墙面抹平机及抹平机工作方法与流程

本申请涉及建筑设备技术领域，尤其是一种墙面抹平机及抹平机工作方法。

背景技术：

在室内外装饰中，需要对墙壁的外层涂抹砂浆，这些砂浆的平整度直接影响着墙面的平整度。因此，在涂抹上砂浆后，需要进行抹平作业。传统的砂浆抹平采用人工作业，即由人工使用抹灰刀和木板将砂浆上墙后使用方木杆和铝合金管等工具进行刮平，不仅工作效率低，并且，抹平作业通常由多位装修工人共同完成，每个工人作业时依照自身工作经验进行，在多人协作共同作业的情况下，墙面的平整度以及涂抹质量难以保证一致。

相关技术中，使用机械化的砂浆抹平机代替人工作业，但现有的砂浆抹平机只能做到机械抹平工作，在刚开始进行抹墙或者抹完一片区域后进行移动重新确定涂抹位置时，需要人工进行定位与调整抹刀位置，砂浆抹平机无法实现自动定位，因此，自动化水平较低，工作效率待进一步提高。

技术实现要素：

为至少在一定程度上克服相关技术中，使用机械化的砂浆抹平机代替人工作业，但现有的砂浆抹平机只能做到机械抹平工作，在刚开始进行抹墙或者抹完一片区域后进行移动重新确定涂抹位置时，需要人工进行定位与调整抹刀位置，砂浆抹平机无法实现自动定位，导致自动化水平较低的问题，本申请提供一种墙面抹平机及抹平机工作方法。

第一方面，本申请提供一种墙面抹平机，包括：

抹刀、机械臂、控制器、psd探测器、激光测距仪和二维角度传感器；

所述控制器的输入端分别与所述psd探测器、激光测距仪和所述二维传感器以确定所述机械臂的位姿信息；

所述控制器的输出端与所述机械臂连接，根据所述机械臂位姿控制所述机械臂运动；

所述机械臂与所述抹刀机械连接，用于在机械臂运动时带动所述抹刀进行运动，以使所述抹刀进行抹平作业。

进一步的，所述墙面抹平机还包括：

激光发生器，所述激光发生器用于发出水平和/或垂直激光束，所述psd探测器用于探测所述水平和/或垂直激光束，所述psd探测器设置在所述机械臂上，根据所述水平和/或垂直激光束确定所述机械臂的位置信息。

进一步的，所述墙面抹平机还包括：

靶标，所述激光测距仪通过向所述靶标射出一束或一序列探测激光束，接收所述靶标的反射激光束，所述激光测距仪设置在所述机械臂上，通过所述探测激光束和反射激光束确定所述机械臂的位置信息。

进一步的，所述机械臂包括基座，所述二维角度传感器设置在所述基座水平位置上，读取所述机械臂的姿态偏转量，并将所述姿态偏转量发送至所述控制器。

进一步的，所述墙面抹平机还包括送料结构，所述送料机构与所述控制器电连接；与所述抹刀机械连接。

进一步的，所述送料机构包括：电机、活塞缸、送料管、进料口和出料口；

所述电机与所述控制器连接；

所述进料口与所述出料口分别设置在所述送料管的两端；

所述电机用于控制所述活塞缸内活塞杆运动以使物料从所述进料口被吸进所述送料管；

所述出料口与所述抹刀机械连接。

进一步的，所述出料口与所述抹刀机械连接包括：所述抹刀上设置进料孔，所述出料口嵌入式设置在所述进料孔位置。

进一步的，所述送料机构还包括：两个电磁阀，所述电磁阀分别设置在所述进料口与所述出料口位置；所述电磁阀与所述控制器连接。

进一步的，所述墙面抹平机还包括可移动小车，所述机械臂安装在所述可移动小车上。

第二方面，本申请提供一种墙面抹平机工作方法，包括：

获取待抹平空间的三维地图；

在所述三维地图中获取机械臂的位姿信息；

根据所述位姿信息控制所述机械臂运动，以带动所述抹刀进行抹平作业。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请中控制器的输入端分别与psd探测器、激光测距仪和二维传感器以确定所述机械臂的位姿，控制器可根据位姿信息进行自动定位，不需人工定位或调整抹刀位置即可实现抹刀作业，提升墙面抹平机的自动化水平，提高抹墙作业的工作效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请一个实施例提供的一种墙面抹平机的模块图。

