CN115162684A - 一种具有自修补能力的自动抹光机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种具有自修补能力的自动抹光机，包括抹光机本体、处理器模块、控制模块、避障模块、质检模块、地图绘制模块、数据存储模块和用户终端。本申请通过毫米波雷达完成地图绘制，超声波距离传感器进行自动避障，提高了作业时的自动化程度，减少了作业员的工作负担；通过将抹光后的区域与标准模板进行对比，实现地面平整度评估，规避了人为评估的主观性，提高了质量标准的统一性；设备自动运行，无需作业员参与，降低了作业员抹光作业时发生安全事故的可能性，提高了抹光作业的安全性；当质量监测发现部分区域不合格时，可由物料填充装置填入少量物料进行修补，并重新抹光，具有自动修补能力。

Description

一种具有自修补能力的自动抹光机

技术领域

本申请涉及施工设备的领域，尤其是涉及一种具有自修补能力的自动抹光机。

背景技术

抹光机也称为收光机，它的主要结构是一个汽油机驱动的抹刀转子，在转子中部的十字架底面装有抹刀。它是一种混凝土表面粗、精抹光机器，经过机器施工的表面较人工施工的表面更光滑、更平整，能极大提高混凝土表面的密实性及耐磨性。地面抹光机可广泛用于高标准厂房、仓库、停车场、广场、机场以及框架式楼房的混凝土表面的提浆、抹光、抹光。

CN201410489384.8公开了一种驾驶型抹光机，其技术方案为：包括底座，底座上设有座椅，至少两个竖轴总成通过可摆动的方式与底座连接，所述的竖轴总成以座椅的中线为轴线对称布置；竖轴总成的底端安装有圆盘或多片抹光片，驱动装置通过传动机构与竖轴总成连接，并驱动竖轴旋转；还设有驱动竖轴总成摆动的操作杆。

该驾驶型抹光机具有以下优点：通过抹光片或用于提浆的圆盘实现的，无需配置会在地坪上留下痕迹的行走轮，也无需在地坪上搭建支架。降低了施工的劳动强度，提高了施工效率。

但是，该驾驶型抹光机也具有以下缺点：需要作业员进行手动控制，驾驶时作业员需通过肉眼对驾驶型抹光机进行移动，精确度不足；对抹光后地面的平整度判断标准不统一，依赖作业员作业经验。

发明内容

为了解决依赖作业员手动控制、地面平整度判断标准模糊的问题，本申请提供一种具有自修补能力的自动抹光机。

本申请提供一种具有自修补能力的自动抹光机，包括抹光机本体、处理器模块、控制模块、避障模块、质检模块、地图绘制模块、数据存储模块和用户终端：

所述抹光机本体为现有驾驶型双盘抹光机产品；

所述控制模块，与抹光机本体连接，与处理器模块连接，用于接收控制信号并控制抹光机本体的运行状态；

所述地图绘制模块，设置在抹光机本体上，与处理器模块连接，用于生成空间地图并规划路线；

所述避障模块，设置在抹光机本体侧部，与处理器模块连接，用于检测抹光机本体运行方向上是否存在障碍物并辅助控制抹光机本体绕行；

所述质检模块，设置在抹光机本体前进方向的前后两侧，与处理器模块连接，用于对抹光后的地面进行平整度检测；

所述数据存储模块，与处理器模块连接，用于存储经处理器模块处理后的数据；

所述用户终端，与处理器模块连接，用于识别抹光机本体运行状态以及运行路线等。

进一步的，所述地图绘制模块具体为毫米波雷达，设置在抹光机本体侧部，用于获取抹光机本体四周的点云数据，根据点云数据确定所述空间的空间信息以及障碍物位置信息。

通过采用上述技术方案，利用毫米波雷达向抹光机本体的各个方向发射毫米波，并接收雷达回波，从而获得作业空间边界和作业空间内障碍物的点云数据，由处理器模块计算可得作业空间边界和作业空间内障碍物得位置信息，绘制出整体的作业空间地图和作业移动路线。

