本發(fā)明屬于建筑裝修自動(dòng)化設(shè)備，具體涉及一種墻面抹平、噴涂機(jī)。

背景技術(shù)：

墻面抹平、噴涂是在建筑裝修工程中應(yīng)用非常廣泛的工作，目前墻面抹平、噴涂主要是由人工進(jìn)行，因此需要一種能自動(dòng)進(jìn)行墻面抹平、噴涂的機(jī)器以代替人工施工，必然會(huì)在效率、質(zhì)量和安全性等方面有顯著的改善。

墻面抹平、噴涂必須要解決的關(guān)鍵問題是找到抹平、噴涂的目標(biāo)面，并調(diào)整機(jī)器使其能在該目標(biāo)面內(nèi)作業(yè)。

目前的抹墻機(jī)大多采用人工的方式來調(diào)整機(jī)器，這樣精度和效率就會(huì)受到影響。另外如專利文獻(xiàn)201510466530.x所示的采用激光水平儀方式，雖然產(chǎn)生的激光面是精確的平面，但是水平儀本身有精度的限制，以及相關(guān)的調(diào)整操作仍需較多的人工。

另外這類抹墻機(jī)由于精度限制，對(duì)于像室內(nèi)裝修中的墻面抹膩?zhàn)拥染纫筝^高的作業(yè)是很難完成的。

目前，機(jī)器視覺技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于各種行業(yè)，尤其是作為視覺檢測(cè)應(yīng)用。其中的三維掃描技術(shù)，是在特定光源（激光/結(jié)構(gòu)光）的照射下拍攝目標(biāo)物體的圖像，然后通過拍攝的圖像重建出目標(biāo)物體三維模型，進(jìn)一步的可從中提取出目標(biāo)物體的相關(guān)特征。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所述墻面抹平、噴涂機(jī)正是針對(duì)解決這一問題而提出的，使用三維重建技術(shù)來尋找墻面抹平、噴涂作業(yè)所需的目標(biāo)面，以進(jìn)行高精度的墻面抹平、噴涂作業(yè)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于使用并具有很高的精度、效率。

首先對(duì)要抹平的墻面的基本模型進(jìn)行說明。通常墻面都是垂直于水平面呈豎直狀態(tài)的，在抹平前其表面是凹凸不平的，但是從整體上看墻面基本呈一個(gè)平面形狀。對(duì)墻面的抹平處理就是用抹平料將這些凹凸不平覆蓋，從整體上形成一個(gè)平整的面。這里稱抹平后的平整的墻表面為目標(biāo)平面，其是垂直于水平面呈豎直狀態(tài)的。

另外有時(shí)墻面會(huì)有較明顯的凹凸區(qū)域，如果將墻面抹平成整體的一個(gè)平面則會(huì)導(dǎo)致某些區(qū)域需要過厚的抹平料，這時(shí)對(duì)于大部分區(qū)域按照平面處理，對(duì)小部分凹凸區(qū)域進(jìn)行緩和過渡的曲面處理，但從視覺上看到的還是呈平面效果。為方便討論這里統(tǒng)稱為目標(biāo)平面，并且主要以平面的情況來闡述本發(fā)明的原理，同時(shí)對(duì)于這些特殊情況從本文后續(xù)描述中可以看到本發(fā)明顯然也是可以處理的。

本發(fā)明提供一種墻面抹平、噴涂機(jī)，使用三維重建技術(shù)尋找所需的作業(yè)目標(biāo)平面，并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)墻面進(jìn)行抹平作業(yè)或者噴涂作業(yè)，包括：主體機(jī)構(gòu)，用于承載并安裝其他各部件單元；姿態(tài)調(diào)整單元，用于支撐主體機(jī)構(gòu)并將主體機(jī)構(gòu)調(diào)整為豎直狀態(tài)；工作頭，用于對(duì)墻面進(jìn)行抹平作業(yè)和噴涂作業(yè)；運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)工作頭沿墻面移動(dòng)；三維掃描裝置，用于獲取包含墻面三維信息的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；控制單元，從使用者的設(shè)置信息以及三維掃描裝置獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中計(jì)算出要作業(yè)的目標(biāo)面，發(fā)出控制信號(hào)給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作頭對(duì)墻面進(jìn)行抹平或者噴涂作業(yè)。

