本發(fā)明屬于工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體地來說，是一種地面定位調(diào)控裝置與方法。

背景技術(shù)：

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的施工方式受到很大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的施工方式由工人進(jìn)行手工加工，加工任務(wù)繁重使工人的加工效率受到很大限制。同時，這種施工方式多依賴于工人的經(jīng)驗，造成加工質(zhì)量良莠不齊，工程質(zhì)量難以保證。

伴隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了一些工程機(jī)械，用于釋放建筑生產(chǎn)力，減輕工人的勞動負(fù)擔(dān)。由此，建筑行業(yè)出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢，自動化生產(chǎn)需要日益增加。

現(xiàn)有的工程機(jī)械，例如涂抹墻面的機(jī)械，雖在一定程度上采用了自動化技術(shù)，但由于技術(shù)與結(jié)構(gòu)所限，其自動化程度仍然十分低下。例如，在室內(nèi)加工中，機(jī)械的水平對標(biāo)多采用手動調(diào)節(jié)，隨工位的移動還需重復(fù)調(diào)節(jié)。這一方面增加了操作工人的負(fù)擔(dān)，另一方面也嚴(yán)重影響施工效率。在現(xiàn)有的工程機(jī)械中，尚難解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種地面定位調(diào)控裝置與方法，具有于施工地面自動定位調(diào)控的功能，極大地提高了施工過程的自動化程度。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種地面定位調(diào)控裝置，用于調(diào)節(jié)工程機(jī)械于地面的定位位置，具有：

測量單元，所述測量單元設(shè)于所述工程機(jī)械上，用于捕捉施工現(xiàn)場的水平定位基準(zhǔn)，據(jù)此生成檢測信息；

控制單元，所述控制單元用于根據(jù)所述檢測信息計算所述工程機(jī)械與所述水平定位基準(zhǔn)的偏移量，根據(jù)所述偏移量生成用于調(diào)節(jié)所述工程機(jī)械的調(diào)節(jié)量；

調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元用于根據(jù)所述調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)所述工程機(jī)械的水平度，直至所述工程機(jī)械與所述水平定位基準(zhǔn)的偏移量位于允許誤差范圍內(nèi)。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述測量單元具有視覺檢測器，所述視覺檢測器用于掃描所述水平定位基準(zhǔn)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述視覺檢測器包括工業(yè)相機(jī)，所述工業(yè)相機(jī)用于掃描所述施工現(xiàn)場而得到所述水平定位基準(zhǔn)的圖像信息，所述控制單元計算所述圖像信息與所述工業(yè)相機(jī)的掃描方向的平行度而得到所述偏移量。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述地面定位調(diào)控裝置還具有激光水平儀，所述激光水平儀用于在施工現(xiàn)場生成所述水平定位基準(zhǔn)，所述水平定位基準(zhǔn)為水平基準(zhǔn)線。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述視覺檢測器包括線陣相機(jī)或接觸式圖像傳感器，所述線陣相機(jī)或接觸式圖像傳感器用于掃描生成所述水平定位基準(zhǔn)的圖像信息，所述控制單元用于計算所述圖像信息與所述線陣相機(jī)或接觸式圖像傳感器的掃描方向的平行度而得到所述偏移量。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光水平儀還用于在所述施工現(xiàn)場生成鉛垂定位基準(zhǔn)，所述鉛垂定位基準(zhǔn)為鉛垂基準(zhǔn)線，所述工程機(jī)械上設(shè)有鉛垂測量單元，所述鉛垂測量單元具有線陣相機(jī)，所述線陣相機(jī)用于掃描所述鉛垂基準(zhǔn)線而得到鉛垂圖像信息。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述控制單元計算所述鉛垂圖像信息與所述線陣相機(jī)的掃描方向的平行度而得到鉛垂調(diào)節(jié)量，所述調(diào)節(jié)單元根據(jù)所述鉛垂調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)所述工程機(jī)械。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述調(diào)節(jié)單元具有至少一個調(diào)節(jié)執(zhí)行部，所述調(diào)節(jié)執(zhí)行部用于使工程機(jī)械發(fā)生移動和/或傾轉(zhuǎn)而調(diào)節(jié)所述工程機(jī)械的姿態(tài)角；和/或所述地面定位調(diào)控裝置還具有用于測量所述工程機(jī)械的鉛垂度的傾角儀。

