CN110008582A - 一种基于无人机的划线标记方法 - Google Patents

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    • G05D1/101Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • GPHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种基于无人机的划线标记方法,包括如下步骤:绘制划线图纸、系统搭建、自动读取划线图纸中的标记信息、划线工作排序、无人机路线规划、引导无人机完成划线任务。本发明的软件控制系统自动读取划线布局图纸中的设备位置信息,然后据此规划无人机的划线顺序,引导无人机按序飞行至各个位置完成落位划线操作,全程软件控制系统也负责无人机的导航、路径碰撞规避。

Description

一种基于无人机的划线标记方法
技术领域
本发明涉及无人机技术领域,尤其涉及了一种基于无人机的划线标记方法。
背景技术
近年来,由国家智能制造2025计划的大力推动,国内制造业迎来了新一轮的产业结构调整,机器换人正如火如荼地展开。无论是传统自动化先锋汽车制造还是新晋智能制造的模范电子产品组装,大量的工厂正在进行新工厂的投建,老工厂的智能化改造。而厂内设备安装前,落位标记是必不可少的环节。通常在新工厂设计阶段,将会产出工厂布局图纸,在设备进厂前,需要使用油漆(或同等标记用材料)按照布局图纸将各个关键设备的放置位置,标识到工厂的地面,作为设备落位的参考。
当前主流的落位标记方法为人工标记,采用卷尺、墨斗、钢板尺、油漆喷枪等工具,手动地按照落位图上的尺寸,以厂房内的立柱等为参考基准,找到设备应该被放置的尺寸位置,画出设备的落位线和角度线。整个过程主要存在以下问题:
(1)耗时耗力且效率极其低下,500平米的工厂空间,需要花费约9个人天才能完成;
(2)落位标识结果还不尽如人意,因为人工测量误差较大,落位标识精度极大地依赖于划线工人的经验。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的就在于提供了一种基于无人机的划线标记方法,软件控制系统自动读取划线布局图纸中的设备位置信息,然后据此规划无人机的划线顺序,引导无人机按序飞行至各个位置完成落位划线操作,全程软件控制系统也负责无人机的导航、路径碰撞规避。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是这样的:一种基于无人机的划线标记方法,包括如下步骤:
(1)绘制划线图纸:按照预定规则在设备划线处做好特殊标识;
(2)系统搭建:将控制软件系统分别与无人机、划线执行机构相连接;
(3)自动读取划线图纸中的标记信息:控制软件系统按照步骤(1)中的预定规则,从划线图纸中寻找特殊标识,并记录下来标记信息;
(4)划线工作排序:根据从划线图纸中读取的标记信息,控制软件系统列出所有等待划线的任务,并初步进行排序,并且提供人机界面供用户手动编辑划线任务的先后顺序;
(5)无人机路线规划:划线任务确定后,控制软件系统将自动规划无人机的任务路线,并显示在人机界面上;
(6)引导无人机完成划线任务:开始划线后,控制软件系统给无人机按序发送飞行位置点信息,无人机也定时报告当前所到达的位置,同时在划线位置给划线执行机构发送动作指令,引导其在地面做好标记工作。
作为一种优选方案,所述步骤(1)中将导航塔绘制入划线图纸内,步骤(2)中将控制软件系统与导航塔相连接。
作为一种优选方案,所述步骤(2)中的控制软件系统包括无人机划线控制核心平台以及与无人机划线控制核心平台相连接的无人机通信模块、无人机导航模块、无人机路线规划模块、执行机构控制模块、CAD图纸解析模块、无人机任务调度模块、3D可视化模块,用以连接无人机、划线执行机构以协调动作。
作为一种优选方案,所述无人机通信模块与无人机、划线执行机构相连接,用以负责通信连接维护,以及数据协议的解析。
作为一种优选方案,所述无人机导航模块用以负责导航塔的维护,并提供无人机的导航解决方案,精确定位当前系统内所有无人机的位置。
作为一种优选方案,所述无人机线路规划模块用以负责在无人机收到划线任务时后,根据现场环境以及多台无人机的相互配合,规划出所有无人机的走行路径。
作为一种优选方案,所述执行机构控制模块用以负责维护划线执行机构,当无人机到达每一个划线位置后,通知划线执行机构执行划线动作。
