CN110825089A - 一种城市道路线自动划线小车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种城市道路线自动划线小车，包括划线小车，划线小车设置有用于驱动小车运动的行进装置和用于设定小车运动轨迹的输入***，输入***包括第一控制单元、信号单元和显示单元，第一控制单元用于接收信号单元发出的信号，并根据信号单元发出的信号生成控制指令控制行进装置动作；行进装置包括执行单元、第二控制单元和校正单元，执行单元用于划线小车直行、转弯操作。本发明设置有用于设定小车运动轨迹的输入***以及用于驱动小车运动的行进装置，可以在小车运行前设定运行轨迹，配合行进装置使小车完成精确划线作业。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种城市道路线自动划线小车。
背景技术
在日常生活中划线车是常用到的道路划线工具，例如公路的车道分界线、斑马线；运动场的跑道分界线、篮球场界线、排球场界线等等，都需要用到划线车进行界线的划定。常用的划线车，为三轮手推式划线车。但是随着经济的的发展，公路的交通标线成为规范公路交通的有效手段之一，人们对路面标线规范要求也越来越高。对于一些竞技运动场的边界尺寸的也有着越来越严格的要求，人力推动划线车的划线方式不仅会产生较大的误差，还会造成一定的资源浪费。为了能够实现高效快速、节省人力、降低成本、划线精准,同时也为了减少划线的繁琐步骤。一些智能划线小车应运而生。
目前一些简单的智能划线车一般由人工进行跟随控制，操作繁琐，同时具有庞大的体积，自动化程度低，如专利公开号为CN105862562A名为《一种划线车》的专利文件中公开了一种划线小车，这种划线小车在使用时划线步骤复杂且体积较大，在进行划线作业时影响公共交通正常运行，且无法做到精确划线。
另外如专利公开号为 CN108517756A名为《一种智能划线车》的专利文件中公开了一种划线小车，采用超声波定位来实现小车划线精确，这种方法在实施时具有一定难度，尤其是绘制较为复杂的图形图案时容易受外界干扰造成偏差，在划线时需要布设现场，使用较为繁琐。
发明内容
本发明为解决现有的划线小车在进行划线作业时操作复杂、划线不够精准以及难以绘制复杂图案的问题，提供了一种城市道路线自动划线小车，设置有用于设定小车运动轨迹的输入***以及用于驱动小车运动的行进装置，可以在小车运行前设定运行轨迹，配合行进装置使小车完成精确划线作业。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种城市道路线自动划线小车，包括划线小车，所述划线小车设置有用于驱动小车运动的行进装置和用于设定小车运动轨迹的输入***，所述输入***包括第一控制单元、信号单元和显示单元，所述第一控制单元输入端连接信号单元，第一控制单元用于接收信号单元发出的信号，并根据信号单元发出的信号生成控制指令控制行进装置动作；
所述行进装置包括执行单元、第二控制单元和校正单元，所述第二控制单元与第一控制单元之间设置有通信单元，所述第二控制单元通过通信单元接收第一控制单元的控制指令，所述第二控制单元根据第一控制单元的控制指令控制执行单元动作；
所述执行单元用于划线小车直行、转弯操作；
所述校正单元用于检测当前划线小车的行进方向，并将检测结果反馈第二控制单元。
进一步地，所述信号单元包括按键矩阵，所述按键矩阵的输出端与第一控制单元的输入端连接，所述第一控制单元包括单片机最小***，所述第一控制单元连接显示单元，所述显示单元用于显示划线小车的预行路线。
进一步地，所述第二控制单元包括单片机最小***，所述第二控制单元的输入端与校正单元连接，所述校正单元包括MPU6050芯片。
进一步地，所述执行单元包括带动划线小车后轮转动的编码减速电机、用于划线小车前轮转动的舵机，以及驱动芯片。
