CN117743485A - 一种轨道线路编辑方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道线路编辑方法及系统，所述方法包括：获取自动化产线的拓扑地图和显示范围；自动化产线的拓扑地图包括路径线段和节点信息；显示范围包括起点、终点和中间点；根据拓扑地图构建网络拓扑JSON文件；在网络拓扑JSON文件中查找与显示范围对应的初始JSON文件片段；对初始JSON文件片段进行过滤，生成JSON文件片段；对JSON文件片段进行深度遍历，生成有向无环图；有向无环图包括路径线段；根据路径线段生成可视化轨道线路编辑页面，通过生成可视化轨道线路编辑页面实现了前端灵活的多路径遍历并可视化显示，有助于小车轨道编辑的可视化操作，有效降低了后端服务器的处理压力。

Description

一种轨道线路编辑方法及系统

技术领域

本发明涉及智能制造领域，尤其是指一种轨道线路编辑方法及系统。

背景技术

智能制造、工业4.0的提出，柔性自动化生产成为了必选项，柔性自动化是出于目前市场对产品质量要求越高、更新换代周期要求越来越短的情况而产生的一种可以快速变化、适应市场的快速转换的自动化产线，作为柔性自动化产线的主要设备AGV自动导向车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)发挥了重要作用，其属“无轨导航”智能机器人不需要借助任何辅助标记，机器人可自主定位和导航，无需改造工厂环境，遇到工人和货物会自主避障或绕行。

由软件驱动的“柔性”充分满足企业柔性生产需求，机器人路径被灵活指派，快速响应。AGV在进行调度过程中，需要根据任务指派的起点和终点的所有路径进行规划，因此，需要从控制端直观的获取起点至终点的所有路径，并进行可视化展示，现有技术中在路径编辑过程中，路径遍历搜索更多的后端基于编码的方式对路径进行搜索获取，然后通过前端渲染路径进行可视化展示，由于路径遍历搜索主要通过后端进行处理，存在处理延sx时和后端负载过重。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中由于路径遍历搜索主要通过后端进行处理，存在处理延时和后端负载过重的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种轨道线路编辑方法，所述方法包括：获取自动化产线的拓扑地图和显示范围；所述自动化产线的拓扑地图包括路径线段和节点信息；所述显示范围包括起点、终点和中间点；