作为一种优选方案,所述CAD图纸解析模块用以负责解析划线图纸,将划线图纸中的划线信息转化为控制软件的内部数据结构。
作为一种优选方案,所述无人机任务调度模块用以负责在顶层协调所有模块的工作,整个划线控制软件系统的运转流程,并且在多无人机场景下兼备多任务线程间的协调工作。
作为一种优选方案,所述3D可视化模块用以提供一个三维仿真界面,展示当前系统内所有无人机的当前工作状态、位置、电量等信息,在无人机工作过程中实时跟踪它们的工作过程。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
(1)划线过程全自动化,放飞无人机后无需人工介入,即完成工作;
(2)提升工作效率,缩短划线工作耗时,原先的多名人工测量、墨斗弹线、喷漆等动作由一架无人机一次性完成;
(3)提升落位标识精度,由无人机导航飞控程序来定位落位位置,精度不再依赖于工人经验。
附图说明
图1是本发明的工作流程图;
图2是本发明中控制软件系统的原理框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例:
如图1~2所示,一种基于无人机的划线标记方法,包括如下步骤:
(1)绘制划线图纸:按照预定规则在设备划线处做好特殊标识;
(2)系统搭建:将控制软件系统分别与无人机1、划线执行机构2相连接;
(3)自动读取划线图纸中的标记信息:控制软件系统按照步骤(1)中的预定规则,从划线图纸中寻找特殊标识,并记录下来标记信息;
(4)划线工作排序:根据从划线图纸中读取的标记信息,控制软件系统列出所有等待划线的任务,并初步进行排序,并且提供人机界面供用户手动编辑划线任务的先后顺序;
(5)无人机路线规划:划线任务确定后,控制软件系统将自动规划无人机1的任务路线,并显示在人机界面上;
(6)引导无人机完成划线任务:开始划线后,控制软件系统给无人机1按序发送飞行位置点信息,无人机1也定时报告当前所到达的位置,同时在划线位置给划线执行机构2发送动作指令,引导其在地面做好标记工作。
其中步骤(4)中初步排序可以按照横向优先或纵向优先原则,步骤(5)中无人机1路线规划主要考虑空间中的障碍物、无人机1中途充电、划线执行机构2油漆加注需求等,规划好的路线显示在人机界面上,作为后期跟踪无人机1任务执行情况的参考。
进一步的,在无人机1的工作过程中,控制软件系统将实时检测无人机1的电量,划线执行机构2的剩余油漆量,若出现剩余量不足的情况,将及时召回无人机1回原点进行相应补充。
在本发明的基础之上可增加无人机1集群控制功能,使控制软件系统能够协调多台无人机1并行执行同一场景下的划线工作,并保证任务分配的合理性,无人机1工作过程中的动作协调等。
具体的,所述步骤(1)中将导航塔3绘制入划线图纸内,步骤(2)中将控制软件系统与导航塔3相连接。
具体的,所述步骤(2)中的控制软件系统包括无人机划线控制核心平台以及与无人机划线控制核心平台相连接的无人机通信模块、无人机导航模块、无人机路线规划模块、执行机构控制模块、CAD图纸解析模块、无人机任务调度模块、3D可视化模块,用以连接无人机1、划线执行机构2以协调动作。
进一步的,无人机划线控制核心平台为控制软件的基础架构,负责提供软件框架支持,以及公用的算法、网络协议等。
具体的,所述无人机通信模块与无人机1、划线执行机构2相连接,用以负责通信连接维护,以及数据协议的解析。
进一步的,无人机通信模块负责所有与无人机1的通信连接维护,以及数据协议的解析,所有与无人机1的通信(收发数据)均依赖于该通信模块。
具体的,所述无人机导航模块用以负责导航塔3的维护,并提供无人机1的导航解决方案,精确定位当前系统内所有无人机1的位置。
进一步的,当有多个无人机1时,提供无人机群的导航解决方案,精确定位当前系统内所有无人机1的位置。
具体的,所述无人机线路规划模块用以负责在无人机1收到划线任务时后,根据现场环境以及多台无人机1的相互配合,规划出所有无人机1的走行路径。
进一步的,无人机线路规划模块保证高效地利用无人机1,并且各台无人机1间的路线无冲突。
具体的,所述执行机构控制模块用以负责维护划线执行机构2,当无人机1到达每一个划线位置后,通知划线执行机构2执行划线动作。
具体的,所述CAD图纸解析模块用以负责解析划线图纸,将划线图纸中的划线信息转化为控制软件的内部数据结构。
进一步的,此处的划线图纸可为主流的CAD二维图纸或三维图纸(如dwg)等,这是整个划线工作自动化的关键一环。
具体的,所述无人机任务调度模块用以负责在顶层协调所有模块的工作,整个划线控制软件系统的运转流程,并且在多无人机1场景下兼备多任务线程间的协调工作。
