墙面处理机器人及其精度对位装置和精度校正方法与流程

本发明涉及建筑机器人技术领域，尤其涉及一种墙面处理机器人及其精度对位装置和精度校正方法。

背景技术：

建筑室内墙面处理包括多项内容，在早期改观修饰中，墙面混凝土打磨后，通过2米靠尺量取墙面指定位置，整体墙面水平度和垂直度需要满足国家建造指标和建造公司验收指标。现阶段判断方式均是由人工依托于感官经验和靠尺量取得出。随着智能化发展，机器人会逐渐替代人工作业，针对机器人作业的腻子涂覆、墙面打磨等墙面处理工序，机器人如何判断出毫米级别的感官和靠尺误差是现阶段急需解决的问题，并且需要对误差进行校正，保证机器人在墙面处理上的平整和精准。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种墙面处理机器人及其精度对位装置和精度校正方法，通过激光和视觉判断，对机器人与墙面之间的角度和距离误差进行校正，提高机器人在墙面处理上的精度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种墙面处理机器人的精度对位装置，包括：激光仪和精度判断组件；

所述激光仪发射激光形成的激光基准面与墙面平行，且距离墙面第一预设距离；

所述精度判断组件包括：透明板和至少一个相机；

其中，所述透明板的一端与所述墙面处理机器人面向墙面的一侧面固定连接，另一端向墙面延伸；所述相机设置在所述透明板的上方，所述相机的拍摄方向朝向所述透明板。

进一步的，所述精度判断组件包括至少两个相机；多个所述相机设置在一条直线上，且所述直线与所述墙面处理机器人的执行机构的作业面平行；所述相机的其中一条参考线与所述作业面平行。

进一步的，所述透明板的上方设置有上顶板，所述相机安装在所述上顶板上。

第二方面，本发明提供一种墙面处理机器人，包括：上述的精度对位装置、处理器以及移动对位装置；

所述移动对位装置包括安装在所述墙面处理机器人的底盘的转向组件和位移组件；

所述处理器用于分析所述精度对位装置采集的图像，根据分析结果控制所述移动对位装置完成精度校正。

第三方面，本发明提供一种墙面处理机器人的精度校正方法，由上述的墙面处理机器人来执行，包括：

通过相机获取激光仪的激光基准面落在透明板上的激光线；

分别计算所述激光线与相机的基准线的夹角和距离；

根据所述夹角和所述距离，分别调整所述墙面处理机器人的角度和位置。

其中，分别计算所述激光线与相机的基准线的夹角和距离，根据所述夹角和所述距离，分别调整所述墙面处理机器人的角度和位置，包括：

计算所述激光线与相机的基准线的夹角；

调整所述墙面处理机器人的角度，使所述夹角在第一预设范围内；

调整角度后，通过相机再次获取所述激光线，计算所述激光线与相机的基准线的距离；

调整所述墙面处理机器人的位置，使所述距离在第二预设范围内。

进一步的，通过相机获取激光仪的激光基准面落在透明板上的激光线之前，还包括：

选取墙面上的平整处；

在所述平整处的前方放置激光仪，使激光仪的激光基准面与所述平整处平行，且相距第一预设距离。

进一步的，分别计算所述激光线与相机的基准线的夹角和距离之前，还包括：

选取相机中与所述墙面处理机器人的执行机构的作业面平行的任一参考线为基准线。

其中，调整所述墙面处理机器人的角度，使所述夹角在第一预设范围内，包括：

调整所述墙面处理机器人的角度，使所述激光线与所述基准线平行。

其中，调整所述墙面处理机器人的位置，使所述距离在第二预设范围内，包括：

调整所述墙面处理机器人的位置，使所述激光线与所述基准线重合。

本发明的有益效果为：

精度对位装置的相机获取激光仪在透明板上落下的激光线，处理器分析激光线与相机基准线之间的角度误差和距离误差，机器人可根据该角度误差和距离误差转动角度及移动位置，最终使得机器人的执行机构的作业面能够与墙面的平整处平行，并且相距一定距离，从而保证机器人的作业距离和作业效果都符合验收的精度要求。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的精度对位装置的正视图；

图2是本发明实施例一提供的精度对位装置的侧视图；

图3是本发明实施例二提供的墙面处理机器人的结构示意图；

图4是本发明实施例三提供的精度校正方法的流程图；

图5是本发明实施例三中计算夹角的示意图；

图6是本发明实施例三中计算距离的示意图。

图中：1-墙面处理机器人；11-执行机构；12-精度判断组件；13-移动对位装置；21-上顶板；22-相机；221-基准线；23-透明板；24-激光仪；241-激光基准面；242-激光线；3-墙面。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

本实施例提供一种墙面处理机器人的精度对位装置，安装在墙面处理机器人上，用于校正机器人与墙面之间的角度和距离，使机器人与墙面保持一定的作业距离，并且保证执行机构的作业面与墙面平行，提高作业精度。

如图1-3所示，该精度对位装置包括：激光仪24和精度判断组件12。

其中，激光仪24在竖直方向上发射激光，形成的激光基准面241与墙面3平行，且距离墙面第一预设距离d。进行精度校正前，应在墙面3上选取平整处，可人工通过靠尺找取平整性和垂直度满足要求的位置，以此平整处为参照放置激光仪24，使激光基准面241与该平整处平行。

