本文基于匿名化、泛化和工程化改写后的项目需求整理，不包含真实客户名称、联系人、合同编号、原始报价、付款信息和未公开现场细节。如有内容与实际项目、图片或表述产生权利冲突，请联系初拓科技核实处理。
一、项目简介
这类需求通常来自钢结构加工、重防腐喷涂、工厂立柱维护或自动化产线改造。需求表面上是“让设备自己给方钢立柱喷漆”，实际要落地的是一套移动作业系统：AGV 到达目标区域，升降机构把喷涂平台送到指定高度，二轴滑台按设定宽度和重叠率生成轨迹，喷枪在合适距离和角度下开闭，作业结束后回到安全位置并输出日志。
人工喷涂的风险主要集中在高处作业、漆雾环境、重复劳动和喷涂一致性。自动化设备的价值不是替代所有人工判断，而是把重复、高风险、可参数化的部分交给设备完成。首版方案建议以工厂内固定区域、规则方钢立柱、单面或双面喷涂为边界，先验证导航定位、喷涂距离、轨迹覆盖和喷枪联动。
二、需求复述
| 模块 | 匿名化后的需求 | 实施理解与方案响应 |
|---|---|---|
| AGV底盘 | 能自动或手动移动到目标立柱附近 | 采用成熟AGV导航底盘或定制底盘，保留手动遥控、自动导航和急停 |
| 定位测距 | 设备需要知道立柱位置和喷枪距离 | AGV侧可用激光雷达/深度相机，喷涂端增加激光测距或超声测距 |
| 升降机构 | 喷枪覆盖不同高度 | 丝杆、同步带或电动推杆升降，配限位、编码器和机械防坠 |
| 二轴滑台 | 当宽度超过喷枪有效范围时自动补偿 | X/Y滑台按喷幅、重叠率、速度生成往复轨迹 |
| 喷枪控制 | 喷枪开关、角度和距离可调 | 电磁阀控制喷枪启停，角度和距离在一期可半自动或手动设定 |
| 总控交互 | 触摸屏设置高度、宽度、速度、任务编号 | 安卓工控机或工业平板做参数配置、状态显示和任务日志 |
| 安全 | 人员靠近、异常、过载时停机 | 急停、避障、安全边界、喷涂联锁、故障码和维护模式 |
三、需求边界与方案假设
已确认范围建议限定为单台工程样机和标准作业工位验证。设备适用于规则方钢、型材或立柱表面，不把复杂异形件、强风户外喷涂、防爆认证和无人全流程换漆清洗放入一期。合理假设是现场地面相对平整，AGV可以建立地图或使用导引路线，喷涂材料和喷枪型号由需求方确认，现场具备压缩空气、供电、排风和安全隔离条件。
待确认事项包括立柱截面范围、喷涂高度、喷涂宽度、漆料类型、喷枪喷幅、目标膜厚、单次作业节拍、设备通道宽度、定位精度、是否需要自动避障、是否允许轨道辅助、喷涂环境是否有防爆要求。
四、系统总体架构
graph TD HMI[安卓工控机/触摸屏] --> TASK[任务参数与轨迹规划] TASK --> AGV[AGV导航控制板] TASK --> MOTION[执行机构控制板] AGV --> LIDAR[激光雷达/深度相机] AGV --> WHEEL[底盘驱动电机与编码器] MOTION --> LIFT[升降机构] MOTION --> XAXIS[X轴滑台] MOTION --> YAXIS[Y轴滑台] MOTION --> ANGLE[喷枪角度调节] MOTION --> DIST[喷枪距离传感器] MOTION --> VALVE[喷枪电磁阀] SAFE[急停/防撞/限位/过载] --> MOTION SAFE --> AGV TASK --> LOG[作业日志与故障记录]
五、开发范围与后续预留
| 分系统 | 本期开发内容 | 主要输出 | 后续预留 |
|---|---|---|---|
| 移动底盘 | AGV底盘选型、地图导航、定位、手自动切换 | 底盘样机、导航参数、调试记录 | 多机调度、自动充电、MES接入 |
| 升降机构 | 升降立柱、导轨、限位、防坠、线缆拖链 | 3D/2D图纸、机构样机 | 高负载版本、防爆结构 |
| 喷涂平台 | X/Y滑台、喷枪支架、角度调节、距离检测 | 滑台样机、喷涂覆盖测试 | 自动换枪、自动清洗、膜厚闭环 |
| 电控系统 | 执行板、驱动器、电磁阀、传感器、急停 | 原理图、接线图、控制柜 | 安全PLC、防爆电气、远程运维 |
| 软件系统 | 任务参数、轨迹规划、状态机、日志 | 工控机程序、协议文档 | 云端工单、喷涂配方库 |
六、分系统详细方案
6.1 AGV与导航
如果现场是固定工位，优先选择成熟AGV控制板和激光SLAM方案，可以缩短底盘稳定性验证时间。若现场路线固定且环境干扰大，也可以考虑磁条、二维码、UWB或轨道辅助方案。AGV定位精度需要和喷涂端二次定位配合，不建议把所有精度压力放在底盘上。底盘到位后，由喷涂端距离传感器做最后50-70cm工作距离确认。