根据所述拓扑地图构建网络拓扑JSON文件；

在所述网络拓扑JSON文件中查找与所述显示范围对应的初始JSON文件片段；

对所述初始JSON文件片段进行过滤，生成JSON文件片段；

对所述JSON文件片段进行深度遍历，生成有向无环图；所述有向无环图包括路径线段；

根据所述路径线段生成可视化轨道线路编辑页面。

在本发明的一个实施例中，获取自动化产线的拓扑地图和显示范围的步骤包括：

获取自动化产线的环境信息；

根据所述环境信息和SLAM算法生成拓扑地图。

在本发明的一个实施例中，对所述初始JSON文件片段进行过滤，生成JSON文件片段的步骤包括：

获取与所述初始JSON文件片段关联的AGV小车；

根据所述AGV小车生成任务时间窗列表；

根据所述任务时间窗列表和冲突避让规则对所述初始JSON文件片段进行过滤，生成JSON文件片段。

在本发明的一个实施例中，根据所述AGV小车生成任务时间窗列表的步骤还包括：

获取所述AGV小车的任务优先级；

根据所述任务优先级生成任务时间窗列表。

在本发明的一个实施例中，对所述JSON文件片段进行深度遍历，生成有向无环图的步骤包括：

若起点数等于1和/或终点数等于1，则对所述起点至所述终点进行深度遍历，以生成所述有向无环图。

在本发明的一个实施例中，对所述JSON文件片段进行深度遍历，生成有向无环图的步骤还包括：

若起点数大于1和/或终点数大于1，则对所有起点至终点进行深度遍历，生成多个第一路径线段；

判断是否存在中间点；

若存在中间点，则对所述中间点至终点进行深度遍历，以生成第二路径线段；

将多个所述第一路径线段和所述第二路径线段进行拼接，生成所述有向无环图。

在本发明的一个实施例中，判断是否存在中间点之后的步骤还包括：

若不存在中间点，则将多个所述第一路径线段进行拼接，生成所述有向无环图。

本发明的第二方面提供了一种轨道线路编辑系统，应用于上述第一方面中任意一项提出的一种方法，所述系统包括：数据获取模块、计算模块和遍历模块；

所述数据获取模块被配置为：获取自动化产线的拓扑地图和显示范围；所述自动化产线的拓扑地图包括路径线段和节点信息；所述显示范围包括起点节点信息和终点节点信息；

所述计算模块被配置为：根据所述拓扑地图构建网络拓扑JSON文件；在所述网络拓扑JSON文件中查找与所述显示范围对应的初始JSON文件片段；

所述遍历模块被配置为：对所述初始JSON文件片段进行过滤，生成JSON文件片段；对所述JSON文件片段进行深度遍历，生成有向无环图；所述有向无环图包括路径线段；根据所述路径线段生成可视化轨道线路编辑页面。

本发明的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中所述的方法。

本发明的第四方面提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中所述的方法。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的一种轨道线路编辑方法及系统，通过生成可视化轨道线路编辑页面实现了前端灵活的多路径遍历并可视化显示，有助于小车轨道编辑的可视化操作，有效降低了后端服务器的处理压力。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明提供的一种轨道线路编辑方法及系统的流程图；

图2是本发明提供的一种轨道线路编辑方法及系统中工厂轨道线路的应用场景示意图；

图3是本发明提供的一种轨道线路编辑方法及系统中局部工厂轨道线路的示意图；

图4是本发明提供的一种轨道线路编辑方法及系统中路径线段遍历的示意图；

图5本发明提供的一种轨道线路编辑方法及系统的系统架构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参照图1所示，本发明提供了一种轨道线路编辑方法，所述方法包括：

S100，获取自动化产线的拓扑地图和显示范围；所述自动化产线的拓扑地图包括路径线段和节点信息；所述显示范围包括起点、终点和中间点；

在步骤S100中，获取自动化产线的拓扑地图和显示范围的步骤包括：获取自动化产线的环境信息；根据所述环境信息和SLAM算法生成拓扑地图。

在实际应用场景中，参照图2所示，可应用于图2的生产车间的轨道(道路)线路场景中，图中的轨道根据实际的应用场景来布局(箭头表示该段轨道的可移动方向，轨道可分为单向或双向)，考虑的因素包括车间的结构，零件的种类、生产工序等。道路上通行的可以为自动引导车AGV或AMR自主移动机器人(第三代(Simultaneous LocalizationAndMapping，SLAM)导航机器人，SLAM同步定位与地图构建指运动物体根据传感器的信息，一边计算自身位置、一边构建环境地图的过程，解决机器人等在未知环境下运动时的定位与地图构建问题)等，不管是AGV还是AMR，均需要对其的运动轨道进行编辑、展示，便于后台对每个小车或机器人的路径进行优化和规划。

AGV机器人在轨道线路编辑之前需要先进行地图的构建和实时定位，首先获取拓扑地图中的路径线段和路径点，拓扑地图是AGV工作场景的区域地图，在该地图中预设了多条任务路径，每一条完整的任务路径都被路径点划分成了路径线段，每个路径点对应有编号，白色节点均是路径点，路径点可以是停车点也可以是AGV运行经过点，路径线段是连接两个路径点的直线或者曲线。

参照图3所示，节点0和节点1、节点0和节点2、节点2和节点4之间的线段，每条线段也包含唯一的编号信息。AGV必须在地图中的点和线段上移动，AGV在执行任务时，轨道线路编辑为每个AGV规划的轨道线路必须由拓扑地图上的路径线段构成，由于展示数据量的限制、以及编辑终端的显示尺寸限制等因素，导致不可能对整个车间或工厂的轨道地图进行整体的编辑和设计，因此运行轨道的编辑、展示往往需要基于局部区域的起始节点、目的节点以及之间的连通路径，进行设计和编辑。