进一步地，所述驱动芯片的输入端与第二控制单元的输出端连接、驱动芯片的输出端分别连编码减速电机和舵机，所述驱动芯片的输入端通过第二控制单元的PWM信号控制编码减速电机以及舵机动作，所述编码减速电机的编码器的A、B相出线连接第二控制单元的定时器引脚。
进一步地，所述划线小车包括输料装置和定量喷洒装置，所述输料装置包括料筒和输料管，所述料筒为内部中空的圆柱形结构，料筒与输料管密封连接，所述输料管的另一端与定量喷洒装置连接，所述定量喷洒装置包括喷枪和喷头，所述喷枪与输料管密封连接。
进一步地，所述料筒上设置有预热机构，所述预热机构包括温度传感器、液位传感器、驱动电路和加热丝，所述加热丝呈螺旋状向上排布在料筒的侧壁上。
进一步地，所述温度传感器用于检测料筒内物料温度，温度传感器与第二控制单元连接，所述第二控制单元根据温度传感器的检测数据通过驱动电路控制加热丝工作，所述液位传感器用于检测检测料筒内物余量，液位传感器与第二控制单元连接。
通过上述技术方案，本发明的有益效果为：
1.本发明设置有用于设定小车运动轨迹的输入***，所述输入***包括第一控制单元、信号单元和显示单元，在进行划线作业之前，通过信号单元对第一控制单元发出指令，使第一控制单元存有绘制划线小车运行路径信息，显示单元用于显示小车运行路径简图，对照简图对运行路径进行绘制或修改，简化了需要布置现场以及测量等步骤，操作简便提高了划线效率。
2.本发明设置有用于驱动小车运动的行进装置，所述行进装置包括执行单元、第二控制单元和校正单元，所述第二控制单元通过通信单元接收第一控制单元的控制指令，所述执行单元用于划线小车直行、转弯操作，在进行划线作业时，第二控制单元接收划线小车运行路径信息，并按照运行路径通过执行单元控制划线小车按照运行路径进行自动运行。
3. 本发明设置有校正单元用于检测当前划线小车的行进方向，并将检测结果反馈第二控制单元，便于划线小车进行校正。
附图说明
图1是本发明一种城市道路线自动划线小车的结构图。
图2是本发明一种城市道路线自动划线小车的输入***的电气原理图。
图3是本发明一种城市道路线自动划线小车的行进装置电气原理图。
图4是本发明一种城市道路线自动划线小车的信号单元的电气原理图。
图5是本发明一种城市道路线自动划线小车的执行单元的电气原理图。
图6是本发明一种城市道路线自动划线小车的校正单元的电气原理图。
附图中标号为：1为第一控制单元，2为信号单元，3为显示单元，4为执行单元，5为第二控制单元，6为校正单元，7为通信单元，8为输料管， 9为喷枪，10为温度传感器，11为液位传感器，12为加热丝，13为料筒，201为按键矩阵，401为编码减速电机，402为舵机，403为驱动芯片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
如图1~6所示，一种城市道路线自动划线小车，包括划线小车，所述划线小车设置有用于驱动小车运动的行进装置和用于设定小车运动轨迹的输入***，所述输入***包括第一控制单元1、信号单元2和显示单元3，所述第一控制单元1输入端连接信号单元2，第一控制单元1用于接收信号单元2发出的信号，并根据信号单元2发出的信号生成控制指令控制行进装置动作；
所述行进装置包括执行单元4、第二控制单元5和校正单元6，所述第二控制单元5与第一控制单元1之间设置有通信单元7，所述第二控制单元5通过通信单元7接收第一控制单元1的控制指令，所述第二控制单元5根据第一控制单元1的控制指令控制执行单元4动作；
所述执行单元4用于划线小车直行、转弯操作；
所述校正单元6用于检测当前划线小车的行进方向，并将检测结果反馈第二控制单元5。