所述精度判断组件12包括：透明板23和至少一个相机22。若采用至少两个相机22，则多个所述相机22应设置在一条直线上，且所述直线与所述墙面处理机器人1的执行机构11的作业面平行；所述相机22的其中一条参考线与所述作业面平行。墙面处理机器人1可以是腻子涂覆机器人、墙面打磨机器人等，相应的执行机构11为腻子刮板或者打磨砂轮，刮板和砂轮上下运动完成对墙面的处理，刮板刮涂平面和砂轮打磨平面则为机器人的作业面。多个相机22可协同工作也可独立工作后相互验证，有利于提高图像采集和分析的测量精度。

其中，所述透明板23的一端与所述墙面处理机器人1面向墙面3的一侧面固定连接，另一端向墙面3延伸；所述相机22设置在所述透明板23的上方，所述相机22的拍摄方向朝向所述透明板23。

进一步的，所述相机22的拍摄方向垂直朝向所述透明板23，为方便相机22的安装及固定拍摄角度，所述透明板23的上方设置有上顶板21，所述相机22安装在所述上顶板21上，本实施例中，相机22安装在上顶板21的下表面。

本实施例在机器人上设置精度对位装置，激光仪在透明板上成像笔直，散射光斑少，可利用机器视觉和图像分析，获得机器人与墙面之间轻微的角度和距离误差，便于调整。

实施例二

本实施例提供一种墙面处理机器人，包括：上述实施例的的精度对位装置、处理器以及移动对位装置。

如图3所示，所述移动对位装置13包括安装在所述墙面处理机器人1的底盘的转向组件和位移组件。

所述处理器(图中未示出)用于分析所述精度对位装置采集的图像，根据分析结果控制所述移动对位装置13完成精度校正。在进行精度校正时，转向组件在处理器的控制下，根据分析图像获得的机器人角度偏差进行转动，使机器人转向合适的角度；位移组件根据分析图像获得的距离偏差，相对于墙面前进或后退，使机器人与墙面的距离符合作业要求。

实施例三

本实施例提供一种墙面处理机器人的精度校正方法，由上述的墙面处理机器人来执行，用于对墙面处理机器人进行相对于墙面的角度和距离的校正。

所述精度校正方法包括如下主要步骤：

s11，通过相机获取激光仪的激光基准面落在透明板上的激光线。

s12，分别计算所述激光线与相机的基准线的夹角和距离。

s13，根据所述夹角和所述距离，分别调整所述墙面处理机器人的角度和位置。

进一步的，对上述步骤进行细化，如图4所示，所述精度校正方法具体包括：

s21，选取墙面上的平整处；在所述平整处的前方放置激光仪。

人工通过靠尺选择墙面上平整度和垂直度符合验收标准的一部分平面，标记为平整处。如图1和2所示，使激光仪的激光基准面与所述平整处平行，且相距第一预设距离。

s22，通过相机获取激光仪的激光基准面落在透明板上的激光线的图像。

如图5和6所示，激光可在透明板上穿过，激光基准面与透明板相交，相交的直线在透明板上显示为一条激光线。

通过相机拍照获取激光线在图像中的位置。

s23，计算所述激光线与相机的基准线的夹角。

选取相机中与所述墙面处理机器人的执行机构的作业面平行的任一参考线为基准线。

相机内部参数预先设定了若干参考线，拍照时可在画面上形成网格，用于作为水平或垂直的参照。在若干参考线中选取与作业面平行的其中一条参考线为基准线，本实施例中，选取相机画面中央的水平参考线为基准线。

如图5所示，相机拍摄到透明板23上的激光线242，与相机内的基准线221相交形成夹角a。计算通过图像分析计算夹角a的角度(通过角度的正负值来表示角度偏差的方向)。

s24，调整所述墙面处理机器人的角度，使所述夹角在第一预设范围内。

根据夹角a的角度，机器人的处理器控制转向组件转动按照相应方向转动相应角度，使所述夹角a减小到第一预设范围内。本实施例中，第一预设范围取值0.05°，优选的，需要转动至所述激光线242与所述基准线221平行，即第一预设范围为0°。

s25，通过相机再次获取所述激光线的图像。

完成角度调整后，通过相机拍照再次获取透明板23上的激光线242的位置，如图6所示。

s26，计算所述激光线与相机的基准线的距离。

参照图6，激光线242与基准线221接近于平行，由于机器人的作业距离未达到要求，所以激光线242与基准线221之间存在一定的距离b，通过图像分析计算所述距离b。

s27，调整所述墙面处理机器人的位置，使所述距离在第二预设范围内。

先针对相机计算成像比例，即图像上的长度对应实际长度的比例，再根据所述距离b和相机的成像比例，计算机器人需要挪动的位移。处理器控制位移组件前进或后退相应的位移，使作业距离的误差在第二预设范围内，本实施例中，第二预设范围取值0.5mm，优选的，使所述激光线242与所述基准线221重合。

完成精度校正后，基准线与激光线几乎重合，基准线到墙面的距离等于第一预设距离；通过机器人的内参设定可知机器人的作业面与相机基准线之间的距离；两个距离相加即可获得机器人的作业面与墙面的距离，即作业距离。进一步的，可选择与作业面在一个平面上的相机参考线为相机基准线，则作业距离等于第一预设距离。如此，可根据机器人的作业需求，合理摆放激光仪的位置，获得期望的作业距离。

本实施例通过对上述实施例的精度对位装置获取到的图像进行分析，能够分析出细微的角度和距离上的偏差，并相应的调整，使机器人与墙面保证一定的作业距离，并且作业平整度也得到保障。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。