图2是本申请一个实施例提供的一种墙面抹平机的结构图。

图3是本申请另一个实施例提供的一种墙面抹平机的结构图。

图4是本申请一个实施例提供的一种墙面抹平机工作方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

图1是本申请一个实施例提供的一种墙面抹平机的模块图。

如图1所示，本实施例提供的墙面抹平机，包括：

抹刀1、机械臂2、控制器3、psd探测器4、激光测距仪5和二维角度传感器6；

控制器3的输入端分别与psd探测器4、激光测距仪5和二维传感器6以确定机械臂2的位姿信息；

控制器3的输出端与机械臂2连接，根据机械臂2位姿信息控制机械臂2运动；

机械臂2与抹刀1机械连接，用于在机械臂2运动时带动抹刀1进行运动，以使抹刀1进行抹平作业。

传统的砂浆抹平采用人工作业，即由人工使用抹刀将砂浆上墙后进行刮平，人工抹平作业不仅工作效率低，并且，墙面的平整度以及涂抹质量难以保证一致。虽然机械化的砂浆抹平机利用机械臂实现自动抹平操作，然而，在刚开始进行抹墙时或者抹完一片区域后进行移动重新确定涂抹位置时，由于不清楚机械臂的具体位置和姿态，机械臂不能连贯性工作，导致工作效率低，自动化水平不够，需要人工重新进行定位机械臂位置并调整机械臂姿态才能开始进行抹平作业。

psd探测器4是一种光能/位置转换器件，由于位置量为模拟量输出，系统响应快，分辨率高，成本低，因此具有广泛应用的价值。同时可对目标信号进行调制，因而可以显著提高系统的抗干扰能力，可以用来实现高速、高精度、抗干扰能力强的位置检测系统。

激光测距仪5是利用调制激光的某个参数实现对目标的距离测量的仪器。例如为脉冲式激光测距仪，脉冲式激光测距仪是在工作时向目标射出一束或一序列短暂的脉冲激光束，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。脉冲式激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确。

通过psd探测器4、激光测距仪5可以确定机械臂2在待抹平空间的位置信息。

二维角度传感器6是一种非常精确的测量小角度的检测工具，用它可测量被测平面相对于水平位置的倾斜度。因此，可以使用二维角度传感器6测量机械臂2的姿态。

本实施例中，控制器的输入端分别与psd探测器、激光测距仪和二维传感器以确定所述机械臂的位姿，控制器可根据位姿信息进行自动定位，不需人工定位或调整抹刀位置即可实现抹刀作业，提升墙面抹平机的自动化水平，提高抹墙作业的工作效率。

图2是本申请一个实施例提供的一种墙面抹平机的结构图。

如图2所示，本实施例提供的一种墙面抹平机，包括：

作为本发明可选的一种实现方式，所述墙面抹平机还包括：

激光发生器7，激光发生器7用于发出水平和/或垂直激光束，psd探测器4用于探测水平和/或垂直激光束，psd探测器4设置在机械臂2上，根据水平和/或垂直激光束确定机械臂2的位置信息。

机械臂2包括手臂结构、手腕结构，手臂结构与手腕结构连接，手腕结构与抹刀1连接，psd探测器4设置在机械臂2的手腕结构位置，以便于获取抹刀1的实际位置。

机械臂2为六自由度机械手臂，由x移动，y移动，z移动，x转动，y转动，z转动六个自由度组成。通过激光发生器7与psd探测器4可以确定机械臂2在x轴方向的位置。

作为本发明可选的一种实现方式，所述墙面抹平机还包括：

靶标8，激光测距仪5通过向靶标8射出一束或一序列探测激光束，接收靶标8的反射激光束，激光测距仪5设置在机械臂2上，通过探测激光束和反射激光束确定机械臂2的位置信息。

通过靶标8和激光测距仪5可以获取机械臂2在y轴方向的位置，激光测距仪5设置在机械臂2的的手腕结构位置，以便于获取抹刀1的实际位置。

作为本发明可选的一种实现方式，机械臂2包括基座，二维角度传感器6设置在基座水平位置上，读取机械臂2的姿态偏转量，并将姿态偏转量发送至控制器3。

需要说明的是，二维角度传感器6可以设置在基座上，与机械臂2的x、y轴重合或平行，以便于获取机械臂2的姿态偏转量，从而使控制器3控制机械臂2沿z轴移动。

本实施例中，控制器控制机械臂带动psd探测器和和激光测距仪寻找水平和垂直激光束及靶标，以此确定机械臂的位置信息，控制器通过二维角度传感器数确定机械臂的姿态，提高机械臂定位的准确性，便于控制器控制机械臂运动，提高墙面抹平机的自动机水平。