本申请中可以通过激光雷达获取自动化产线的环境信息，根据自动化产线的环境信息和SLAM算法可以生成自动化产线的拓扑地图，并基于栅格法进行环境建模。用户可以自由选择起点和终点，根据用户选择的起点和终点可以确定当前的显示范围。其中，自动化产线的拓扑地图包括路径线段和节点信息，显示范围包括起点、终点和中间点。

S200，根据所述拓扑地图构建网络拓扑JSON文件；

在步骤S200中，通过拓扑地图构建网络拓扑JSON文件，其中，网络拓扑JSON文件包括区域信息，网络拓扑JSON文件(该文件类似于邻接矩阵或者等同于邻接矩阵的的功能，或者可通过该JSON文件转换为邻接矩阵)，对于邻接矩阵而言，已规划路径的所有路径节点分别构成邻接矩阵的行和列，如果两个路径节点之间为互通关系，则这两个路径节点在邻接矩阵的值设为1，否则设为0。

JSON文件示例如下：

上述的JSON示例文件代表将轨道地图划分的一段独立区域概念，其中，entryList为入口路径列表、exitList为出口路径列表、zonePointArray为所有的路径点，name为区域名称，start为该段区域的首个点，end为该段区域的尾点。

S300，在所述网络拓扑JSON文件中查找与所述显示范围对应的初始JSON文件片段；

在步骤S300中，由于用户自主设定起点与终点，因此在设定起点与终点后会生成显示范围，根据生成的显示范围在网络拓扑JSON文件中查找与其对应的初始JSON文件片段，其中，网络拓扑JSON文件中包括多个初始JSON文件片段。

S400，对所述初始JSON文件片段进行过滤，生成JSON文件片段；

在步骤S400中，对所述初始JSON文件片段进行过滤，生成JSON文件片段的步骤包括：获取与所述初始JSON文件片段关联的AGV小车；根据所述AGV小车生成任务时间窗列表；根据所述任务时间窗列表和冲突避让规则对所述初始JSON文件片段进行过滤，生成JSON文件片段。根据所述AGV小车生成任务时间窗列表的步骤还包括：获取所述AGV小车的任务优先级；根据所述任务优先级生成任务时间窗列表。

在实际应用场景中，获取与初始JSON文件片段关联的AGV小车，并获取AGV小车的任务优先级，AGV小车的任务优先级来自于配置数据，例如AGV小车的任务优先级可来自于生产系统预先配置的优先级，不同的任务与关联的生产任务优先级相关，根据AGV小车的任务优先级可以生成含先后顺序的任务时间窗列表，由于同一段路径线段上可通行多辆AGV小车，因此，路径冲突就是AGV小车在移动的过程中在相同的时间占用了相同的位置，任务时间窗记录了AGV的历史、当前和未来的位置状态，描述了不同时间点AGV所处的位置信息，其数据可来自于控制系统采集的历史数据、轨迹配置数据、摄像头传感器数据等，为检测和处理多路径任务中可能存在的路径冲突问题提供了可靠依据，之后再根据生成的任务时间窗列表和冲突避让规则，对与显示范围对应的初始JSON文件片段进行筛选过滤以生成JSON文件片段。

S500，对所述JSON文件片段进行深度遍历，生成有向无环图；所述有向无环图包括路径线段；

在步骤S500中，对所述JSON文件片段进行深度遍历，生成有向无环图的步骤包括：若起点数等于1和/或终点数等于1，则对所述起点至所述终点进行深度遍历，以生成所述有向无环图。对所述JSON文件片段进行深度遍历，生成有向无环图的步骤还包括：若起点数大于1和/或终点数大于1，则对所有起点至终点进行深度遍历，生成多个第一路径线段；判断是否存在中间点；若存在中间点，则对所述中间点至终点进行深度遍历，以生成第二路径线段；将多个所述第一路径线段和所述第二路径线段进行拼接，生成所述有向无环图。判断是否存在中间点之后的步骤还包括：若不存在中间点，则将多个所述第一路径线段进行拼接，生成所述有向无环图。