进一步的，所述避障模块具体为超声波距离传感器，至少8个，分别设置在抹光机本体的侧部各个方向的高处和低处，用于在抹光机本体移动时发射超声波反弹检测障碍物距抹光机本体各部位的距离数据，根据距离数据精确控制抹光机本体对障碍物区域进行减速绕行。

通过采用上述技术方案，超声波距离传感器在抹光机本体移动时始终启动，实时监测抹光机本体各处与障碍物或空间边界的距离数据，由处理器模块计算，并传输信号给控制模块控制抹光机本体进行绕行或切换移动方向；并且，通过在抹光机本体的多处设置超声波距离传感器，可识别不同形状的障碍物，防止由于障碍物形状不规则，导致识别错误，发生碰撞。

进一步的，所述质检模块包括：图像采集模块，分别设置在抹光机本体的前方和后方，用于采集抹光机本体前进方向前后区域的图像数据；图像分析模块，设置在抹光机本体上，与处理器模块连接，用于接收图像采集模块采集的图像数据，并配合处理器模块分析抹光机本体前进方向前后区域地面平整度。

进一步的，还包括物料填充装置，设置在抹光机本体的侧部，与抹光机本体的侧部固定连接；所述物料填充装置包括：支架，水平设置在抹光机本体侧部，与抹光机本体的侧部固定连接；电动推杆，竖直设置在支架中部，下部与支架中部转动连接，并与控制模块连接；物料罐，水平设置在支架上方，一端与支架远离抹光机本体一侧转动连接，另一端与电动推杆上部转动连接；搅拌机，设置在物料罐侧部，与控制模块连接；搅拌叶，设置在物料罐内，与搅拌机驱动连接；所述物料罐，上部设置有入料口，背向抹光机本体一侧设置有出料口。

通过采用上述技术方案，物料罐内存有一定量的水泥，并由搅拌叶不断搅拌防止固化，当质量监测发现部分区域不合格时，可有物料填充装置填入少量物料进行修补，并重新抹光，提高了抹光机的自动修补能力。

一种具有自修补能力的自动抹光机的控制方法，包括以下步骤：

步骤一，整体地图绘制，并将绘制的地图显示在用户终端中，以作业空间的门口为坐标原点，作业空间的长边界为横坐标，作业空间的短边界为纵坐标，控制模块控制抹光机本体沿作业空间的长边界进行移动，移动时，控制毫米波雷达向抹光机本体前后左右四个方向发射毫米波，根据雷达回波以及移动时抹光机本体相对于坐标原点的坐标数据，确定作业空间内各边界的坐标数据以及障碍物的坐标数据，并在地图上标记该障碍物；

步骤二，整体路线规划，根据各边界的坐标数据，规划抹光机本体的整体移动路线，并将规划的整体路线显示在用户终端中，路线方向为：沿作业空间的长边界即横坐标方向，移动至长边界临界点时，再向纵坐标方向移动一个抹光机本体的身位，继续沿横坐标方向进行作业，并重复以上步骤；

步骤三，避障路线规划，并将规划的整体路线显示在用户终端中，根据步骤一标记的障碍物坐标数据，在抹光机将要移动至障碍物所在区域时控制模块控制抹光机进行减速，并控制超声波距离传感器发出超声波实时检测抹光机与障碍物的距离数据，控制抹光机本体对障碍物进行绕行。

进一步的，识别到多个障碍物时，通过各障碍物的坐标数据，计算障碍物之间的最小间距；

当障碍物之间的间距小于预设间距时，将所述的多个障碍物合并为一个整体障碍物，并在地图上标记；

当障碍物之间的间距大于预设间距时，控制模块控制抹光机移动至障碍物之间进行尝试性通过，若尝试性通过时，抹光机本体高处和低处的超声波距离传感器探测的障碍物与抹光机本体距离信息不一致，则判定该障碍物形状不规则，如下窄上宽等，通过各位置超声波距离传感器探测抹光机本体各位置与障碍物的距离数据，若计算可正常通过，控制抹光机本体尝试低速通行。