图3是本申请另一个实施例提供的一种墙面抹平机的结构图。

如图3所示，本实施例提供的一种墙面抹平机，还包括：

送料结构9，送料机构9与控制器3电连接；与抹刀1机械连接。

作为本发明可选的一种实现方式，送料机构9包括：电机、活塞缸、送料管、进料口和出料口；

电机与控制器连接；

进料口与出料口分别设置在送料管的两端；

电机用于控制活塞缸内活塞杆运动以使物料从进料口被吸进送料管，可以理解的是，物料可以是砂浆也可以是腻粉；

出料口与抹刀1机械连接。

作为本发明可选的一种实现方式，出料口与抹刀机械连接包括：抹刀上设置进料孔，出料口嵌入式设置在进料孔位置。

作为本发明可选的一种实现方式，送料机构9还包括：两个电磁阀，电磁阀分别设置在进料口与出料口位置；电磁阀与控制器3连接。

送料机构9采用活塞式抽吸、挤压送料方式。电磁阀用来控制管路闭合。电机为步进电机或伺服电机，电机推动活塞杆和活塞头在活塞缸内做往返移动。需要吸料时控制器2控制出料口电磁阀关闭，进料口电磁阀打开，活塞头在活塞缸内向一端移动，活塞缸内会产生负压力而将物料吸入活塞缸内。送料时控制器2控制进料口电磁阀关闭，出料口电磁阀打开，活塞头在活塞缸内向另一端移动产生挤压力将活塞缸内物料挤压出去，通过出料口连接到抹刀中间的孔洞。出料的同时控制器2控制机械臂2带动抹刀在已标注需要涂抹的部位进行涂抹作业。

传统的砂浆抹平机不具有自动送料功能，每次将抹刀上的物料抹平后需要由人工进行加料操作，不仅浪费时间，也造成抹平作业不能连贯运行，通过增加送料机构9可以实现自动送料功能，不需要人工干预，便于抹平作业持续进行，进一步提高墙面抹平机的自动化水平和工作效率。

作为本发明可选的一种实现方式，所述墙面抹平机还包括可移动小车，机械臂2安装在可移动小车上。机械臂2的基座安装在可移动小车上。

所述墙面抹平机还包括驱动机构，驱动机构分别与控制器3和可移动小车连接，实现控制器3控制可移动小车移动从而自动控制机械臂2移动。

本实施例中，通过设置送料机构可以实现自动送料功能，不需要人工干预，便于抹平作业持续进行，进一步提高墙面抹平机的自动化水平和工作效率。

图4是本申请另一个实施例提供的一种墙面抹平机工作方法的流程图。

如图4所示，本实施例提供的一种墙面抹平机工作方法，包括：

s41：获取待抹平空间的三维地图；

s42：在三维地图中获取机械臂的位姿信息；

s43：根据位姿信息控制所述机械臂运动，以带动所述抹刀进行抹平作业。

控制器协调移动小车、机械臂、psd探测器、二维角度传感器、送料机构以使抹刀在指定工作面完成抹灰作业。首先需要抹灰找平的建筑物绘制成三维地图并标注出需要抹灰找平的各个面(如墙面、门窗侧口、房顶面、圆形或方型的立柱等)；在待抹平空间内架设二维激光发射器和靶标，将二维激光发射器和靶标在三维地图中位置信息录入控制器；控制器控制机械臂带动psd探测器和激光测距仪寻找水平和垂直激光束及靶标，以此确定位置信息。控制器读取二维倾角传感器数确定机械臂x、y轴在三维地图中的姿态。控制器控制机械臂转动从而带动psd探测器移动，控制psd探测器移动范围以确保psd探测器移动位置始终能接受到垂直激光束数据(即找到机械臂x或y轴在三维地图中的水平数据)，机械臂z轴从0度开始旋转直至找平机械臂原点到垂直激光束距离最短时的旋转角度，则为机械臂z轴相对三维地图位姿姿态偏转量。

二维激光发射器分别发射出垂直、水平两束激光面，将水平激光面设定在三维地图中z轴的一个预设高度，从而获取机械臂的高度信息；垂直激光面设定在三维地图中x轴或y轴上一个预设第一位移位置，从而获取机械臂的第一位移位置，通过在x轴或y轴上一个预设第二位移位置放置一个固定靶标，从而获取机械臂的第二位移位置，通过高度信息、第一位移位置和第二位移位置可推导出机械臂在三维地图中的位置。控制器读取安装于机械臂底座并与机械臂原点、x、y轴重合的二维倾角传感器的读数，通过读数可推导出机械臂的x、y轴相对于三维地图的姿态偏转量。

本实施例中，通过获取待抹平空间的三维地图，在三维地图中获取机械臂的位姿信息，根据位姿信息控制所述机械臂运动，以带动所述抹刀进行抹平作业，可实现抹刀作业，提升墙面抹平机的自动化水平，提高抹墙作业的工作效率。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

需要说明的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。