視覺定位系統的制作方法
【專利摘要】本申請公開了一種視覺定位系統，應用于電動汽車電池更換系統，所述電動汽車電池更換系統包括上位機和機器人，本申請的是具體定位系統包括：第一視覺傳感器、第二視覺傳感器和視覺控制主機；通過第一視覺傳感器和第二視覺傳感器獲取電動汽車的圖像信息，進而由視覺控制主機依據所述圖像信息獲得電動汽車的位置信息，并提供給上位機，進而由上位機提供給機器人，機器人依據所述電動汽車的位置信息為電動汽車更換電池，本申請的視覺定位系統實現了對電動汽車的自動定位，從而為電動汽車的電池更換系統提供了可實施條件。
【專利說明】視覺定位系統
【技術領域】
[0001]本申請涉及視覺定位【技術領域】，特別是涉及電動汽車電池更換系統中視覺定位系統。
【背景技術】
[0002]電動汽車由于其動力能源為可再生的綠色能源-電能，而逐漸走入人們的生活，電動汽車是以車載電源作為動力的，車載電源的具體形式為可充電電池，為了保證可充電電池能夠為汽車提供足夠的電能，可充電電池的重量和體積都較大，電池更換不方便，急需一種電動汽車電池自動更換系統，而電動汽車電池自動更換系統需要對電動汽車進行定位，因此，急需電動汽車電池更換系統視覺定位系統。
【發明內容】
[0003]為解決上述技術問題，本申請實施例提供一種應用于電動汽車電池更換系統的視覺定位系統，以實現對電動汽車進行定位，技術方案如下:
[0004]本申請提供一種視覺定位系統，應用于電動汽車電池更換系統，所述電動汽車電池更換系統包括上位機和機器人，包括:第一視覺傳感器、第二視覺傳感器和視覺控制主機；
[0005]所述第一視覺傳感器和所述第二視覺傳感器分別設置在換電區域的兩側，獲取所述換電區域的圖像信息；
[0006]所述視覺控制主機，用于依據接收到的來自所述上位機的控制指令，控制所述視覺傳感器的工作狀態，并依據接收來自所述視覺傳感器獲得的圖形信息獲得所述換電區域內的待換電池的電動汽車的位置信息，所述位置信息包括電動汽車的坐標信息、電動汽車的電池倉的坐標信息、電動汽車的電池的坐標信息及電動汽車的空電池倉的坐標信息。
[0007]優選的，所述視覺控制主機具體用于，當接收到來自上位機的車輛定位請求時，通過第一視覺傳感器和第二視覺傳感器獲取所述換電區域的圖像信息，并依據所述圖像信息獲得所述車輛的位置信息并提供給所述上位機。
[0008]優選的，所述視覺控制主機具體用于，當接收到來自上位機的車輛定位請求時，控制所述第一視覺傳感器和所述第二視覺傳感器同時采樣獲得所述電動汽車的第一圖像信息，對所述電動汽車進行三維重建，獲得所述電動汽車的坐標信息；
[0009]接收來自上位機的所述電動汽車的車型信息，檢索所述電動汽車的第一圖像信息得到所述電動汽車的電池的所在位置，并依據所述電動汽車的坐標信息，獲得坐標信息確定電池的位置信息，提供給所述上位機；
[0010]接收來自上位機的電池倉定位請求，控制所述第一視覺傳感器和所述第二視覺傳感器同時獲取所述電動汽車的第二圖像信息，依據所述第二圖像信息獲取所述電動汽車的電池倉的位置信息，并提供給所述上位機。
[0011]優選的，上述的視覺定位系統在獲取所述電動汽車的坐標信息之后，還包括:
[0012]依據所述電動汽車的坐標信息以及所述第一圖像信息，獲得所述電動汽車的車輪的坐標信息，以縮小對所述電動汽車上的電池的檢索區域。
[0013]優選的,上述的視覺定位系統還包括:第一補光燈和第二補光燈；
[0014]所述第一補光燈設置在所述第一視覺傳感器上；
[0015]所述第二補光燈設置在所述第二視覺傳感器上。
[0016]優選的，所述視覺控制主機還用于，當換電區域的光源的強度低于預設值時，控制所述第一補光燈和所述第二補光燈點亮。
[0017]優選的，所述第一視覺傳感器和所述第二視覺傳感器的視覺不小于90。。
[0018]優選的，所述第一視覺傳感器和所述第二視覺傳感器安裝于距離地面預設距離處，以保證所述第一視覺傳感器和所述第二視覺傳感器能夠獲得所述換電區域的電動汽車的整車圖像信息。