通过采用上述技术方案，针对作业空间内存在多个障碍物，如多个立柱时，可判断抹光机本体是否可安全通过障碍物之间的间隙，提高了对多种作业空间的适应能力。

进一步的，还包括轨迹记录功能：抹光机本体在作业时先用磨盘进行粗磨，由控制模块控制抹光机本体在作业空间内进行第一轮移动，并将移动时的控制模块控制抹光机本体的移动步骤记入数据存储模块中，包括整体路线和避障绕行路线的详细移动步骤；后将磨盘拆换为抹刀，进行细磨，由控制模块按照粗磨时的移动步骤进行反推，控制抹光机本体沿粗磨轨迹反向移动。

通过采用上述技术方案，记录下抹光机本体粗磨时控制模块控制抹光机本体的移动步骤，减少了细磨时再次移动的计算时间，提高了施工效率。

进一步的，还包括接续作业功能：根据抹光机本体剩余的燃油量或电量，计算抹光机本体剩余的运行时间，并通过用户终端提示作业员进行加油或充电准备工作；暂停作业时，控制毫米波雷达向抹光机本体前后左右四个方向发射毫米波，根据雷达回波确定作业暂停点的坐标数据，记入数据存储模块中，控制模块控制抹光机本体移动至作业空间以外，由作业员对抹光机本体进行加油或充电，加油或充电完成后，根据数据存储模块中存储的作业暂停点的坐标数据，控制抹光机本体移动至作业暂停点，进行接续作业。

通过采用上述技术方案，当抹光机本体能源用尽时，可记录下作业暂停点，能源补充完毕后接续作业，保证了抹光机本体能源补充完毕后不再重复作业，只对未作业的区域进行抹光，提高了施工效率。

进一步的，还包括质量检测功能：所述数据存储模块内提前录入有地面平整度合格的图片样张，以该图片样张为标准模板，将图像采集模块采集的抹光机本体前进方向前后区域的图像与图片样张进行对比，若图像相似度高于设定阈值，则判定该区域平整度达标；若图像相似度低于设定阈值，则判定该区域不平整，控制模块控制抹光机本体移动至图像所示区域，进行重新抹光；重新抹光后的区域再次进行质量检测，若平整度依旧不合格，则控制模块控制抹光机本体移动至物料填充装置位于不平整区域的正上方，电动推杆伸长，将物料罐倾斜，物料罐里的物料从出料口流出，然后进行重新抹光，直至平整度达标，则继续向前运行。

通过采用上述技术方案，质检模块自动将抹光后的区域与标准模板进行对比，实现地面平整度评估，统一了评估标准，提高了自动化程度。

进一步的，抹光机本体运行时会发生剧烈振动，影响距离判断，造成误差；使用时通过用户终端设置一安全阈值，所述测得的坐标数据均与预设安全阈值配合，即实际坐标数据为测得坐标数据±安全阈值，并记入数据存储模块中。

通过采用上述技术方案，规避了由于抹光机本体剧烈振动导致测得的坐标数据与实际坐标数据的振动误差，防止由于该误差导致抹光机发生碰撞，设备故障的情况，提高了使用的安全性。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

1.通过毫米波雷达完成地图绘制，超声波距离传感器进行自动避障，提高了作业时的自动化程度，减少了作业员的工作负担；

2.通过将抹光后的区域与标准模板进行对比，实现地面平整度评估，规避了人为评估的主观性，提高了质量标准的统一性；

3.设备自动运行，无需作业员参与，降低了作业员抹光作业时发生安全事故的可能性，提高了抹光作业的安全性；

4.当质量监测发现部分区域不合格时，可由物料填充装置填入少量物料进行修补，并重新抹光，提高了抹光机的自动修补能力。

附图说明

图1是本申请实施例的一种具有自修补能力的自动抹光机的结构图。

图2是本申请实施例的一种具有自修补能力的自动抹光机的物料填充装置的结构图。

附图标记说明：

抹光机本体1

处理器模块2、

控制模块3、

避障模块4、超声波距离传感器41、

质检模块5、图像采集模块51、图像分析模块52、

地图绘制模块6、毫米波雷达61、

数据存储模块7、

用户终端8、

物料填充装置9、物料罐91、入料口911、出料口912、搅拌机92、搅拌叶93、电动推杆94、支架95。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本申请的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。为方便说明，本申请提及方向以附图所示方向为准。