其中姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)包括三個(gè)可控的伸縮支腿(例如，直線電機(jī))，以及測(cè)量主體機(jī)構(gòu)傾角的傳感器。可控支腿適當(dāng)間隔地安裝在主體機(jī)構(gòu)的最下方，可以在控制單元的控制下進(jìn)行伸縮，當(dāng)支腿伸長適當(dāng)長度時(shí)可以支撐起整個(gè)機(jī)器，并能將其調(diào)整為豎直狀態(tài)。傾角傳感器與主體機(jī)構(gòu)有可確定的位置關(guān)系，通過其數(shù)據(jù)可獲得主體相對(duì)于水平面的傾角。

控制單元通過讀取傾角傳感器數(shù)據(jù)獲取主體機(jī)構(gòu)相對(duì)水平面的傾角，控制三個(gè)可控伸縮支腿的伸縮量來支撐起主體機(jī)構(gòu)并將主體機(jī)構(gòu)調(diào)整為豎直狀態(tài)，這里的控制方法使用pid控制技術(shù)（pid控制是自動(dòng)化控制領(lǐng)域所用技術(shù)）。為便于理解，以下描述均在主體機(jī)構(gòu)調(diào)整為豎直狀態(tài)下進(jìn)行。

運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)工作頭貼近墻面平行移動(dòng)從而進(jìn)行墻面抹平或者噴涂作業(yè)，包括兩關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂和調(diào)距直線電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)座。旋轉(zhuǎn)座呈水平狀態(tài)安裝在主體機(jī)構(gòu)上，并能在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

這里兩關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的面稱為旋轉(zhuǎn)面，其第一旋轉(zhuǎn)臂的一端旋轉(zhuǎn)安裝于旋轉(zhuǎn)座上，使得旋轉(zhuǎn)面呈豎直狀態(tài)，另一端旋轉(zhuǎn)安裝有第二旋轉(zhuǎn)臂。調(diào)距直線電機(jī)垂直于旋轉(zhuǎn)面安裝在第二旋轉(zhuǎn)臂外側(cè)自由端。

運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括編碼器，安裝在旋轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)、調(diào)距直線電機(jī)和旋轉(zhuǎn)座驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，用于將工作頭的運(yùn)動(dòng)位置信息作為電信號(hào)傳送給控制單元。

這里的旋轉(zhuǎn)面是在不考慮厚度的情況下描述，實(shí)際旋轉(zhuǎn)臂是有厚度的，沿厚度方向不同位置都能形成旋轉(zhuǎn)面，工作頭還會(huì)通過調(diào)距直線電機(jī)調(diào)整到不同位置，因此工作頭最末端可在不同位置形成旋轉(zhuǎn)面，顯然這些旋轉(zhuǎn)面是平行的，這里為簡(jiǎn)化討論，統(tǒng)稱為旋轉(zhuǎn)面。

另外需要說明的是旋轉(zhuǎn)面雖然是通過旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，但工作頭的作業(yè)運(yùn)動(dòng)軌跡并非一定是圓弧，可以通過兩個(gè)旋轉(zhuǎn)臂的組合運(yùn)動(dòng)形成沿不同方向的直線軌跡或曲線軌跡。

上述的目標(biāo)平面和旋轉(zhuǎn)面均是垂直于水平面的，但在初始狀態(tài)兩者一般不會(huì)平行，因?yàn)闄C(jī)器是人為放置在墻面前的，很難做到精確對(duì)齊。這可以通過運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)座來進(jìn)行調(diào)整，以使得旋轉(zhuǎn)面在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)到與目標(biāo)平面平行的位置。