[0019]由以上本申請實施例提供的技術方案可見，所述視覺定位系統通過設置在換電區域的第一視覺傳感器和第二視覺傳感器獲取電動汽車的圖像信息，從而由視覺控制主機確定出電動汽車的位置信息，并提供給上位機，通過上位機下發至機器人，以便于機器人為電動汽車更換電池。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本申請實施例一種視覺定位系統的結構示意圖；
[0022]圖2為本申請實施例示出的視覺傳感器的安裝位置示意圖。
【具體實施方式】
[0023]本申請實施例提供一種視覺定位系統，應用于電動汽車電池更換系統，所述電動汽車電池更換系統包括上位機和機器人，本申請的是具體定位系統包括:第一視覺傳感器、第二視覺傳感器和視覺控制主機；利用雙目立體視覺定位技術，通過第一視覺傳感器和第二視覺傳感器同時獲取換電區域的圖像信息，雙目立體視覺定位技術是基于視差原理，從兩幅或多幅圖像中快速重建出場景的三維信息，從而實現空間定位及測量等功能。
[0024]所述第一視覺傳感器和所述第二視覺傳感器分別設置在換電區域的兩側，獲取所述換電區域的圖像信息；
[0025]所述視覺控制主機，用于依據接收到的來自所述上位機的控制指令，控制所述視覺傳感器的工作狀態，并依據接收來自所述視覺傳感器獲得的圖形信息獲得所述換電區域內的待換電池的電動汽車的位置信息，所述位置信息包括電動汽車的坐標信息、電動汽車的電池倉的坐標信息、電動汽車的電池的坐標信息及電動汽車的空電池倉的坐標信息。
[0026]通過第一視覺傳感器和第二視覺傳感器獲取電動汽車的圖像信息，進而由視覺控制主機依據所述圖像信息獲得電動汽車的位置信息，并提供給上位機，進而由上位機提供給機器人，機器人依據所述電動汽車的位置信息為電動汽車更換電池，本申請的視覺定位系統實現了對電動汽車的自動定位，從而為電動汽車的電池更換系統提供了可實施條件。
[0027]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。
[0028]請參見圖1，示出了本申請實施例一種視覺定位系統的結構示意圖，所述視覺定位系統應用于電動汽車電池更換系統，所述電動汽車電池更換系統包括上位機和機器人。所述視覺定位系統包括:第一視覺傳感器1、第二視覺傳感器2和視覺控制主機3 ；
[0029]第一視覺傳感器1和第二視覺傳感器2分別安裝在換電區域的兩側，具體的，第一視覺傳感器1和第二視覺傳感器2的安裝位置能夠確保所述換電區域落在第一視覺傳感器1和第二視覺傳感器2的視場內。
[0030]其中，第一視覺傳感器1和第二視覺傳感器2的視角不小于90。，鏡頭焦距可以選擇14皿廣角鏡頭，且第一視覺傳感器1和第二視覺傳感器2具有防水、防塵和防潮的作用。
[0031]結合圖2，示出了視覺傳感器的安裝位置示意圖，如圖2所示，第一視覺傳感器1安裝在換電區域的長度方向的一側，且第一傳感器的光軸與所述換電區域的長邊成預設角度，從而保證換電區域的整條長邊落在第一視覺傳感器的視場內；
[0032]第二視覺傳感器2安裝在換電區域的另一長邊的一側，且第二傳感器的光軸與所述換電區域的長邊成預設角度，從而保證換電區域的整條長邊落在第二視覺傳感器的視場內。
[0033]兩個視覺傳感器安裝于距離地面預設距離處，所述預設距離可以依據換電區域的具體環境來確定，比如，本申請中的所述預設距離可以是25(3！！！。
[0034]視覺傳感器是視覺定位系統的原始信號源，視覺傳感器的好壞及其產生圖像的質量將直接影響整個視覺定位系統的性能，依據換電現場的實際情況，選擇的視覺傳感器建議滿足以下要求:分辨率不低于1200萬像素；雙目采樣同步觸發精度不高于0.02秒。
[0035]安裝好視覺定位系統后，對視覺定位系統進行自身標定，并與電動汽車電池更換系統中的換電設備(中轉平臺、機器人)進行標定，以統一坐標系，標定結果作為視覺定位系統的初始值，定期對標定誤差進行智能化監測與修正，確保標定結果的準確有效性。