一種地面定位調(diào)控方法，用于調(diào)節(jié)工程機(jī)械于地面的定位位置，包括：

掃描施工現(xiàn)場的水平定位基準(zhǔn)并生成檢測信息；

根據(jù)所述檢測信息計算所述工程機(jī)械與所述水平定位基準(zhǔn)的偏移量，根據(jù)所述偏移量生成用于調(diào)節(jié)所述工程機(jī)械的調(diào)節(jié)量；

根據(jù)所述調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)所述工程機(jī)械的水平度，直至所述工程機(jī)械與所述水平定位基準(zhǔn)的偏移量位于允許誤差范圍內(nèi)。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，利用視覺檢測器掃描所述水平定位基準(zhǔn)而得到圖像信息；

計算所述圖像信息與所述視覺檢測器的掃描方向的平行度而得到所述偏移量，根據(jù)所述偏移量生成所述調(diào)節(jié)量；

根據(jù)所述調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)所述工程機(jī)械的姿態(tài)，直至所述圖像信息與所述視覺檢測器的掃描方向的平行度位于所述允許誤差范圍內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果是：

具有測量單元、控制單元與調(diào)節(jié)單元，測量單元設(shè)于工程機(jī)械上并用于捕捉水平定位基準(zhǔn)而生成檢測信息，控制單元用于根據(jù)檢測信息計算工程機(jī)械與水平定位基準(zhǔn)的偏移量，據(jù)此計算用于調(diào)節(jié)工程機(jī)械的調(diào)節(jié)量，調(diào)節(jié)單元根據(jù)調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)工程機(jī)械的水平度，直至工程機(jī)械與水平定位基準(zhǔn)的偏移量位于允許誤差范圍內(nèi)，測控調(diào)節(jié)過程自動并具有反饋調(diào)節(jié)，從而具有很高的調(diào)控精度，提供了一種自動實現(xiàn)地面定位位置測量與調(diào)節(jié)的地面定位調(diào)控裝置與方法。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例1提供的地面定位調(diào)控裝置的第一示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例1提供的地面定位調(diào)控裝置的第二示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例1提供的地面定位調(diào)控裝置的第三示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例1提供的地面定位調(diào)控裝置的側(cè)向示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例1提供的地面定位調(diào)控裝置的俯視示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例1提供的地面定位調(diào)控方法的步驟流程圖。

主要元件符號說明：

1000-地面定位調(diào)控裝置，0100-測量單元，0110-第一線陣相機(jī)，0200-控制單元，0210-圖像處理模塊，0300-調(diào)節(jié)單元，0310-調(diào)節(jié)執(zhí)行部，0400-激光水平儀，0500-鉛垂測量單元，0510-第二線陣相機(jī)，2000-工程機(jī)械。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對地面定位調(diào)控裝置與方法進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了地面定位調(diào)控裝置與方法的優(yōu)選實施例。但是，地面定位調(diào)控裝置與方法可以通過許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對地面定位調(diào)控裝置與方法的公開內(nèi)容更加透徹全面。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。相反，當(dāng)元件被稱作“直接在”另一元件“上”時，不存在中間元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在地面定位調(diào)控裝置與方法的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

實施例1

請結(jié)合參閱圖1～3，地面定位調(diào)控裝置1000具有測量單元0100、控制單元0200與調(diào)節(jié)單元0300，用于調(diào)節(jié)工程機(jī)械2000于地面的定位位置。其各部的具體結(jié)構(gòu)舉其要者詳述如下。

地面定位調(diào)控裝置1000具有測量單元0100，測量單元0100設(shè)于工程機(jī)械2000上，用于捕捉施工現(xiàn)場的水平定位基準(zhǔn)，據(jù)此生成檢測信息。