隨后墻面抹平作業(yè)或者噴涂作業(yè)過程就是：控制單元控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作頭使得其最末端貼合到目標(biāo)平面的位置，并沿墻面左右上下進(jìn)行移動(dòng)，同時(shí)通過出料嘴向墻面輸出抹平料并被抹平裝置抹平整，或者通過噴嘴對(duì)墻面進(jìn)行噴涂，反復(fù)多次即可完成對(duì)墻面的抹平或者噴涂?？梢娺@里抹平作業(yè)或噴涂作業(yè)相當(dāng)簡(jiǎn)單。

另外對(duì)于抹平作業(yè)，如前所述當(dāng)墻面有明顯的凹凸區(qū)域時(shí)，可以通過調(diào)距直線電機(jī)實(shí)時(shí)連續(xù)調(diào)整工作頭距離目標(biāo)平面的距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)局部區(qū)域緩和漸進(jìn)的曲面處理。

工作頭包括：抹平裝置，其具有出料嘴，用于將通過管路從外部輸送的抹平料涂抹到墻面，以及抹平斜面，呈矩形狀，用于將涂抹到墻面的料抹平，其中出料嘴是設(shè)置在抹平斜面上呈細(xì)長型的開口，抹平斜面兩側(cè)還設(shè)有擋板；噴嘴裝置，用于對(duì)墻面進(jìn)行噴涂作業(yè)，可以是各種噴涂設(shè)備常用的噴嘴裝置；旋轉(zhuǎn)座，用于安裝抹平裝置和噴嘴裝置，其可繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸沿調(diào)距直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向。這里抹平裝置安裝在旋轉(zhuǎn)座底部，噴嘴裝置安裝在旋轉(zhuǎn)座一側(cè)與抹平裝置出料嘴方向相反的位置。旋轉(zhuǎn)座安裝在調(diào)距直線電機(jī)的自由端，可通過調(diào)距直線電機(jī)調(diào)整工作頭與墻面的距離，并可帶動(dòng)安裝在其上的各部件相對(duì)于墻面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

如前所述當(dāng)主體機(jī)構(gòu)被調(diào)整為豎直狀態(tài)，以及旋轉(zhuǎn)面被調(diào)整與目標(biāo)平面平行的狀態(tài)后，抹墻、噴涂動(dòng)作被簡(jiǎn)化為使用兩關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)抹平頭沿墻面平行移動(dòng)，同時(shí)通過調(diào)距直線電機(jī)來配合調(diào)整抹平頭與墻面間的距離，以進(jìn)行抹平、噴涂作業(yè)，可見其運(yùn)動(dòng)控制被分解，因而結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。

采用上述墻面抹平、噴涂機(jī)，目標(biāo)平面是從三維掃描裝置獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中計(jì)算處理得到的。三維掃描裝置由拍攝相機(jī)和激光器組成，通過底座安裝在工作頭旋轉(zhuǎn)座的一側(cè)和噴嘴裝置相對(duì)的位置。其中拍攝相機(jī)垂直于旋轉(zhuǎn)面安裝在底座的一端，激光器安裝在底座另外一端并偏向相機(jī)一側(cè)，其發(fā)出一字線激光與相機(jī)和激光器之間的連線垂直。該裝置可以隨旋轉(zhuǎn)座進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且處于相對(duì)工作頭最末端更靠后的位置。

當(dāng)進(jìn)行墻面作業(yè)需要獲取目標(biāo)平面時(shí)，控制單元打開激光器發(fā)出激光照射墻面，拍攝相機(jī)拍攝墻面的圖像并發(fā)送給控制單元，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)三維掃描裝置沿墻面移動(dòng)到不同位置，對(duì)墻面進(jìn)行上下左右的三維掃描，控制單元使用圖像處理技術(shù)得到墻面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)一步從中計(jì)算出進(jìn)行墻面作業(yè)所需要的目標(biāo)平面，以便將旋轉(zhuǎn)面調(diào)整與目標(biāo)平面至平行狀態(tài)。

