非实时室内定点引导方法与装置与流程

1.本发明涉及室内定点引导技术领域，尤其涉及一种非实时室内定点引导方法与装置。


背景技术：

2.目前建筑施工中许多工序已经实现机械化与自动化，但建筑室内装饰工序，如墙面打孔、开槽等工作，仍主要由人工配合相应设备，进行作业，具体为人工控制设备移动至指定位置（如打孔位置）后，开启设备进行作业，此位置作业完毕，人工再控制其移动至下一指定位置，重复进行作业。此种传统作业方式，设备移到指定位置的精确度，受人工主观因素影响较大，作业精确性较差，而且人工寻找位置，以及其移动操作、和到达指定位置附近的微调，均比较耗时，这使得建筑室内装饰中打孔、开槽等作业的效率一直不高。由此需引进室内定点引导技术，应用到上述建筑室内装饰中，以期实现建筑室内装饰作业的智能化、自动化、高效化。
3.现阶段公开的室内定点引导技术，主要有以下几种。第一种为采用多模态（计算机视觉、惯性传感器、无线信号）数据融合的方式，其使用特殊算法进行处理后，获得多模态叠加下的室内位置关系，实现高精度室内定位；但此种技术算法复杂，承载算法的硬件成本高，且基于建筑装饰作业时为毛坯房的特点，其视觉图像中特征少，惯性传感器在全天候工作中累积误差大，应用受到限制。第二种为通过一些手段在室内先形成含有参考基点的虚拟参照网络，以设备与参考基点的相对位置关系，实时计算设备的位置，以引导其到达指定位置进行作业；但此种技术需要复杂的虚拟参照网络预设，基于建筑装饰时室内情况的多样性，预设的虚拟参照网络不具有重复使用性，因此上述反复进行预设工作的操作比较复杂费时，且后期位置计算也复杂。第三种为依靠景深摄像头等方式，实时分析设备在室内的位置，此种技术能体现较强的应用灵活性，但会存在大量连续的图像分析工作，精度低，运算量大，效率较低。
4.综上，现有室内定点引导技术还无法完成在建筑室内装饰作业中的应用，且无法应用主要受以下因素影响。一是，建筑室内情况多种多样，即室内面积、室内形状、室内打孔和开槽等位置均存在差异，此种多样性对室内定点引导技术的应用灵活性，提出较高的要求。二是，建筑毛坯房内相对简陋，基于室内设施的视觉技术、以及基于室内硬件条件进行布置的技术等，受特征点少、工序复杂等影响，在应用中容易受到限制，且难以实现较高的定位精度。三是，建筑内房室，也即建筑内需进行室内装饰的工作面，数量庞大，室内装饰作业，需要频繁涉及工作面之间的转换，此种场地转换工作的衔接，给室内定点引导技术提出了新的高效性要求和适应性要求。为此需结合建筑室内装饰的实际作业环境，针对性地提供一种室内定点引导技术，以实现建筑室内装饰作业的智能化、自动化、高效化。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种能适应建筑室内多样性进行使用，不受室
内设施和硬件条件限制，工作面之间转换便捷，且定位精确，效率较高的非实时室内定点引导方法与装置。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：非实时室内定点引导方法，包括如下步骤：第一步，将基站置放在室内，所述基站采集室内轮廓信息，构建室内的基础轮廓图；第二步，基于所述基础轮廓图，确定所述基站在室内的位置，并以所述基站作为所述基础轮廓图中的锚点；第三步，在所述基础轮廓图中确定作业点相对于所述锚点的位置信息，引导终端到达作业点处，并用真实的标记符号对作业点进行标记；第四步，所述基站将所述基础轮廓图中作业点的位置信息发送至设备终端，所述设备终端确认当前在所述基础轮廓图中的位置，并通过对比当前位置和作业点位置，移动到作业点处；第五步，所述设备终端在作业点处，通过识别所述标记符号，确认作业点精确位置，并控制进行指定作业；重复第四步和第五步，直至室内所有作业点作业完毕。