地面定位調(diào)控裝置1000還具有控制單元0200，控制單元0200用于根據(jù)檢測信息計算工程機(jī)械2000與水平定位基準(zhǔn)的偏移量，根據(jù)偏移量生成用于調(diào)節(jié)工程機(jī)械2000的調(diào)節(jié)量。在一個示范性的實施例中，控制單元0200可包括計算機(jī)、微處理器或運(yùn)算處理電路等結(jié)構(gòu)，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算與指令生成。

具體地，水平定位基準(zhǔn)用于提供參考基準(zhǔn)。工程機(jī)械2000與水平定位基準(zhǔn)之間具有一定偏移量，當(dāng)該偏移量處于允許誤差范圍內(nèi)時，即可判斷工程機(jī)械2000的水平度以調(diào)整至容許裝填。當(dāng)該偏移量處于允許誤差范圍外時，表明工程機(jī)械2000的水平度仍需進(jìn)一步調(diào)整。其中，水平度是指工程機(jī)械2000與水平面的平行度。

在一個示范性的實施例中，工程機(jī)械2000具有一水平參考面，前述水平度即為該水平參考面與水平面的平行度。換言之，所述偏移量，亦即所述水平參考面與水平定位基準(zhǔn)之間的偏移值。一般地，該偏移值為偏移角度值。

由于工程機(jī)械2000與水平定位基準(zhǔn)之間具有偏移量，測量單元0100測得的檢測信息與基準(zhǔn)信息之間亦存在偏差值。據(jù)此，控制單元0200利用檢測信息與基準(zhǔn)信息進(jìn)行比對計算，即可得到當(dāng)前狀態(tài)下工程機(jī)械2000與水平定位基準(zhǔn)的偏移量。進(jìn)而，根據(jù)該偏移量，控制單元0200生成用于調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)量。相應(yīng)于不同形式的調(diào)節(jié)單元0300，該調(diào)節(jié)量亦可以不同形式出現(xiàn)，具體可表現(xiàn)為位移量、角度值等。

優(yōu)選地，測量單元0100具有視覺檢測器，視覺檢測器用于掃描水平定位基準(zhǔn)。具體地，視覺檢測器是一種用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷的設(shè)備。視覺檢測器將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送于控制單元0200上的圖像處理模塊0210。圖像處理模塊0210根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，將圖像信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號并對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征。

優(yōu)選地，視覺檢測器包括工業(yè)相機(jī)，工業(yè)相機(jī)用于掃描施工現(xiàn)場而得到水平定位基準(zhǔn)的圖像信息，控制單元0200計算圖像信息與工業(yè)相機(jī)的掃描方向的平行度而得到偏移量。具體地，工業(yè)相機(jī)最本質(zhì)的功能即將光信號轉(zhuǎn)變成有序的電信號，并直接決定所采集到的圖像分辨率、圖像質(zhì)量等參數(shù)。

進(jìn)一步優(yōu)選，視覺檢測器包括線陣相機(jī)。該線陣相機(jī)為水平布置的第一線陣相機(jī)0110，用于掃描生成水平定位基準(zhǔn)的圖像信息，控制單元0200用于計算圖像信息與線陣相機(jī)的掃描方向的平行度而得到偏移量。

具體地，線陣相機(jī)亦屬工業(yè)相機(jī)的一種類型，是采用線陣圖像傳感器的相機(jī)。較常見地，線陣相機(jī)包括線陣ccd相機(jī)與線陣cmos相機(jī)等類型。第一線陣相機(jī)0110具有沿水平方向線性分布的感光元件，用于對施工現(xiàn)場進(jìn)行水平逐行連續(xù)掃描，以達(dá)到對整個表面進(jìn)行均勻檢測。由于水平定位基準(zhǔn)與周邊其他表面的光路差異，線陣相機(jī)采集的圖像信息呈現(xiàn)差異特征，從而實現(xiàn)對水平定位基準(zhǔn)的捕捉檢測。