具体的,所述3D可视化模块用以提供一个三维仿真界面,展示当前系统内所有无人机1的当前工作状态、位置、电量等信息,在无人机1工作过程中实时跟踪它们的工作过程。
具体实施时,本发明的无人机1可以为一般性消费级别无人机(如DJI MAVIC系列),也可以是工业用无人机(如DJI MATRICE系列),具体的需求,主要取决于划线执行机构2的重量,以及划线工作的精度需求;无人机1的导航塔3在本发明中并不是必须的,取决于整个划线工作所需的精度,以及无人机1硬件的智能程度,对于本身就有较好的自主导航定位功能的无人机1则不需要导航塔3的介入,依靠无人机1自身的硬件就能够完成这部分工作,而对于无法进行自身导航定位的无人机1或者是划线精度要求特别高时,则采用在划线场地增设导航塔3的方式,为无人机1提供额外的定位信息输入,无人机1依靠与导航塔3的信息交互,来确定自身在划线空间中的位置;划线执行机构2为挂载在无人机1上的划线机构(如喷漆枪),可以由控制软件系统进行信号控制,当无人机1到达划线任务位置时,控制软件系统发送执行指令和参数,划线执行机构2则自动完成划线工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于无人机的划线标记方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)绘制划线图纸:按照预定规则在设备划线处做好特殊标识;
(2)系统搭建:将控制软件系统分别与无人机、划线执行机构相连接;
(3)自动读取划线图纸中的标记信息:控制软件系统按照步骤(1)中的预定规则,从划线图纸中寻找特殊标识,并记录下来标记信息;
(4)划线工作排序:根据从划线图纸中读取的标记信息,控制软件系统列出所有等待划线的任务,并初步进行排序,并且提供人机界面供用户手动编辑划线任务的先后顺序;
(5)无人机路线规划:划线任务确定后,控制软件系统将自动规划无人机的任务路线,并显示在人机界面上;
(6)引导无人机完成划线任务:开始划线后,控制软件系统给无人机按序发送飞行位置点信息,无人机也定时报告当前所到达的位置,同时在划线位置给划线执行机构发送动作指令,引导其在地面做好标记工作。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的划线标记方法,其特征在于:所述步骤(1)中将导航塔绘制入划线图纸内,步骤(2)中将控制软件系统与导航塔相连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的划线标记方法,其特征在于:所述步骤(2)中的控制软件系统包括无人机划线控制核心平台以及与无人机划线控制核心平台相连接的无人机通信模块、无人机导航模块、无人机路线规划模块、执行机构控制模块、CAD图纸解析模块、无人机任务调度模块、3D可视化模块,用以连接无人机、划线执行机构以协调动作。
4.根据权利要求3所述的一种基于无人机的划线标记方法,其特征在于:所述无人机通信模块与无人机、划线执行机构相连接,用以负责通信连接维护,以及数据协议的解析。
5.根据权利要求3所述的一种基于无人机的划线标记方法,其特征在于:所述无人机导航模块用以负责导航塔的维护,并提供无人机的导航解决方案,精确定位当前系统内所有无人机的位置。
6.根据权利要求3所述的一种基于无人机的划线标记方法,其特征在于:所述无人机线路规划模块用以负责在无人机收到划线任务时后,根据现场环境以及多台无人机的相互配合,规划出所有无人机的走行路径。
7.根据权利要求3所述的一种基于无人机的划线标记方法,其特征在于:所述执行机构控制模块用以负责维护划线执行机构,当无人机到达每一个划线位置后,通知划线执行机构执行划线动作。
8.根据权利要求3所述的一种基于无人机的划线标记方法,其特征在于:所述CAD图纸解析模块用以负责解析划线图纸,将划线图纸中的划线信息转化为控制软件的内部数据结构。
9.根据权利要求3所述的一种基于无人机的划线标记方法,其特征在于:所述无人机任务调度模块用以负责在顶层协调所有模块的工作,整个划线控制软件系统的运转流程,并且在多无人机场景下兼备多任务线程间的协调工作。
10.根据权利要求3所述的一种基于无人机的划线标记方法,其特征在于:所述3D可视化模块用以提供一个三维仿真界面,展示当前系统内所有无人机的当前工作状态、位置、电量等信息,在无人机工作过程中实时跟踪它们的工作过程。
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