为了便于对行进装置输入复杂的运动指令，所述信号单元2包括按键矩阵201，在本实施例中所述按键矩阵201为5x5按键矩阵，如图4所示，所述按键矩阵201的按键分别代表不同功能，所述第一控制单元1包括单片机最小***，所述单片机具体型号为STM32F103RCT6芯片，所述按键矩阵201的A1~A5引脚与第一控制单元1的单片机PC1~PC5引脚连接、B1~B5引脚与第一控制单元1的单片机PC6~PC10引脚连接，所述第一控制单元1连接显示单元3，在本实施例中所述显示单元3采用TFT_LCD屏，显示单元3用于显示划线小车的预行路线。
为了检测并矫正行进装置的运动轨迹，所述第二控制单元5包括单片机最小***，所述单片机具体型号为STM32F103RCT6芯片，所述校正单元6包括MPU6050芯片，所述MPU6050芯片可用于对行进装置的6轴姿态进行检测，所述第二控制单元5的单片机的PB8和PB9引脚分别与MPU6050芯片的SDA和SCL引脚连接。
为了便于行进装置转弯和调速，所述执行单元4包括带动划线小车后轮转动的编码减速电机401、用于划线小车前轮转动的舵机402，以及驱动芯片403，所述驱动芯片403采用TB6612芯片。
为了便于行进装置转弯和调速，所述TB6612芯片的个数为两个，其中一个TB6612芯片的BIN1、BIN2和PWMB引脚、AIN1、AIN2和PWMA引脚分别与与第二控制单元5的单片机的PC1~PC6引脚连接、驱动芯片403的A01、A02和B01、B02引脚分别与舵机402连接，所述另一个TB6612芯片的BIN1、BIN2和PWMB引脚与第二控制单元5的单片机的PC8~PC10引脚连接、B01、B02引脚与编码减速电机401连接，所述驱动芯片403的输入端通过第二控制单元5的PWM信号控制编码减速电机401以及舵机402动作，所述编码减速电机401的编码器的A、B相出线连接第二控制单元5的定时器引脚。
为优化产品结构，简化划线小车结构，所述划线小车包括输料装置和定量喷洒装置，所述输料装置包括料筒13和输料管8，所述料筒13为内部中空的圆柱形结构，料筒13与输料管8密封连接，所述输料管8的另一端与定量喷洒装置连接，所述定量喷洒装置包括喷枪9和喷头，所述喷枪与输料管8密封连接。所述料筒13上设置有预热机构，所述预热机构包括温度传感器10、液位传感器11、驱动电路和加热丝12，所述加热丝12呈螺旋状向上排布在料筒13的侧壁上。
为使料筒内物料保持最佳使用状态，所述温度传感器10用于检测料筒13内物料温度，温度传感器10的输出端与第二控制单元5的单片机的PB13引脚连接，所述第二控制单元5根据温度传感器10的检测数据通过驱动电路控制加热丝12工作，所述液位传感器11用于检测检测料筒13内物余量，液位传感器11的输入端与第二控制单元55的单片机的PB11引脚连接连接。
在本实施例中，所述驱动电路包括光耦和继电器，所述光耦的引脚2与第二控制单元5的单片机的PB12引脚连接， 光耦引脚3连接继电器线圈，加热丝12通过继电器的常开触点接入电源。
在进行划线作业之前，首先通过按键矩阵202的按键绘制出划线小车的行进路线，按键信号由第一控制单元1接收，第一控制单元1保存绘制有划线小车运行路径的信息，并通过显示单元3显示，作业人员通过对照显示单元3屏幕显示的图案，对划线小车的运行路径进行绘制或修改。
第一控制单元1通过通信单元7将信号发送至第二控制单元5 ，第二控制单元5接收信号后，行进装置运行，第二控制单元5根据第一控制单元1指令通过驱动芯片403控制编码减速电机401和舵机402动作并按照绘制路线使划线小车运行，划线小车喷枪（9）喷出涂料进行划线。
为了使划线小车划出更为精确以及复杂的图案，在本实施例中，所述第二控制单元5连接有上位机，所述上位机与第二控制单元5之间通过通信单元7进行连接，上位机设置有用于绘制划线小车运动轨迹的绘图***，以及执行程序，第二控制单元5接收到上位机发送的信号控制执行单元4动作，最终划线小车按照上位机绘图***绘制的图案进行划线作业。
在冬季天气寒冷，料筒13内的物料需要预热，温度传感器10自动检测料筒13内物料温度，当温度低于5℃时，第二控制单元5使继电器线圈通电，加热丝12接入电源，加热丝12工作为料筒13内物料加热，当温度传感器10检测料筒13内温度高于25℃时，第二控制单元5使继电器线圈断电，加热丝12停止工作。
