用于幕墙的定位装置、作业设备及定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于幕墙的定位装置、作业设备及定位方法，该定位装置包括：处理单元；激光发射单元，用于发射激光至幕墙，所述处理单元和所述激光发射单元通过固定板固定连接；以及电连接的设置于所述处理单元的摄像单元，所述摄像单元包括单目摄像头；其中，所述摄像头的朝向和所述激光发射单元发射的激光光束之间呈预设夹角，所述摄像单元用于采集被激光照射的缝隙的图像，所述处理单元获取所述图像中的缝隙的像素参数，并根据所述像素参数，获得所述摄像头与幕墙之间的相对位置信息并能够精确定位。

【技术实现步骤摘要】
用于幕墙的定位装置、作业设备及定位方法
本专利技术涉及机器视觉领域，特别是一种用于幕墙的定位装置、作业设备及定位方法。
技术介绍
随着城镇化快速推进与发展，城市的高层建筑越来越多，每年仅新建玻璃幕墙约为9000万平方米，若包含铝塑等其他幕墙装饰材料，面积将更为巨大。现人们对于幕墙的美观要求以及政府对高层外墙的清洗标准，使外墙清洗、监测维护等悬挂高空作业越来越多。而目前绝大部分高空作业仍采用人工方式，随着科技进步、无人化的发展，机器取代此类人工将是必然的趋势。若采用智能清洗机器人去完成上述工作，定位将是智能清洗机器人在工作中面临的重要问题。由于高楼幕墙的外立面存在着结构复杂、光线环境复杂、信号干扰严重等问题，导致传统的定位方式更加难以适应。以传统的GPS为例，在理想条件下精度只能精确到米，而在建筑物复杂的情况下误差将难以估计，而北斗或实时动态载波相位差分(简称RTK)等更先进的定位技术，在幕墙的复杂情况下也难以保证厘米级的定位精度。若采用传统的机器视觉或毫米波雷达也会被建筑幕墙复杂的材料特性所干扰，难以维持定位精度。若采用安装轨道等方式强行定位，轨道的安装难度、维护成本将不可估量，更会影响建筑物本身的美观以及造成不必要的安全隐患。面对幕墙清洗或检测的复杂任务，厘米级甚至毫米级定位至关重要，这也是当前类似机器人未能大量普及的重要原因。因此，针对复杂的幕墙外立面作业设备，需要一种能够达到厘米级或毫米级的高精度定位设备，使得幕墙外立面作业设备可以精准控制其作业轨迹，让机器完成幕墙清洗、幕墙检测等工作成为可能。
技术实现思路
有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种用于幕墙的定位装置、作业设备及定位方法，能够提高在幕墙上的定位精度。本专利技术提供了一种用于幕墙的定位装置，幕墙包括装饰面板和用于支撑装饰面板的框架，在所述装饰面板和所述框架的边缘结合位置具有缝隙，所述定位装置包括：处理单元；激光发射单元，用于发射激光至幕墙，所述控制单元和所述激光发射单元通过固定板固定连接；以及电连接的设置于所述处理单元的摄像单元，所述摄像单元包括单目摄像头；其中，所述摄像头的朝向和激光发射器的激光的光束之间呈预设夹角，所述摄像单元用于采集被激光照射的缝隙的像素参数，所述处理单元用于根据像素参数，获得所述摄像头与幕墙之间的位置信息。如此设置，通过激光发射单元发射激光至幕墙，且照射到幕墙的间隙，由于幕墙的间隙或者框架与装饰材料对激光的折射率不同，能够通过摄像机采集到位于缝隙位置的X轴坐标和Y轴坐标，通过控制主机内预设的多项式函数能够获得所述摄像单元相对于边框或者缝隙的位置信息，且误差能够达到厘米级，能够实现精确的定位。在本专利技术的一个实施例中，所述预设夹角为0度至90度之间。如此设置，通过所述摄像单元的朝向和激光发射器的激光的光束之间呈0度至90度之间，使得激光发射单元发射的激光处于摄像单元的视野范围内，保证了摄像单元能够读取被激光照射到的缝隙的坐标。在本专利技术的一个实施例中，所述激光发射单元发射的激光为一字型或者十字型激光。如此设置，激光为一字型或者十字型，能够实现读取到缝隙位置处的坐标，以便于定位出所述摄像单元相对于边框或者缝隙的实际距离。在本专利技术的一个实施例中，所述定位装置还包括云台组件，所述云台组件电连接于所述处理单元，所述云台组件包括第一固定架和第一电机，所述第一电机的一端固定于所述第一固定架，所述第一电机的另一端固定于所述固定板，所述第一电机的轴线平行或者垂直所述摄像单元的朝向，以使得第一固定架相对于处理单元旋转运动。如此设置，当定位装置在运行过程中产生了不必要的震动或者变化，会影响摄像单元无法垂直照射于被照物，而(单轴)云台的设置能够对角度变化进行修正，从而能够保证定位的误差在可控范围内。在本专利技术的一个实施例中，所述云台组件还包括第二固定架和第二电机，所述第二电机的一端固定于所述第二固定架，另一端固定于所述第一固定架，所述第一电机的轴线垂直于所述第二电机的轴线，以使得第一固定架相对于第一固定架旋转运动。如此设置，当作业设备自身没有平稳运行的能力时，可以配备双轴云台来对定位误差进行修正，从而能够保证定位的误差在可控范围内。在本专利技术的一个实施例中，所述云台组件还包括第三固定架和第三电机，所述第三电机的一端固定于所述第二固定架，另一端固定于所述第三固定架，所述第一电机的轴线、第二电机的轴线和第三电机的轴线相互垂直，以使得第三固定架相对于第二固定架旋转运动。如此设置，是在定位装置中配备三轴云台，以便实现当作业设备自身完全不具有平稳运行能力时，也能对幕墙和摄像单元之间的相对位置进行精确定位，能够很好地克服定位过程中出现不必要的震动或者角度变化。本专利技术还提供了一种用于幕墙的定位方法，其应用于上述所述的定位装置，所述定位方法包括步骤：调整定位装置和幕墙之间的相对关系，以使得幕墙的缝隙位于摄像单元的视野范围内，且摄像头的朝向垂直于幕墙表面；通过激光发射单元发射激光至幕墙并使得激光能够照射到缝隙；通过摄像单元采集被激光照射的缝隙的图像；通过处理单元获取所述图像中的缝隙的像素参数，并根据所述像素参数获得所述摄像头与幕墙之间的相对位置信息。在本专利技术的一个实施例中，所述像素参数包括与X轴方向平行的激光与缝隙相交的像素坐标(x1,y1)以及当前图像中X轴的像素范围；和/或者与Y轴平行的激光与缝隙相交的像素坐标(x2,y2)以及当前图像中的Y轴的像素范围。在本专利技术的一个实施例中，在步骤通过处理单元获取所述图像中的缝隙的像素参数，并根据所述像素参数获得所述摄像头与幕墙之间的相对位置信息中，还包括步骤：将像素坐标(x1,y1)中的y1输入至预设的第一多项式函数，以获得所述摄像单元的摄像头距离幕墙之间的距离Zd；将所述摄像单元的摄像头距离幕墙之间的距离Zd输入至预设的第二多项式函数，获得当前X轴方向的实际宽度范围；和/或者将所述摄像单元的摄像头距离幕墙之间的距离Zd输入至预设的第三多项式函数，获得当前Y轴方向的实际宽度范围；将根据x1所占X轴像素范围的比例乘以当前X轴方向的实际宽度范围，获得摄像头与幕墙沿X轴方向的实际距离；和或者根据y2所占Y轴像素范围的比例乘以当前Y轴方向的实际宽度范围，获得摄像头与幕墙沿Y轴方向的实际距离。本专利技术还提供了一种作业设备，包括如上述所述的用于幕墙的定位装置。附图说明图1为本专利技术的定位装置的结构示意图。图2为本专利技术的定位装置的爆炸示意图。11、固定板；12、处理单元；13、摄像单元；14、激光发射单元；20、云台组件；21、第一电机；22、第一固定架；23、第二电机；24、第二固定架；25、第三电机；26、第三固定架。具体实施方式下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于幕墙的定位装置，幕墙包括装饰面板和用于支撑所述装饰面板的框架，在所述装饰面板和所述框架的边缘结合位置具有缝隙，其特征在于，所述定位装置包括：/n处理单元；/n激光发射单元，用于发射激光至幕墙，所述处理单元和所述激光发射单元通过固定板固定连接；以及/n电连接的设置于所述处理单元的摄像单元，所述摄像单元包括单目摄像头；/n其中，所述摄像头的朝向和所述激光发射单元发射的激光光束之间呈预设夹角，所述摄像单元用于采集被激光照射的缝隙的图像，所述处理单元获取所述图像中的缝隙的像素参数，并根据所述像素参数，获得所述摄像头与幕墙之间的相对位置信息。/n

