,小车到达放样点位置后语音提示向小车发送标记指令,完成放样;电脑端软件与手机端的控制方式一致。
2.根据权利要求1所述的一种高精度智能放样小车,其特征在于:车主体是全金属不锈钢车体框架,车主体左右各设有(5)个负重轮和(1)个电机轮并通过履带包裹,车主体内部左右两边设有电机,电机与电机轮固定连接在一起用于驱动电机轮转动,车主体内部还安装有电池组用于与电机通电。
3.根据权利要求1所述的一种高精度智能放样小车,其特征在于:所述Arduino主控板(3)、北斗\GPS模块(4)为单个电路板与WiFi模块(8)有线连接;PWR多功能电源电机驱动模块(6)为单个电路板与Arduino主控板(3)层叠排放;超声波模块(7)与Arduino主控板(3)有线连接;北斗\GPS天线(5)与北斗\GPS模块(4)连接。
4.根据权利要求1所述的一种高精度智能放样小车,其特征在于:所述北斗\GPS模块(4)处理二进制的GPS星历与测距、载波相位观测数据、二进制的星历与测距、载波相位观测数据以及GNSS基站发送的差分信号,得到厘米级的实时三维坐标数据,同时处理陀螺仪加速度计获取的小车姿态数据,然后通过WiFi模块(8)传给手机或电脑;WiFi模块(8)获取手机发送的小车控制指令后提供给Arduino主控板(3),处理后提供给PWR多功能电源电机驱动模块(6)控制电机驱动,同时获取手机发送的点位标记指令给北斗\GPS模块(4)后控制点位标记模块(10)的电磁阀通断电;超声波模块(7)将对前方障碍物的判断提供给PWR多功能电源电机驱动模块(6)控制电机驱动。
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