進(jìn)一步由于三維掃描裝置相對(duì)于主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置信息可以由運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的編碼器確定，這里為便于討論選擇固定在主體機(jī)構(gòu)上的參考坐標(biāo)系來表達(dá)（例如參考坐標(biāo)系可選主體機(jī)構(gòu)上旋轉(zhuǎn)臂安裝軸中心為原點(diǎn)，向右為x正，向上為y正，向前為z正）。因此從墻面三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)中獲取的目標(biāo)平面可在參考坐標(biāo)系中被表達(dá)，這樣可計(jì)算出旋轉(zhuǎn)面和目標(biāo)平面間的偏轉(zhuǎn)角度，從而驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)座進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明所述墻面抹平、噴涂機(jī)還包括頂桿機(jī)構(gòu)，用于向上伸長頂住建筑物頂部，以保持整體的穩(wěn)定。

控制單元還包括用于接受用戶輸入信息的設(shè)備（例如鼠標(biāo)、鍵盤或者觸摸屏）以及顯示裝置。

上述墻面抹平、噴涂機(jī)的底部還安裝有用于移動(dòng)的輪子，當(dāng)需要移動(dòng)到某個(gè)施工位置時(shí)，將支腿收回，輪子起支撐作用并能進(jìn)行移動(dòng)。

綜上所述，本發(fā)明所述墻面抹平、噴涂機(jī)使用姿態(tài)調(diào)整單元將自身調(diào)整為豎直狀態(tài)，通過三維掃描裝置獲取墻面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)重建墻面模型，并進(jìn)一步提取出目標(biāo)平面和控制信息，使用運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作頭對(duì)墻面進(jìn)行抹平作業(yè)和噴涂作業(yè)。可見其能實(shí)現(xiàn)對(duì)墻面進(jìn)行自動(dòng)抹平、噴涂的目的，并具有很高的精度和效率，使用簡(jiǎn)單。

附圖說明

通過在附圖中示出的本發(fā)明的示例性實(shí)施例的更加具體的描述，本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的上述和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。附圖不必要按比例繪制，重點(diǎn)落在示出本發(fā)明的原理。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的墻面抹平、噴涂機(jī)的整體視圖；

圖2是省略了部分結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖；

圖3是旋轉(zhuǎn)面和目標(biāo)平面示意圖；

圖4是抹平裝置和三維掃描裝置的示意圖；

圖5是噴嘴裝置示意圖；

圖6是控制單元及相關(guān)部件的結(jié)構(gòu)示意框圖。

具體實(shí)施方式

以下，基于說明書附圖，對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式進(jìn)行描述。

參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的墻面抹平、噴涂機(jī)包括主體機(jī)構(gòu)100、姿態(tài)調(diào)整單元200、工作頭300、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)400、三維掃描裝置500、控制單元600。

繼續(xù)參照?qǐng)D1，在上述主體機(jī)構(gòu)100的底部安裝有姿態(tài)調(diào)整單元200，用于在工作時(shí)將主體機(jī)構(gòu)100調(diào)整為豎直狀態(tài)。

具體包括在主體機(jī)構(gòu)100下方位置安裝的三個(gè)可控伸縮支腿210，以及與主體機(jī)構(gòu)100有可確定安裝位置關(guān)系的傾角傳感器220。其中主體機(jī)構(gòu)100前側(cè)最左和最右位置分別安裝一個(gè)可控伸縮支腿210，后側(cè)中間位置安裝一個(gè)可控伸縮支腿210，這樣形成的三點(diǎn)結(jié)構(gòu)可以提供穩(wěn)定的支撐。通過控制三個(gè)可控伸縮支腿210的伸縮量就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)整主體機(jī)構(gòu)100在水平面上姿態(tài)的目的。