6.2 升降与滑台
升降机构要关注抗扭、晃动、线缆随动和停电保持。喷枪距离立柱较远时，升降端的微小晃动会放大为喷涂距离波动，因此立柱截面越高，越需要控制导轨间隙和平台刚度。二轴滑台负责局部覆盖，轨迹生成需要考虑喷幅、搭接率、喷枪延迟、起停过喷和边缘补偿。
6.3 喷枪与工艺参数
喷枪控制至少包含开枪、关枪、气压状态、漆料状态和异常检测。一期可以先由人工设定角度和距离，设备自动控制启停与轨迹；进入DVT后再考虑自动角度调节、自动清洗和膜厚检测。若现场存在易燃挥发环境，必须单独评估防爆电气、接地、防静电和排风条件。
6.4 电控与安全
执行机构控制板负责采集限位、距离、急停、防撞、驱动故障和喷涂状态。AGV与喷涂平台之间应设置互锁：底盘未定位完成不能开枪，升降未到位不能启动轨迹，人员进入安全区域必须停喷，喷枪压力异常时停止运动。所有异常要形成故障码，便于维护人员判断是导航、机构、喷枪还是传感器问题。
6.5 软件与调度
工控机界面建议包括任务选择、立柱尺寸、喷涂高度、喷涂宽度、喷枪速度、搭接率、手动调试、自动运行、故障记录和维护模式。轨迹规划不需要一开始做成复杂CAD导入，先支持参数化矩形区域覆盖更容易验收。日志至少记录任务编号、开始时间、结束时间、运动里程、喷涂次数、异常和操作者。
七、技术栈与协议
| 层级 | 建议技术栈 | 用途 |
|---|---|---|
| 底盘控制 | 工业AGV控制板/ROS2底盘 | 导航、避障、定位和底盘驱动 |
| 执行控制 | STM32/GD32 + 步进/伺服驱动 | 升降、滑台、喷枪、限位和传感 |
| 工控交互 | Android工业屏/Qt上位机 | 参数设置、手动调试、作业日志 |
| 通信 | CAN/RS485/Ethernet | 底盘、执行板和工控机通信 |
| 传感 | 激光雷达、深度相机、激光测距、限位 | 地图定位、距离确认和安全保护 |
内部协议建议把任务命令、轴运动命令、喷枪命令、状态上报、故障码和参数写入分开。每帧包含帧头、版本、设备地址、命令字、长度、Payload、CRC16。调试期保留串口日志，DVT阶段再加入上位机日志下载。
八、项目周期计划
| 阶段 | 周期 | 主要工作 | 阶段交付物 | 验收节点 |
|---|---|---|---|---|
| 需求冻结 | 1周 | 立柱尺寸、场地、喷枪、喷幅、节拍、安全边界确认 | 需求规格书、接口清单 | 需求评审 |
| POC验证 | 2-3周 | 底盘到位验证、喷枪距离测试、滑台轨迹台架 | POC台架、测试记录 | 证明核心链路可行 |
| EVT样机 | 6-8周 | 结构样机、电控板、工控界面、手自动模式 | 工程样机、控制程序 | 完成单立柱喷涂演示 |
| DVT验证 | 6-10周 | 连续运行、重复定位、喷涂一致性、安全联锁 | DVT问题清单、整改报告 | 满足现场试用条件 |
| PVT准备 | 4-6周 | 装配SOP、线束图、维护手册、小批BOM | 试产资料包 | 支持小批复制 |
九、人员配置
| 角色 | 建议投入 | 主要职责 |
|---|---|---|
| 项目经理/产品经理 | 1人 | 需求冻结、计划协调、现场验收 |
| 机械结构工程师 | 1-2人 | 底盘改造、升降、滑台、喷枪支架 |
| 电气工程师 | 1人 | 控制柜、驱动器、传感器、强弱电接线 |
| 嵌入式工程师 | 1人 | 执行板固件、状态机、故障码、通信协议 |
| AGV/ROS工程师 | 1人 | 导航定位、避障、底盘联调 |
| 上位机工程师 | 1人 | 工控界面、任务参数、日志记录 |
| 测试工程师 | 0.5-1人 | 测试计划、喷涂覆盖、问题闭环 |
十、测试与验收
验收不能只看设备能否移动和开枪。建议指标包括：AGV到位重复性、喷枪工作距离波动、升降重复定位、滑台速度稳定性、轨迹覆盖率、喷枪启停延迟、急停响应、人员靠近停机、连续作业温升、线束拖链寿命、故障码准确率和维护可达性。喷涂质量可先用水或替代介质做轨迹验证，再进入真实漆料测试。
十一、交付内容
交付工程样机、机械图纸、控制柜接线图、执行板资料、工控机程序、嵌入式固件、通信协议、BOM、喷涂轨迹参数表、测试报告、问题清单、维护说明和后续DVT/PVT建议。
十二、高阶方案预案
后续可升级为自动识别立柱边界、喷枪距离闭环、膜厚检测、自动清洗、多设备调度、MES工单接入和防爆版本。但这些升级应建立在EVT样机稳定运行之后，不建议在第一版同时压入全部目标。
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