在此，線陣相機(jī)采取逐行連續(xù)掃描，其掃描方向可作為基準(zhǔn)信息?？刂茊卧?200通過計算線陣相機(jī)采集的圖像信息與線陣相機(jī)的掃描方向之間的平行度，即可得到工程機(jī)械2000與水平面之間的姿態(tài)偏移。

在另一個實施例中，視覺檢測器還可采用接觸式圖像傳感器取代線陣相機(jī)而實現(xiàn)測量。接觸式圖像傳感器(contactimagesensor，cis)，是將感光單元緊密排列，直接收集被掃描物體反射的光線信息，由于本身造價低廉，又無需透鏡組，結(jié)構(gòu)更為緊湊，成本也大大降低。

優(yōu)選地，地面定位調(diào)控裝置1000還具有激光水平儀0400，激光水平儀0400用于在施工現(xiàn)場生成水平定位基準(zhǔn)，水平定位基準(zhǔn)為水平基準(zhǔn)線。具體地，激光水平儀0400可于現(xiàn)場通過發(fā)射激光束，使激光束通過棱鏡導(dǎo)光系統(tǒng)形成激光面以投射出鉛垂和水平的激光線，亦即水平基準(zhǔn)線與鉛垂基準(zhǔn)線。

由此，施工現(xiàn)場可免去傳統(tǒng)形式下需要預(yù)設(shè)水平定位塊并搭設(shè)定位架的步驟，地面定位調(diào)控裝置1000具有自設(shè)自尋定位基準(zhǔn)的能力，進(jìn)一步簡化施工環(huán)節(jié)，并增加地面定位調(diào)控裝置1000的適應(yīng)能力。

結(jié)合前述的線陣相機(jī)，水平基準(zhǔn)線的光線進(jìn)入線陣相機(jī)，相較周邊地面環(huán)境，其光強(qiáng)度具有明顯差異，便于線陣相機(jī)進(jìn)行采集而形成圖像信息，測量過程簡單直觀，測量結(jié)果可靠程度高。

如前所述，激光水平儀0400還用于在施工現(xiàn)場生成鉛垂定位基準(zhǔn)，鉛垂定位基準(zhǔn)為鉛垂基準(zhǔn)線，工程機(jī)械2000上設(shè)有鉛垂測量單元0500，鉛垂測量單元0500具有用于掃描鉛垂基準(zhǔn)線的線陣相機(jī)。

具體地，鉛垂測量單元0500所具有的線陣相機(jī)為鉛垂布置的第二線陣相機(jī)0510。第二線陣相機(jī)0510具有沿鉛垂方向線性排布的感光元件，用于對施工現(xiàn)場進(jìn)行鉛垂逐行連續(xù)掃描，以達(dá)到對整個表面進(jìn)行均勻檢測。由于鉛垂基準(zhǔn)線與周邊其他表面的光路差異，線陣相機(jī)采集的圖像信息呈現(xiàn)差異特征，從而實現(xiàn)對鉛垂基準(zhǔn)線的捕捉檢測。

進(jìn)一步優(yōu)選，控制單元0200計算鉛垂圖像信息與第二線陣相機(jī)0510的掃描方向的平行度而得到鉛垂調(diào)節(jié)量，調(diào)節(jié)單元0300根據(jù)鉛垂調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)工程機(jī)械2000。具體地，第二線陣相機(jī)0510的掃描方向即為鉛垂方向，結(jié)合鉛垂調(diào)節(jié)量與水平調(diào)節(jié)量而形成反饋參考，可進(jìn)一步增強(qiáng)工程機(jī)械2000的調(diào)節(jié)精度。

在另一個實施例中，地面定位調(diào)控裝置1000還可采用傾角儀，實現(xiàn)對工程機(jī)械2000的鉛垂度的測量。傾角儀又稱角度儀、電子式角度儀，常用于水平角度、相對角度、傾角測量，通過角度計算而測出位置和速度特征。