7.作为优选的技术方案，第三步中作业点相对于所述锚点的位置信息的确定方法包括现场确定方法和/或坐标读入方法；所述现场确定方法包括：所述引导终端到达作业点处后，所述引导终端先确认相对于所述基站的位置，并将该位置发送给基站，该位置被记录在所述基础轮廓图中，形成作业点相对于所述锚点的位置信息；所述坐标读入方法包括直接提取所述基站内已记录的作业点的位置信息、或者将已有的作业点位置信息从外部导入所述基站。
8.作为优选的技术方案，所述现场确定方法中，所述引导终端通过获取人的特征行为，触发向所述基站的信息发送行为。
9.作为优选的技术方案，所述特征行为包括点动、按动、摇动或者打标。
10.作为优选的技术方案，第一步和第二步构成基础扫描，第三步构成引导定点，第四步和第五步构成引导定位；当前室内完成基础扫描和引导定点后，后续室内顺序进行基础扫描和引导定点，已完成基础扫描和引导定点的室内在任意时刻进行引导定位。
11.非实时室内定点引导装置，包括基站、引导终端和设备终端；所述基站包括用于采集室内轮廓的轮廓采集模块、用于与所述引导终端和设备终端进行位置测量的第一测量模块、以及用于与所述引导终端和所述设备终端进行通信的第一通信模块；所述引导终端包括用于与所述第一测量模块配套使用的第二测量模块、用于与所述第一通信模块进行通信的第二通信模块、以及用于在室内进行真实标记的打标模块；所述设备终端包括用于与所述第一测量模块配套使用的第三测量模块、用于与所述第一通信模块进行通信的第三通信模块、以及用于对所述打标模块的标记进行识别的识别模块；所述基站利用所述轮廓采集模块得到室内的基础轮廓图后，所述基础轮廓图中获
取作业点的位置信息，同时所述打标模块在各作业点处依次打上真实的标记符号；所述设备终端利用所述基础轮廓图中的作业点信息，到达作业点处，并使用所述识别模块识别所述标记符号，确认作业点精确位置。
12.作为优选的技术方案，所述轮廓采集模块包括采景摄像头、tof测距器和/或激光雷达组件。
13.作为优选的技术方案，所述第一测量模块包括超带宽测距模块、激光测距模块、蓝牙测距模块和/或wifi测距模块。
14.作为优选的技术方案，所述引导终端还包括人行为采集模块。
15.作为优选的技术方案，所述识别模块包括识别摄像头。
16.由于采用了上述技术方案，本发明获得如下有益效果：（1）本发明以基站自行构建基础轮廓图，又以基站自身作为基础轮廓图中的锚点，作业点与所述基站相对的实际位置，可在所述基础轮廓图中体现为相对于锚点的位置；在作业点记录在基础轮廓图中后，再反过来以作业点相对于锚点的位置，指导设备终端到达作业点进行作业，可有效减少室内面积、室内形状及作业点差异等对应用的影响，灵活性更强，因而本发明更容易适应建筑室内多样性进行使用；（2）本发明不同于现有实时定位实时引导的技术，提供的是一种引导定点和引导定位分给引导终端和设备终端分别完成的技术；此种方式可错开同一室内作业的定点工序和定位工序，使得当前室内进行引导定位作业时，下一室内可提前进行引导定点工作，工作面之间转换便捷，提高整体作业效率；（3）所使用的的基站、引导终端和设备终端均为独立的设备，其置放和使用不受室内设施和硬件条件限制，使用简单；且因基础轮廓图构建及作业点引导均参考基站进行，所以基站置放位置比较自由，这可明显降低操作难度，使用更为便捷；（4）本发明采用相对位置定位和真实标记识别相配合的方式，即在相对位置粗定位后，再以真实标记进行微定位，相比单纯进行位置运算和引导的技术，其定位精确度更高；同时此种方式也明显减少了大量运算过程，引导效率更高。
具体实施方式
17.下面结合实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
18.本实施例详细描述一种非实时室内定点引导方法，其包括如下步骤。