在实际应用场景中，对JSON文件片段进行深度遍历，其中，常规的深度遍历(树的深度遍历Depth-First Search简称DFS，与其对应的为广度遍历BFS)包括以下三种方式(M指当前节点，L为当前节点的左节点，R为当前节点的右节点)，由于DFS的常规算法属于现有技术在此不再赘述，在此仅介绍深度遍历包括先序遍历、中序遍历和后续遍历：

先序遍历M-L-R：首先输出当前结点；判断是否存在左结点。如果存在进入左结点，进行结点的遍历，不存在则进行下一步。判断是否存在右结点。如果存在进入右结点，进行结点的遍历，不存在则进行下一步。

中序遍历L-M-R：判断是否存在左结点。如果存在进入左结点，进行结点的遍历，不存在则进行下一步；首先输出当前结点；判断是否存在右结点。如果存在进入右结点，进行结点的遍历，不存在则进行下一步。

后续遍历L-R-M：判断是否存在左结点。如果存在进入左结点，进行结点的遍历，不存在则进行下一步。判断是否存在右结点。如果存在进入右结点，进行结点的遍历，不存在则进行下一步。首先输出当前结点。

在本申请中，当起点数等于1和/或终点数等于1时，此时需要对起点至终点进行深度遍历以生成有向无环图，并存储有向无环图中的路径线段，其中，路径线段包括起点到终点的节点信息，当存在N个起点和/或M个终点时，N和M均为正整数，且N和M均大于1，选择其中一个起点为起始点，对起始点到M个终点进行深度遍历，然后对剩余N-1个起点到M个终点进行深度遍历，以生成至少一个第一路径线段。参照图4所示，为了支持多个起点到多个终点，例如节点0和节点1到节点6，其中节点2、节点3和、节点4和节点5为中间点，节点0和节点1是起点，节点6是终点。

在深度遍历过程中，判断是否存在中间点，且中间点是否存在于存储的第一路径线段中，若存在中间点，且中间点存在于存储的第一路径线段中时，将生成的多个第一路径线段进行拼接，以生成有向无环图。若存在中间点，但中间点不存在于存储的第一路径线段中时，需要以该中间点作为起始点，对该中间点至终点进行深度遍历，以生成第二路径线段，将生成的第二路径线段和多个第一路径线段进行拼接，以生成有向无环图。若不存在中间点时，可以直接将生成的多个第一路径线段进行拼接，以生成有向无环图。本申请在后续路径的遍历过程中，有效利用了第一个起点的深度遍历信息，降低了后续节点的遍历复杂度，减少重复遍历的情况，有效提高了算法执行效率。

S600，根据所述路径线段生成可视化轨道线路编辑页面。

在步骤S600中，将有向无环图中的路径线段显示在显示设备上，其中，在显示设备上显示时，显示的是路径线段的轨道线路编辑页面。本申请通过前端的路径遍历有效降低了后端服务器的处理负载压力，并基于Pixijs引擎的可视化呈现遍历的路径；本申请支持基于多起点多终点的遍历搜索即多对多遍历搜索，提高了搜索的整体效率；以及基于起点、终点和中间点的路径遍历搜索，支持特定的路径规划任务。通过PixiJS引擎对遍历搜索的结果进行可视化呈现，其中，PixiJS使用WebGL，是一个超快的HTML5 2D渲染引擎。作为一个Javascript的2D渲染器，PixiJS的目标是提供一个快速的、轻量级且兼容所有设备的2D渲染库。PixiJS提供无缝Canvas回退，支持主流浏览器，包括桌面和移动。通过使用PixiJS并结合各种图形优化手段，能够实现全量专业渲染，另外，本申请中的相关前端应用可通过electron将应用封装为桌面应用。