進(jìn)一步可控伸縮支腿210包括直線電機(jī)211和安裝在其上的編碼器212，通過控制電路連接到控制單元600?？刂茊卧?00通過讀取傾角傳感器220的數(shù)據(jù)，確定當(dāng)前主體機(jī)構(gòu)100相對(duì)水平面的傾斜狀態(tài)，再根據(jù)要調(diào)整到的目標(biāo)狀態(tài)（豎直），計(jì)算出要調(diào)整的偏差，通過使用pid控制技術(shù)控制三個(gè)可控伸縮支腿210的伸縮量將主體機(jī)構(gòu)100的姿態(tài)調(diào)整到目標(biāo)狀態(tài)。

接下來，參照?qǐng)D1和圖2，主體機(jī)構(gòu)100，其前方位置為需要進(jìn)行抹平作業(yè)或者噴涂作業(yè)的墻面。

運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)400安裝在主體機(jī)構(gòu)100上，可以在主體機(jī)構(gòu)100前方位置驅(qū)動(dòng)工作頭300沿墻面移動(dòng)進(jìn)行抹平作業(yè)和噴涂作業(yè)。

進(jìn)一步，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)400包括：兩關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂410、調(diào)距直線電機(jī)420。兩關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂410由第一旋轉(zhuǎn)臂411和第二旋轉(zhuǎn)臂412構(gòu)成，第一旋轉(zhuǎn)臂411一端通過旋轉(zhuǎn)座430安裝在主體機(jī)構(gòu)100上，另一端旋轉(zhuǎn)安裝有第二旋轉(zhuǎn)臂412，兩者配合進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工作頭300在豎直平面內(nèi)的位移控制。調(diào)距直線電機(jī)420垂直于旋轉(zhuǎn)面安裝在第二旋轉(zhuǎn)臂412的外側(cè)自由端。

此外，兩關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂410還包括第一旋轉(zhuǎn)臂411的驅(qū)動(dòng)電機(jī)411a；第二旋轉(zhuǎn)臂412的驅(qū)動(dòng)電機(jī)412a；調(diào)距直線電機(jī)420可以沿著水平方向調(diào)整工作頭300與墻面的距離。電機(jī)411a和電機(jī)412a以及調(diào)距直線電機(jī)420可分別包括用于識(shí)別工作頭300的運(yùn)動(dòng)位置信息的編碼器440。

運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)400還包括旋轉(zhuǎn)座430，用于調(diào)整兩關(guān)機(jī)旋轉(zhuǎn)臂在水平面內(nèi)的偏轉(zhuǎn)角度，包括運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)座驅(qū)動(dòng)電機(jī)431、底座432以及編碼器440。

參照?qǐng)D3，由于機(jī)器是由人工移動(dòng)至墻面前的，因此很難做到與墻面平行的狀態(tài)，會(huì)與墻面有一定的夾角，如圖3中a所示，顯然兩關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂410旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)面也就與目標(biāo)平面有一定的夾角。這可以通過運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)400中的旋轉(zhuǎn)座430來進(jìn)行調(diào)整，其可通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)兩關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂410在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)從而將旋轉(zhuǎn)面調(diào)整到與目標(biāo)平面平行的狀態(tài)，如圖3中b所示，這里工作頭300的最末端已經(jīng)與目標(biāo)平面重合。

接下來參照?qǐng)D4，工作頭300安裝在調(diào)距直線電機(jī)420的自由端，包括抹平裝置310、噴嘴裝置320以及旋轉(zhuǎn)座330，其上還安裝有三維掃描裝置500。