19.第一步，将基站置放在室内，所述基站采集室内轮廓信息，构建室内的基础轮廓图。此处基础轮廓图的构建可以是通过摄像方式、测距方式、激光雷达方式等一种或者几种结合的方式实现。
20.第二步，基于所述基础轮廓图，确定所述基站在室内的位置，并以所述基站作为所述基础轮廓图中的锚点。这样在使用时，所述基站在室内，也即工作面的放置，就比较自由，这可明显降低操作难度，使用起来更便捷。其中，基于所述基站得到的基础轮廓图，所述基站在所述基础轮廓图中的位置可很容易确定，而此处所述基站所形成的锚点，可以理解为
基础轮廓图中的固定点或者参考点等。
21.第三步，在所述基础轮廓图中确定作业点相对于所述锚点的位置信息，所述作业点在基础轮廓图中相对于所述锚点的位置，就能体现为作业点在室内相对于所述基站的位置。此处，作业点相对于所述锚点的位置信息的确定方法包括现场确定方法和/或坐标读入方法。
22.所述现场确定方法包括：所述引导终端到达作业点处后，所述引导终端先确认相对于所述基站的位置，并将该位置发送给基站；此处所述引导终端相对于所述基站的位置的确认，可通过超带宽通信、激光测距、蓝牙测距、wifi测距等其中一种或者几种结合的方式实现；该位置被记录在所述基础轮廓图中，形成作业点相对于所述锚点的位置信息。也即所述现场确定方法，是引导终端在现场到达作业点后，将位置反送给基站以形成记录的方法。此时所述引导终端可顺势用真实的标记符号对作业点进行标记。所述现场确定方法不容易受到室内面积、室内形状以及作业点差异等影响，使用灵活性强。其中，所述引导终端到达作业点，可通过人力实现，且通常为根据作业设计进行初步标记后，以引导终端在作业点能打上更容易识别的真实标记的方法，确认到达作业点位置，并进行作业点位置发送。
23.优选地，所述现场确定方法中，所述引导终端通过获取人的特征行为，触发向所述基站的信息发送行为，即在所述引导终端到达作业点时，通过人确认并发生特征行为，来控制所述引导终端将相对于所述基站的位置发送给基站。其中所述特征行为包括点动、按动、摇动或者打标。
24.所述坐标读入方法包括直接提取所述基站内已记录的作业点的位置信息、或者将已有的作业点位置信息从外部导入所述基站，当然直接提取或者外部导入的作业点位置信息，是直接匹配到构建完成的基础轮廓图中的。此种方法主要针对相同工作面进行使用，其可减少相同工作面作业点位置信息的确认时间，引导终端到达作业点处，仅需用真实的标记符号对作业点进行标记即可。且因此种方法基于已经作业过的相同工作面的数据直接进行使用，也就是基于现场确认方法所形成的数据进行使用，所以此种方法仍能继承不受室内面积、室内形状以及作业点差异等影响的特点，且更体现本实施例应用的灵活性。
25.在实际应用时，所述现场确定方法和所述坐标读入方法可单独使用，也可结合使用。在结合使用时，坐标读入方法中读入的作业点位置信息，可作为现场引导终端发送的位置信息的对比，以利于能对现场引导终端的位置进行更精确的确认，使得引导终端能更精确地进行真实标记。
26.第四步，所述基站将所述基础轮廓图中作业点的位置信息发送至设备终端，所述设备终端确认当前在所述基础轮廓图中的位置，并通过对比当前位置和作业点位置，移动到作业点处。其中，所述设备终端当前位置的确认，也是相对于基站的实际位置的确认，其与所述引导终端相对于所述基站的位置确认是相同的。通过此种方式，所述设备终端所要移动路径的起点和终点可直接确定，引导路径简单明确。
27.第五步，所述设备终端在作业点处，通过识别所述标记符号，确认作业点精确位置，并控制进行指定作业。由此本实施例形成了相对位置定位和真实标记识别相结合的定点引导方式，即先将作业点通过更容易识别的标记符号进行标记，并同时使用相对位置确认，形成基础轮廓图中的位置信息，然后通过图中位置信息对后续设备终端的引导进行粗定位，待所述设备终端到达作业点后，再通过识别所述标记符号进行微定位。此方式相比单