第二方面，参照图5所示，本申请提供了一种轨道线路编辑系统，所述系统包括：数据获取模块100、计算模块200和遍历模块300；

所述数据获取模块100被配置为：获取自动化产线的拓扑地图和显示范围；所述自动化产线的拓扑地图包括路径线段和节点信息；所述显示范围包括起点节点信息和终点节点信息；

所述计算模块200被配置为：根据所述拓扑地图构建网络拓扑JSON文件；在所述网络拓扑JSON文件中查找与所述显示范围对应的初始JSON文件片段；

所述遍历模块300被配置为：对所述初始JSON文件片段进行过滤，生成JSON文件片段；对所述JSON文件片段进行深度遍历，生成有向无环图；所述有向无环图包括路径线段；根据所述路径线段生成可视化轨道线路编辑页面。

上述系统中在应用前述方法时的作用效果可参见前述方法实施例中的说明，在此不再赘述。

本发明的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中所述的方法。

本发明的第四方面提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中所述的方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种轨道线路编辑方法，其特征在于，所述方法包括：

获取自动化产线的拓扑地图和显示范围；所述自动化产线的拓扑地图包括路径线段和节点信息；所述显示范围包括起点、终点和中间点；

根据所述拓扑地图构建网络拓扑JSON文件；

在所述网络拓扑JSON文件中查找与所述显示范围对应的初始JSON文件片段；

对所述初始JSON文件片段进行过滤，生成JSON文件片段；

对所述JSON文件片段进行深度遍历，生成有向无环图；所述有向无环图包括路径线段；

根据所述路径线段生成可视化轨道线路编辑页面。

2.根据权利要求1所述的一种轨道线路编辑方法，其特征在于，获取自动化产线的拓扑地图和显示范围的步骤包括：

获取自动化产线的环境信息；

根据所述环境信息和SLAM算法生成拓扑地图。

3.根据权利要求1所述的一种轨道线路编辑方法，其特征在于，对所述初始JSON文件片段进行过滤，生成JSON文件片段的步骤包括：

获取与所述初始JSON文件片段关联的AGV小车；

根据所述AGV小车生成任务时间窗列表；

根据所述任务时间窗列表和冲突避让规则对所述初始JSON文件片段进行过滤，生成JSON文件片段。

4.根据权利要求3所述的一种轨道线路编辑方法，其特征在于，根据所述AGV小车生成任务时间窗列表的步骤还包括：

获取所述AGV小车的任务优先级；

根据所述任务优先级生成任务时间窗列表。

5.根据权利要求1所述的一种轨道线路编辑方法，其特征在于，对所述JSON文件片段进行深度遍历，生成有向无环图的步骤包括：

若起点数等于1和/或终点数等于1，则对所述起点至所述终点进行深度遍历，以生成所述有向无环图。

6.根据权利要求1所述的一种轨道线路编辑方法，其特征在于，对所述JSON文件片段进行深度遍历，生成有向无环图的步骤还包括：

若起点数大于1和/或终点数大于1，则对所有起点至终点进行深度遍历，生成多个第一路径线段；

判断是否存在中间点；

若存在中间点，则对所述中间点至终点进行深度遍历，以生成第二路径线段；

将多个所述第一路径线段和所述第二路径线段进行拼接，生成所述有向无环图。

7.根据权利要求6所述的一种轨道线路编辑方法，其特征在于，判断是否存在中间点之后的步骤还包括：

若不存在中间点，则将多个所述第一路径线段进行拼接，生成所述有向无环图。

8.一种轨道线路编辑系统，其特征在于，应用于上述权利要求1至7任一项所述的一种轨道线路编辑方法，所述系统包括：数据获取模块、计算模块和遍历模块；

所述数据获取模块被配置为：获取自动化产线的拓扑地图和显示范围；所述自动化产线的拓扑地图包括路径线段和节点信息；所述显示范围包括起点节点信息和终点节点信息；

所述计算模块被配置为：根据所述拓扑地图构建网络拓扑JSON文件；在所述网络拓扑JSON文件中查找与所述显示范围对应的初始JSON文件片段；

所述遍历模块被配置为：对所述初始JSON文件片段进行过滤，生成JSON文件片段；对所述JSON文件片段进行深度遍历，生成有向无环图；所述有向无环图包括路径线段；根据所述路径线段生成可视化轨道线路编辑页面。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述一种轨道线路编辑方法的步骤。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述一种轨道线路编辑方法的步骤。