抹平裝置310包括出料嘴311和抹平斜面312，出料嘴311設(shè)置在抹平斜面312上，呈細(xì)長開口狀，抹平斜面312兩端設(shè)有防止抹平料外溢的擋板313，通過管路和控制閥與外部供料機(jī)構(gòu)連接，控制單元600通過控制閥控制對(duì)出料嘴311的供料，以進(jìn)行對(duì)墻面的抹平作業(yè)。抹平裝置310安裝在旋轉(zhuǎn)座330的底部，并能隨旋轉(zhuǎn)座330進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以調(diào)整方向?qū)γ娌煌恢眠M(jìn)行抹平作業(yè)。抹平裝置310的抹平斜面312在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)400的驅(qū)動(dòng)下將出料嘴311輸出到墻面的料抹平整。

這里工作頭300的旋轉(zhuǎn)座330進(jìn)一步包括工作頭旋轉(zhuǎn)座驅(qū)動(dòng)電機(jī)331、底座332，還包括安裝在電機(jī)上的編碼器。

這樣在控制單元600的控制下，工作頭300被移動(dòng)到墻面前并使抹平裝置310的底部與目標(biāo)平面貼合?？刂茊卧?00控制出料嘴311以可控的速率輸出抹平料到墻面上，同時(shí)在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)400的驅(qū)動(dòng)下抹平斜面312向出料嘴311一側(cè)連續(xù)移動(dòng)，將輸出的抹平料抹平。通過旋轉(zhuǎn)座330的旋轉(zhuǎn)可以調(diào)整抹平斜面312和出料嘴311的朝向，以便來回反復(fù)進(jìn)行涂抹作業(yè)，將所作業(yè)區(qū)域涂抹上平整的抹平料。

三維掃描裝置500也安裝在工作頭300上，用于獲取墻面作業(yè)時(shí)所需的目標(biāo)平面信息，包括拍攝相機(jī)510和激光器520，通過基座530安裝在旋轉(zhuǎn)座350的側(cè)面、抹平裝置310出料嘴311開口方向側(cè)位置，并且其處于相對(duì)于工作頭300末端更靠后的位置。拍攝相機(jī)510安裝在基座530的一端，鏡頭方向沿調(diào)距直線電機(jī)420運(yùn)動(dòng)方向指向工作頭300末端；激光器520安裝在基座530的另外一端，偏向拍攝相機(jī)510一側(cè)傾斜，其發(fā)出的線狀激光與拍攝相機(jī)510和激光器之間的連線垂直。

控制單元600通過電路連接到三維掃描裝置500，在進(jìn)行墻面三維掃描時(shí)，控制單元600控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)400驅(qū)動(dòng)三維掃描裝置500移動(dòng)到墻面前方約200mm處位置。打開激光器520發(fā)出直線狀激光照射到墻面，拍攝被激光照射的墻面圖像，隨著三維掃描裝置500被運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)400驅(qū)動(dòng)沿墻面連續(xù)移動(dòng)到不同位置就可以完成對(duì)墻面的三維掃描拍攝?？刂茊卧?00根據(jù)拍攝的圖像計(jì)算出包含墻面三維信息的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)一步提取出要進(jìn)行墻面作業(yè)的目標(biāo)平面。

參照?qǐng)D5，噴嘴裝置320垂直于旋轉(zhuǎn)面安裝在旋轉(zhuǎn)座330的一側(cè)，相對(duì)處于抹平裝置310背面與三維掃描裝置500相對(duì)的位置，噴嘴方向朝向工作頭300的末端，用于向墻面進(jìn)行噴涂作業(yè)。噴嘴裝置320可以是常用噴涂設(shè)備的噴嘴裝置，通過管路和控制閥與外部噴涂供料源連接，并可被控制單元600控制。

接著參照?qǐng)D6，對(duì)本實(shí)施的控制系統(tǒng)進(jìn)行說明。

控制單元600設(shè)置在主體機(jī)構(gòu)100內(nèi)部的適當(dāng)區(qū)域，主要包括一臺(tái)具有圖像處理能力的主控計(jì)算機(jī)610以及安裝于其中的處理控制程序。