纯进行位置运算和引导的技术，其定位精确度更高，同时也明显减少了大量运算过程，引导效率更高。
28.在实际应用时，室内作业点，也即是每个工作面的作业点，如打孔点、开槽点等，会比较多，那么本实施例可重复第四步和第五步，直至室内所有作业点作业完毕。
29.本实施例引导定点和引导定位分给引导终端和设备终端分别完成；此种方式可错开同一室内作业的定点工序和定位工序，使得当前室内进行引导定位作业时，下一室内可提前进行引导定点工作，工作面之间转换便捷，提高整体作业效率。具体应用时为，第一步和第二步构成基础扫描，第三步构成引导定点，第四步和第五步构成引导定位；当前室内完成基础扫描和引导定点后，后续室内顺序进行基础扫描和引导定点，已完成基础扫描和引导定点的室内在任意时刻进行引导定位。
30.此外，本实施例还详细描述一种非实时室内定点引导装置，其包括基站、引导终端和设备终端。
31.所述基站包括用于采集室内轮廓的轮廓采集模块、用于与所述引导终端和设备终端进行位置测量的第一测量模块、以及用于与所述引导终端和所述设备终端进行通信的第一通信模块。其中，所述轮廓采集模块采集的室内轮廓可构建基础轮廓图，该模块包括采景摄像头、tof测距器和/或激光雷达组件。所述第一测量模块包括超带宽测距模块、激光测距模块、蓝牙测距模块和/或wifi测距模块。
32.所述引导终端包括用于与所述第一测量模块配套使用的第二测量模块、用于与所述第一通信模块进行通信的第二通信模块、以及用于在室内进行真实标记的打标模块。其中，所述第二测量模块应采用与所述第一测量模块相同的测量技术。所述打标模块用于在作业点打上更容易识别的所述标记符号，其通常通过印刷或者喷涂等方式实现。此外，所述引导终端还包括人行为采集模块，以人为控制所述引导终端向所述基站的通信。
33.所述设备终端包括用于与所述第一测量模块配套使用的第三测量模块、用于与所述第一通信模块进行通信的第三通信模块、以及用于对所述打标模块的标记进行识别的识别模块。当然所述第三测量模块也应与所述第一测量模块采用相同的测量技术。所述识别模块包括识别摄像头，以方便通过获取所述标记符号图像的方式，完成作业点位置精确确认。
34.所述基站、所述引导终端和所述设备终端通过以下方式进行配合使用：所述基站利用所述轮廓采集模块得到室内的基础轮廓图后，所述基础轮廓图中获取作业点的位置信息，同时所述打标模块在各作业点处依次打上真实的标记符号；所述设备终端利用所述基础轮廓图中的作业点信息，到达作业点处，并使用所述识别模块识别所述标记符号，确认作业点精确位置。
35.基于所述基站置放的自由性，在实际应用时，所述基站由人工放置在室内任一角落，所述引导终端则由人工携带进行作业点标记等工作，而所述设备终端可安装在作业设备上随作业设备进行使用。而基于引导定点和引导定位的可错开特点，在实际应用时，可设置多个所述基站配合所述引导终端和所述设备终端进行使用，即当前室内有基站引导所述设备终端进行定位作业时，引导终端则在下一室内与下一室内的基站先进性作业点标记等引导定点工作；当下一室内作业点标记等引导定点完成后，所述设备终端可直接进入该室内，配合该室内的基站，进行引导定位作业，工作面之间衔接好，效率高。
36.此外，本实施例以基站自行构建基础轮廓图，又以基站自身作为基础轮廓图中的锚点，作业点与所述基站相对的实际位置，可在所述基础轮廓图中体现为相对于锚点的位置；在作业点记录在基础轮廓图中后，再反过来以作业点相对于锚点的位置，指导设备终端到达作业点进行作业，也可有效减少室内面积、室内形状及作业点差异等对应用的影响，灵活性更强，因而本实施例更容易适应建筑室内多样性进行使用。所使用的的基站、引导终端和设备终端均为独立的设备，其置放和使用不受室内设施和硬件条件限制，使用简单。
37.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。