[发明专利]基于姿态感知和视觉扫描的建筑工程施工定位系统及方法

权利要求书

1.基于姿态感知和视觉扫描的建筑工程施工定位系统，其特征在于，包括移动平台(3)、控制单元(4)，还包括与控制单元(4)信号连接的视觉扫描单元(1)、姿态感知单元(2)、指示单元(5)；视觉扫描单元(1)用于扫描周围施工环境、目标点位置，包括安装在视觉运动机构上的高精度面结构光相机(101)，视觉运动机构安装在移动平台(3)上，带动高精度面结构光相机(101)做旋转运动以及水平运动；姿态感知单元(2)用于感知移动平台(3)的位姿，包括安装在移动平台(3)上的测速电机(201)以及六轴倾角传感器(202)；指示单元(5)包括安装在指示运动机构上的激光指示器(501)，指示运动机构固定在移动平台(3)上，带动激光指示器(501)做旋转运动以及水平运动；控制单元(4)软件安装在一台工业级服务器上，控制单元(4)包括姿态感知控制模块、视觉扫描控制模块、指示模块、BIM模型模块、路径规划模块、交互模块、数据库模块；

所述姿态感知控制模块用于接收六轴倾角传感器(202)发送的移动平台(3)的角度信号、测速电机(201)发送的移动平台(3)的速度信号，计算获取移动平台(3)相对于初始位置的三维位移信息；BIM模型模块用于从外部导入施工对象的BIM模型，并且在BIM模型上标记出施工点位信息；视觉扫描控制模块接收高精度面结构光相机(101)发出的三维扫描信号，生成三维点云数据，并对其进行排序、分段、去噪、精简处理，然后与BIM模型进行匹配；指示模块用于根据BIM模型上的施工点位信息以及移动平台(3)的位姿计算出指示运动机构的运动角度和位移，据此控制指示运动机构带动激光指示器(501)运动；路径规划模块包含有以BIM模型作为数据源的路径规划算法、机器导航地图，用于完成对目标点的动态识别定位；数据库模块中存储有已知的合格的施工完成情况数据作为比对用的标准值。

2.根据权利要求1所述的基于姿态感知和视觉扫描的建筑工程施工定位系统，其特征在于，所述交互模块用于将控制单元(4)与外部其他设备的控制系统进行连接，传递数据，所述移动平台(3)为自带控制系统且能够自主行走的平台、需人力推动的平台中的一种；当移动平台(3)为自带控制系统且能够自主行走的平台时，交互模块将控制单元(4)与该移动平台(3)对应的控制系统建立连接，将路径规划和定位数据发送给该移动平台(3)对应的控制系统，控制该移动平台(3)向着目标点位置移动。

3.根据权利要求2所述的基于姿态感知和视觉扫描的建筑工程施工定位系统，其特征在于，当所述移动平台(3)上安装有执行机构(6)时，交互模块将控制单元(4)与执行机构(6)对应的控制系统建立连接，将视觉扫描控制模块分析处理后的数据传递至执行机构(6)对应的控制系统，控制执行机构(6)动作，在定位好的目标点处进行施工。

4.根据权利要求1所述的基于姿态感知和视觉扫描的建筑工程施工定位系统，其特征在于，所述视觉运动机构包括电推杆A(1021)、导轨A(1022)、转台体A(1023)、旋转电机A(1024)，旋转电机A(1024)安装在转台体A(1023)上，旋转电机A(1024)输出端与高精度面结构光相机(101)连接，转台体A(1023)滑动安装在导轨A(1022)上，导轨A(1022)安装在移动平台(3)上；导轨A(1022)一端固定安装有电推杆A(1021)，电推杆A(1021)伸缩端与转台体A(1023)连接；控制单元(4)与电推杆A(1021)、旋转电机A(1024)以及高精度面结构光相机(101)信号连接。