参照图1所示，一种具有自修补能力的自动抹光机，包括抹光机本体1、处理器模块2、控制模块3、避障模块4、质检模块5、地图绘制模块6、数据存储模块7和用户终端8：

所述抹光机本体1为现有驾驶型双盘抹光机产品；

所述控制模块3，与抹光机本体1连接，与处理器模块2连接，用于接收控制信号并控制抹光机本体1的运行状态；

所述地图绘制模块6，设置在抹光机本体1上，与处理器模块2连接，用于生成空间地图并规划路线；

所述避障模块4，设置在抹光机本体1侧部，与处理器模块2连接，用于检测抹光机本体1运行方向上是否存在障碍物并辅助控制抹光机本体1绕行；

所述质检模块5，设置在抹光机本体1前进方向的前后两侧，与处理器模块2连接，用于对抹光后的地面进行平整度检测；

所述数据存储模块7，与处理器模块2连接，用于存储经处理器模块2处理后的数据；

所述用户终端8，与处理器模块2连接，用于识别抹光机本体1运行状态以及运行路线等。

所述地图绘制模块6具体为毫米波雷达61，设置在抹光机本体1侧部，用于获取抹光机本体1四周的点云数据，根据点云数据确定所述空间的空间信息以及障碍物位置信息。

所述避障模块4具体为超声波距离传感器41，至少8个，分别设置在抹光机本体1的侧部各个方向的高处和低处，用于在抹光机本体1移动时发射超声波反弹检测障碍物距抹光机本体1各部位的距离数据，根据距离数据精确控制抹光机本体1对障碍物区域进行减速绕行。

所述质检模块5包括：图像采集模块51，分别设置在抹光机本体1的前方和后方，用于采集抹光机本体1前进方向前后区域的图像数据；图像分析模块52，设置在抹光机本体1上，与处理器模块2连接，用于接收图像采集模块51采集的图像数据，并配合处理器模块2分析抹光机本体1前进方向前后区域地面平整度。

还包括物料填充装置9，设置在抹光机本体1的侧部，与抹光机本体1的侧部固定连接；所述物料填充装置9包括：支架95，水平设置在抹光机本体1侧部，与抹光机本体1的侧部固定连接；电动推杆94，竖直设置在支架95中部，下部与支架95中部转动连接，并与控制模块3连接；物料罐91，水平设置在支架95上方，一端与支架95远离抹光机本体1一侧转动连接，另一端与电动推杆94上部转动连接；搅拌机92，设置在物料罐91侧部，与控制模块3连接；搅拌叶93，设置在物料罐91内，与搅拌机92驱动连接；所述物料罐91，上部设置有入料口911，背向抹光机本体1一侧设置有出料口912。

一种具有自修补能力的自动抹光机的控制方法，包括以下步骤：

步骤一，整体地图绘制，并将绘制的地图显示在用户终端8中，以作业空间的门口为坐标原点，作业空间的长边界为横坐标，作业空间的短边界为纵坐标，控制模块3控制抹光机本体1沿作业空间的长边界进行移动，移动时，控制毫米波雷达61向抹光机本体1前后左右四个方向发射毫米波，根据雷达回波以及移动时抹光机本体1相对于坐标原点的坐标数据，确定作业空间内各边界的坐标数据以及障碍物的坐标数据，并在地图上标记该障碍物；

步骤二，整体路线规划，根据各边界的坐标数据，规划抹光机本体1的整体移动路线，并将规划的整体路线显示在用户终端8中，路线方向为：沿作业空间的长边界即横坐标方向，移动至长边界临界点时，再向纵坐标方向移动一个抹光机本体1的身位，继续沿横坐标方向进行作业，并重复以上步骤；