另外，控制單元600還包括電機(jī)控制器620、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器630、激光器控制器640、噴嘴控制裝置650以及抹平控制裝置660。

在上述主控計(jì)算機(jī)610上還連接有顯示裝置670，用于顯示機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)信息，以及為使用者提供人機(jī)操作界面。

電機(jī)控制器620和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器630用于對(duì)上述兩關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂電機(jī)411a和412a、調(diào)距直線電機(jī)420、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)座驅(qū)動(dòng)電機(jī)431、可控伸縮支腿電機(jī)210以及工作頭旋轉(zhuǎn)座驅(qū)動(dòng)電機(jī)331進(jìn)行控制。

噴嘴控制裝置650和抹平控制裝置660分別用于控制噴嘴模塊310以及抹平裝置320。

主控計(jì)算機(jī)610還對(duì)拍攝相機(jī)510進(jìn)行拍攝控制，以及通過激光器控制器640控制激光器520在對(duì)墻面進(jìn)行三維掃描時(shí)發(fā)出激光照射到墻面。

參照?qǐng)D1，主體機(jī)構(gòu)100底部安裝有用于移動(dòng)的輪子w，分別安裝在主體機(jī)構(gòu)100的四個(gè)角部位置。當(dāng)可控伸縮支腿210呈收起狀態(tài)時(shí)處于比輪子高的位置，此時(shí)輪子w支撐整個(gè)機(jī)器并可以進(jìn)行移動(dòng)。

另外參照?qǐng)D1，本發(fā)明所述墻面抹平、噴涂機(jī)還包括頂桿機(jī)構(gòu)700，用于向上伸長頂住建筑物頂部，以保持整體的穩(wěn)定。

下面將描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的墻面抹平、噴涂機(jī)的操作流程。

參照?qǐng)D1，使用者確定要對(duì)某個(gè)墻面區(qū)域進(jìn)行抹平或噴涂作業(yè)，將機(jī)器移動(dòng)到墻面前，并盡量使機(jī)器的左右方向與墻面平齊。

接著，控制單元600發(fā)出控制信息給姿態(tài)調(diào)整單元200將所述墻面抹平、噴涂機(jī)調(diào)整到豎直狀態(tài)。此時(shí)兩關(guān)機(jī)旋轉(zhuǎn)臂410運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)面與水平面垂直，但與目標(biāo)平面會(huì)有夾角，參照3中a所示，這是因?yàn)闄C(jī)器是人為放置在墻面前，無法做到與墻面平行，需要通過三維掃描裝置500獲取目標(biāo)平面參數(shù)并計(jì)算出這一夾角，再通過運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)400的旋轉(zhuǎn)座430將兩者調(diào)整到平行狀態(tài)。

然后需要對(duì)墻面進(jìn)行三維掃描以獲得要作業(yè)的目標(biāo)平面，使用者通過控制單元600的操作界面控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)400驅(qū)動(dòng)工作頭300移動(dòng)到需要進(jìn)行墻面作業(yè)區(qū)域的左上角位置，并在控制單元600中記錄此位置信息，繼續(xù)將工作頭300移動(dòng)至右下角位置，同樣在控制單元600中記錄該位置信息，這樣通過這兩個(gè)點(diǎn)的位置就確定了一個(gè)矩形的作業(yè)區(qū)域（這里通過矩形的作業(yè)區(qū)域來說明本發(fā)明的原理，具體作業(yè)時(shí)可通過控制單元600的操作界面進(jìn)行靈活的作業(yè)區(qū)域設(shè)置）。

接著控制單元600就會(huì)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)工作頭300沿墻面對(duì)這一矩形區(qū)域進(jìn)行三維掃描，并從掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中計(jì)算出目標(biāo)平面，進(jìn)一步計(jì)算就得到了旋轉(zhuǎn)面和目標(biāo)平面之間的夾角，通過運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)400的旋轉(zhuǎn)座430將旋轉(zhuǎn)面調(diào)整到與目標(biāo)平面平行的狀態(tài)，參照?qǐng)D3中b所示。