当液位传感器11检测到料筒13内物料的液位低于第二控制单元5单片机写入的最低液位时，第二控制单元5控制执行单元4停止工作，划线小车停车。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (8)
1.一种城市道路线自动划线小车，包括划线小车，其特征在于，所述划线小车设置有用于驱动小车运动的行进装置和用于设定小车运动轨迹的输入***，所述输入***包括第一控制单元（1）、信号单元（2）和显示单元（3），所述第一控制单元（1）输入端连接信号单元（2），第一控制单元（1）用于接收信号单元（2）发出的信号，并根据信号单元（2）发出的信号生成控制指令控制行进装置动作；
所述行进装置包括执行单元（4）、第二控制单元（5）和校正单元（6），所述第二控制单元（5）与第一控制单元（1）之间设置有通信单元（7），所述第二控制单元（5）通过通信单元（7）接收第一控制单元（1）的控制指令，所述第二控制单元（5）根据第一控制单元（1）的控制指令控制执行单元（4）动作；
所述执行单元（4）用于划线小车直行、转弯操作；
所述校正单元（6）用于检测当前划线小车的行进方向，并将检测结果反馈第二控制单元（5）。
2.根据权利要求1所述的一种城市道路线自动划线小车，其特征在于，所述信号单元（2）包括按键矩阵（201），所述按键矩阵（201）的输出端与第一控制单元（1）的输入端连接，所述第一控制单元（1）包括单片机最小***，所述第一控制单元（1）连接显示单元（3），所述显示单元（3）用于显示划线小车的预行路线。
3.根据权利要求1所述的一种城市道路线自动划线小车，其特征在于，所述第二控制单元（5）包括单片机最小***，所述第二控制单元（5）的输入端与校正单元（6）连接，所述校正单元（6）包括MPU6050芯片。
4.根据权利要求3所述的一种城市道路线自动划线小车，其特征在于，所述执行单元（4）包括带动划线小车后轮转动的编码减速电机（401）、用于划线小车前轮转动的舵机（402），以及驱动芯片（403）。
5.根据权利要求4所述的一种城市道路线自动划线小车，其特征在于，所述驱动芯片（403）的输入端与第二控制单元（5）的输出端连接、驱动芯片（403）的输出端分别连编码减速电机（401）和舵机（402），所述驱动芯片（403）的输入端通过第二控制单元（5）的PWM信号控制编码减速电机（401）以及舵机（402）动作，所述编码减速电机（401）的编码器的A、B相出线连接第二控制单元（5）的定时器引脚。
6.根据权利要求1所述的一种城市道路线自动划线小车，其特征在于，所述划线小车包括输料装置和定量喷洒装置，所述输料装置包括料筒（13）和输料管（8），所述料筒（13）为内部中空的圆柱形结构，料筒（13）与输料管（8）密封连接，所述输料管（8）的另一端与定量喷洒装置连接，所述定量喷洒装置包括喷枪（9）和喷头，所述喷枪与输料管（8）密封连接。
7.根据权利要求6所述的一种城市道路线自动划线小车，其特征在于，所述料筒（13）上设置有预热机构，所述预热机构包括温度传感器（10）、液位传感器（11）、驱动电路和加热丝（12），所述加热丝（12）呈螺旋状向上排布在料筒（13）的侧壁上。
8.根据权利要求7所述的一种城市道路线自动划线小车，其特征在于，所述温度传感器（10）用于检测料筒（13）内物料温度，温度传感器（10）与第二控制单元（5）连接，所述第二控制单元（5）根据温度传感器（10）的检测数据通过驱动电路控制加热丝（12）工作，所述液位传感器（11）用于检测检测料筒（13）内物余量，液位传感器（11）与第二控制单元（5）连接。
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