步骤三，避障路线规划，并将规划的整体路线显示在用户终端8中，根据步骤一标记的障碍物坐标数据，在抹光机本体1将要移动至障碍物所在区域时控制模块3控制抹光机本体1进行减速，并控制超声波距离传感器41发出超声波实时检测抹光机本体1与障碍物的距离数据，控制抹光机本体1对障碍物进行绕行。

识别到多个障碍物时，通过各障碍物的坐标数据，计算障碍物之间的最小间距；当障碍物之间的间距小于预设间距时，将所述的多个障碍物合并为一个整体障碍物，并在地图上标记；当障碍物之间的间距大于预设间距时，控制模块3控制抹光机1移动至障碍物之间进行尝试性通过，若尝试性通过时，抹光机本体1高处和低处的超声波距离传感器41探测的障碍物与抹光机本体1距离信息不一致，则判定该障碍物形状不规则，如下窄上宽等，通过各位置超声波距离传感器41探测抹光机本体1各位置与障碍物的距离数据，若计算可正常通过，控制抹光机本体1尝试低速通行。

还包括轨迹记录功能：抹光机本体1在作业时先用磨盘进行粗磨，由控制模块3控制抹光机本体1在作业空间内进行第一轮移动，并将移动时的控制模块3控制抹光机本体1的移动步骤记入数据存储模块7中，包括整体路线和避障绕行路线的详细移动步骤；后将磨盘拆换为抹刀，进行细磨，由控制模块3按照粗磨时的移动步骤进行反推，控制抹光机本体1沿粗磨轨迹反向移动。

还包括接续作业功能：根据抹光机本体1剩余的燃油量或电量，计算抹光机本体1剩余的运行时间，并通过用户终端8提示作业员进行加油或充电准备工作；暂停作业时，控制毫米波雷达61向抹光机本体1前后左右四个方向发射毫米波，根据雷达回波确定作业暂停点的坐标数据，记入数据存储模块7中，控制模块3控制抹光机本体1移动至作业空间以外，由作业员对抹光机本体1进行加油或充电，加油或充电完成后，根据数据存储模块7中存储的作业暂停点的坐标数据，控制抹光机本体1移动至作业暂停点，进行接续作业。

还包括质量检测功能：所述数据存储模块7内提前录入有地面平整度合格的图片样张，以该图片样张为标准模板，将图像采集模块51采集的抹光机本体1前进方向前后区域的图像与图片样张进行对比，若图像相似度高于设定阈值，则判定该区域平整度达标；若图像相似度低于设定阈值，则判定该区域不平整，控制模块3控制抹光机本体1移动至图像所示区域，进行重新抹光；重新抹光后的区域再次进行质量检测，若平整度依旧不合格，则控制模块控制抹光机本体1移动至物料填充装置9位于不平整区域的正上方，电动推杆94伸长，将物料罐91倾斜，物料罐91里的物料从出料口912流出，然后进行重新抹光，直至平整度达标，则继续向前运行。

抹光机本体1运行时会发生剧烈振动，影响距离判断，造成误差；使用时通过用户终端8设置一安全阈值，所述测得的坐标数据均与预设安全阈值配合，即实际坐标数据为测得坐标数据±安全阈值，并记入数据存储模块7中。

本申请实施例，一种具有自修补能力的自动抹光机的工作原理为：毫米波雷达向抹光机本体的各个方向发出毫米波，并接收雷达回波，从而记录边界以及障碍物的坐标数据，完成毫米波雷达对作业空间内进行地图绘制，并根据绘制出的整体地图规划整体移动路线；移动时由超声波距离传感器实时监测抹光机本体各处与障碍物之间的距离，精准控制抹光机本体对障碍物进行绕行。