此時(shí)墻面抹平、噴涂作業(yè)的準(zhǔn)備工作完成，控制單元600驅(qū)動(dòng)工作頭300的抹平裝置310貼合到目標(biāo)平面位置，打開出料嘴320對(duì)墻面輸出抹平料并驅(qū)動(dòng)工作頭300沿墻面移動(dòng)將輸出的抹平料在墻面上抹平，或者打開噴嘴對(duì)墻面進(jìn)行噴涂。

控制單元600控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)400驅(qū)動(dòng)工作頭300沿墻面從左到右進(jìn)行作業(yè)，到達(dá)最右端后向下移動(dòng)一段距離并通過工作頭300的旋轉(zhuǎn)座使抹平裝置310改變抹平方向朝左，進(jìn)行從右到左的墻面作業(yè)。也可以按其他不同的運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行具體的抹平、噴涂作業(yè)。

反復(fù)進(jìn)行上述操作過程，即可完成對(duì)所有墻面區(qū)域的抹平、噴涂工作。

從以上描述可以看出本發(fā)明所涉及的墻面抹平、噴涂機(jī)的使用相當(dāng)簡(jiǎn)單，僅需要少量簡(jiǎn)單的人工操作，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)墻面抹平、噴涂的目的。

這里所述系統(tǒng)可在任何形式的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，或在客戶機(jī)-服務(wù)器系統(tǒng)(基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng))中被實(shí)現(xiàn)。任何計(jì)算機(jī)可包括處理器、用于存儲(chǔ)程序數(shù)據(jù)并使其執(zhí)行的存儲(chǔ)器、永久存儲(chǔ)器(例如硬盤)、用于與外部裝置進(jìn)行通信的通信端口、用戶接口裝置(包括顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等)。當(dāng)涉及軟件模塊時(shí)，這些軟件模塊是被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，硬盤、光盤、ssd)上的可執(zhí)行的程序指令或者計(jì)算機(jī)可讀代碼。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還可分布在與聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上，使得計(jì)算機(jī)可讀代碼按照分布的方式被存儲(chǔ)和執(zhí)行。

可按照功能塊組件和各種處理步驟對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。通過被構(gòu)造成執(zhí)行特定功能的任何數(shù)量的硬件和/或軟件組件實(shí)現(xiàn)這些功能性模塊。例如，本發(fā)明可使用各種集成電路組件(例如，存儲(chǔ)器元件、處理元件、邏輯元件等)，所述集成電路組件可在一個(gè)或者多個(gè)微處理器或者其它控制裝置的控制下執(zhí)行各種功能。類似地，本發(fā)明涉及的軟件使用任何編程或者腳本語言(例如c、c++、java、匯編語言等)以及通過利用任何數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、對(duì)象、處理過程、程序或者其它編程組件的組合而實(shí)施的各種方法被實(shí)現(xiàn)。

這里顯示和描述的具體的實(shí)施是本發(fā)明的示例性的示例，并不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。為了簡(jiǎn)潔起見，沒有詳細(xì)描述系統(tǒng)的傳統(tǒng)的電子方面、控制系統(tǒng)、軟件開發(fā)和其它功能方面。此外，給出的各個(gè)附圖中示出的連接線和連接器用于表示示例性功能關(guān)系和/或各種元件之間的物理或者邏輯結(jié)合。應(yīng)該理解，在實(shí)際的裝置中可存在可選的或者另外的功能性關(guān)系、物理連接器或者邏輯連接器。

為了加深對(duì)本發(fā)明的原理的理解，已經(jīng)對(duì)附圖中示出的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，并使用特定的詞語對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行了描述。然而，這些特定的詞語不用于限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明應(yīng)該被解釋為包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常能夠想到的所有實(shí)施例，各種對(duì)本方案的同等替換，應(yīng)該都是在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)。