【技术特征摘要】
20200831 CN 20201089718221.一种用于幕墙的定位装置，幕墙包括装饰面板和用于支撑所述装饰面板的框架，在所述装饰面板和所述框架的边缘结合位置具有缝隙，其特征在于，所述定位装置包括：
处理单元；
激光发射单元，用于发射激光至幕墙，所述处理单元和所述激光发射单元通过固定板固定连接；以及
电连接的设置于所述处理单元的摄像单元，所述摄像单元包括单目摄像头；
其中，所述摄像头的朝向和所述激光发射单元发射的激光光束之间呈预设夹角，所述摄像单元用于采集被激光照射的缝隙的图像，所述处理单元获取所述图像中的缝隙的像素参数，并根据所述像素参数，获得所述摄像头与幕墙之间的相对位置信息。


2.如权利要求1所述的用于幕墙的定位装置，其特征在于，所述预设夹角为0度至90度之间。


3.如权利要求1所述的用于幕墙的定位装置，其特征在于，所述激光发射单元发射的激光为一字型或者十字型激光。


4.如权利要求1所述的用于幕墙的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括电连接于所述处理单元的云台组件，所述云台组件包括第一固定架和第一电机，所述第一电机的一端固定于所述第一固定架，所述第一电机的另一端固定于所述固定板，所述第一电机的轴线平行或者垂直所述摄像单元的朝向，以使得第一固定架相对于处理单元旋转运动。


5.如权利要求4所述的用于幕墙的定位装置，其特征在于，所述云台组件还包括第二固定架和第二电机，所述第二电机的一端固定于所述第二固定架，另一端固定于所述第一固定架，所述第一电机的轴线垂直于所述第二电机的轴线，以使得第一固定架相对于第一固定架旋转运动。


6.如权利要求5所述的用于幕墙的定位装置，其特征在于，所述云台组件还包括第三固定架和第三电机，所述第三电机的一端固定于所述第二固定架，另一端固定于所述第三固定架，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：万然，刘方博，周嘉骏，余艺歆，
申请(专利权)人：点狮科技浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33