本申请实施例中，通过在抹光机本体的多处设置超声波距离传感器，可识别不同形状的障碍物，防止由于障碍物形状不规则，导致识别错误，发生碰撞。

通过对多障碍物的识别，针对作业空间内存在多个障碍物，如多个立柱时，可判断抹光机本体是否可安全通过障碍物之间的间隙，提高了对多种作业空间的适应能力。

通过轨迹记录功能，记录下抹光机本体粗磨时控制模块控制抹光机本体的移动步骤，减少了细磨时再次移动的计算时间，提高了施工效率。

通过接续作业功能，当抹光机本体能源用尽时，可记录下作业暂停点的坐标数据，能源补充完毕后接续作业，保证了抹光机本体能源补充完毕后不再重复作业，只对未作业的区域进行抹光，提高了施工效率。

通过质量监测功能，质检模块自动将抹光后的区域与标准模板进行对比，实现地面平整度评估，统一了评估标准，提高了自动化程度。

通过设置安全阈值，规避了由于抹光机本体剧烈振动导致测得的坐标数据与实际坐标数据的振动误差，防止由于该误差导致抹光机发生碰撞，设备故障的情况，提高了使用的安全性。

通过在物料罐内存有一定量的水泥，并由搅拌叶不断搅拌防止固化，当质量监测发现部分区域不合格时，可有物料填充装置填入少量物料进行修补，并重新抹光，提高了抹光机的自动修补能力。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限与此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种具有自修补能力的自动抹光机，包括抹光机本体（1）、处理器模块（2）、控制模块（3）、避障模块（4）、质检模块（5）、地图绘制模块（6）、数据存储模块（7）和用户终端（8），其特征在于：

所述抹光机本体（1）为现有驾驶型双盘抹光机产品；

所述控制模块（3），与抹光机本体（1）连接，与处理器模块（2）连接，用于接收控制信号并控制抹光机本体（1）的运行状态；

所述地图绘制模块（6），设置在抹光机本体（1）上，与处理器模块（2）连接，用于生成空间地图并规划路线；

所述避障模块（4），设置在抹光机本体（1）侧部，与处理器模块（2）连接，用于检测抹光机本体（1）运行方向上是否存在障碍物并辅助控制抹光机本体（1）绕行；

所述质检模块（5），设置在抹光机本体（1）前进方向的前后两侧，与处理器模块（2）连接，用于对抹光后的地面进行平整度检测；

所述地图绘制模块（6）具体为毫米波雷达（61），设置在抹光机本体（1）侧部，用于获取抹光机本体（1）四周的点云数据，根据点云数据确定所述空间的空间信息以及障碍物位置信息；

所述避障模块（4）具体为超声波距离传感器（41），至少8个，分别设置在抹光机本体（1）的侧部各个方向的高处和低处，用于在抹光机本体（1）移动时发射超声波反弹检测障碍物距抹光机本体（1）各部位的距离数据，根据距离数据精确控制抹光机本体（1）对障碍物区域进行减速绕行；

所述质检模块（5）包括：图像采集模块（51），分别设置在抹光机本体（1）的前方和后方，用于采集抹光机本体（1）前进方向前后区域的图像数据；图像分析模块（52），设置在抹光机本体（1）上，与处理器模块（2）连接，用于接收图像采集模块（51）采集的图像数据，并配合处理器模块（2）分析抹光机本体（1）前进方向前后区域地面平整度；

还包括物料填充装置（9），设置在抹光机本体（1）的侧部，与抹光机本体（1）的侧部固定连接；

所述物料填充装置（9）包括：支架（95），水平设置在抹光机本体（1）侧部，与抹光机本体（1）的侧部固定连接；电动推杆（94），竖直设置在支架（95）中部，下部与支架（95）中部转动连接，并与控制模块（3）连接；物料罐（91），水平设置在支架（95）上方，一端与支架（95）远离抹光机本体（1）一侧转动连接，另一端与电动推杆（94）上部转动连接；搅拌机（92），设置在物料罐（91）侧部，与控制模块（3）连接；搅拌叶（93），设置在物料罐（91）内，与搅拌机（92）驱动连接。

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