請結(jié)合參閱圖1與圖4～5，地面定位調(diào)控裝置1000還具有調(diào)節(jié)單元0300，調(diào)節(jié)單元0300用于根據(jù)調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)工程機(jī)械2000的水平度，直至工程機(jī)械2000與水平定位基準(zhǔn)的偏移量位于允許誤差范圍內(nèi)。具體地，調(diào)節(jié)單元0300可采用多種結(jié)構(gòu)形式，其要點(diǎn)在于使工程機(jī)械2000發(fā)生移動和/或傾轉(zhuǎn)而調(diào)節(jié)工程機(jī)械2000的姿態(tài)角。

優(yōu)選地，調(diào)節(jié)單元0300具有至少一個調(diào)節(jié)執(zhí)行部0310，調(diào)節(jié)執(zhí)行部0310用于使工程機(jī)械2000發(fā)生移動和/或傾轉(zhuǎn)而使工程機(jī)械2000趨于水平。具體地，調(diào)節(jié)執(zhí)行部0310可采用多種結(jié)構(gòu)形式，包括電動推桿、電缸、伸縮缸等形式，推動工程機(jī)械2000發(fā)生移動和/或傾轉(zhuǎn)而與水平面趨于平行。

在一個示范性的實施例中，工程機(jī)械2000具有可旋轉(zhuǎn)的豎直軸，豎直軸可以多種形式實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，例如鉸接于底盤等形式。調(diào)節(jié)單元0300具有復(fù)數(shù)個調(diào)節(jié)執(zhí)行部0310，復(fù)數(shù)個調(diào)節(jié)執(zhí)行部0310分設(shè)于工程機(jī)械2000的底盤與豎直軸上。復(fù)數(shù)個調(diào)節(jié)執(zhí)行部0310分別作用于墻面，使底盤具有于水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)及前后移動的能力，并使豎直軸具有于鉛垂面內(nèi)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的能力，從而實現(xiàn)工程機(jī)械2000于地面的水平與位置調(diào)節(jié)，特別是實現(xiàn)對姿態(tài)角的調(diào)節(jié)。其中，姿態(tài)角包括偏航角、俯仰角、滾轉(zhuǎn)角等角度。

優(yōu)選地，豎直軸與底盤上各設(shè)有2個調(diào)節(jié)執(zhí)行部0310，且調(diào)節(jié)執(zhí)行部0310平行布置。

應(yīng)當(dāng)注意的是，在調(diào)節(jié)單元0300作用下，測量單元0100的檢測信息逐漸變化。當(dāng)調(diào)節(jié)到位時，測量單元0100的檢測信息與基準(zhǔn)信息的偏差處于允許誤差范圍內(nèi)。

請結(jié)合參閱圖6，在此一并介紹一種地面定位調(diào)控方法，用于調(diào)節(jié)工程機(jī)械2000于地面的定位位置，包括：

s1：掃描施工現(xiàn)場的水平定位基準(zhǔn)并生成檢測信息；

s2：根據(jù)檢測信息計算工程機(jī)械2000與水平定位基準(zhǔn)的偏移量，根據(jù)偏移量生成用于調(diào)節(jié)工程機(jī)械2000的調(diào)節(jié)量；

s3：根據(jù)調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)工程機(jī)械2000的水平度，直至工程機(jī)械2000與水平定位基準(zhǔn)的偏移量位于允許誤差范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，測量單元0100具有視覺檢測器，視覺檢測器用于掃描水平定位基準(zhǔn)而得到圖像信息；

控制單元0200計算圖像信息與工業(yè)相機(jī)的掃描方向的平行度而得到偏移量，根據(jù)偏移量生成調(diào)節(jié)量；

調(diào)節(jié)單元0300根據(jù)調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)工程機(jī)械2000的姿態(tài)，直至圖像信息與工業(yè)相機(jī)的掃描方向的平行度位于允許誤差范圍內(nèi)。

在這里示出和描述的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制，因此，示例性實施例的其他示例可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。