[0036]所述視覺定位系統通過比較分別由第一視覺傳感器和第二視覺傳感器獲得的兩張圖像的采樣時間，曝光強度等參數判斷圖像是否同步采樣，若兩張圖像不是同步獲得的，則在預設時間后重新自動獲取換電區域的圖像信息；對圖像進行分析即三維重建，獲得車身停放姿勢信息，然后，視覺定位系統依據當前車輛的車型參數，判斷換電區域內是否存在影響識別的障礙物，如果有，則向上位機返回異常值，進行清場提示；采用雙目視覺定位技術能夠適應雨天地面積水等情況，排除車輛鏡像對識別的影響。
[0037]視覺控制主機3利用內部的視覺控制軟件對輸入的圖像數據的預處理、三維重建、立體識別及測量等工作，然后，通過一定的運算得到結果，該結果可能是？八33作八11信號、坐標位置、旋轉角度等位置信息，其中，？八33信號表明電池倉門可以打開且滿足更換條件之一 ；？八11信號表明電池倉門可能未打開或者未達到更換條件。其中更換條件包括:電池倉門打開以及電動汽車的電池為標準電池。標準電池是國家規定的電動汽車可用的都會規定其可用的標準配置的電池。
[0038]為獲得更佳的實時性，通常都需要選擇較高頻率的多核⑶匕同時，為了減少工業現場電磁、振動、灰塵、溫度等的干擾，視覺控制主機選擇工業級的電腦實現。
[0039]當電動汽車進入換電區域后，用戶開啟車載電池倉門，工作人員通過視覺定位系統獲取的換電區域的圖像信息確認換電區域無障礙物、車上無人員、人員都離開換電區域后，啟動換電流程，此時，視覺控制主機3接收上位機下發的車輛定位請求，通過第一視覺傳感器和第二視覺傳感器獲取該換電區域圖像信息，依據所述圖像信息獲取電動汽車的位置信息，所述位置信息包括電動汽車的車身坐標信息、電動汽車的電池倉的坐標信息、電動汽車的電池的坐標信息及電動汽車的空電池倉的坐標信息。
[0040]具體實施時，視覺控制主機3接收到上位機下發的車輛定位請求時，觸發第一視覺傳感器和第二視覺傳感器同時對換電區域進行采樣，獲得第一圖像信息，對第一圖像信息中的電動汽車進行三維重建，獲得電動汽車的坐標信息；然后，依據接收到的來自上位機的電動汽車的車型信息，檢索所述電動汽車對應的第一圖像信息得到電動汽車的電池所在位置，再依據所述電動汽車的坐標信息，得到所述電池的坐標信息并提供給上位機；上位機將電池的坐標信息提供給機器人，由機器人取出電動汽車中的空電池。
[0041]優選的，在確定電池的坐標信息之前，還可以包括依據死安東汽車的坐標信息及所述第一圖像信息，獲得電動汽車的車輪的坐標信息，然后在兩個車輪之間的區域檢索電池的所在位置，從而縮小對電動汽車的電池的檢索區域。
[0042]機器人取出電動汽車的電池后，上位機接收到機器人的取電池動作完成的反饋信息后，向視覺控制主機下發電池倉定位請求，此時，第一視覺傳感器和第二視覺傳感器同時對換電區域進行采樣得到第二圖像信息，對所述第二圖像信息進行分析得到電動汽車的電池倉的坐標信息及旋轉信息，并提供給上位機，上位機將電池倉的坐標信息及旋轉信息提供給機器人，由機器人將滿電池裝進電池倉中。
[0043]上述的視覺定位系統通過第一視覺傳感器、第二視覺傳感器和視覺控制主機實現了對電動汽車及電動汽車上的電池倉及電池的定位，為電動汽車電池更換系統實現自動更換電池提供了可實施條件。
[0044]優選的，上述的視覺定位系統還包括第一補光燈4和第二補光燈5，其中，第一補光燈4設置在第一視覺傳感器1上，第二補光燈5設置在第二視覺傳感器2上。
[0045]當換電區域的光源強度不足，無法使視覺傳感器正常成像或成像噪點較多時，需要利用第一補光燈4和第二補光燈5對換電區域提供輔助光線，從而使視覺傳感器得到畫面清晰的圖像。
[0046]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。
[0047]以上所述僅是本申請的【具體實施方式】，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本申請的保護范圍。
【權利要求】
1.一種視覺定位系統，應用于電動汽車電池更換系統，所述電動汽車電池更換系統包括上位機和機器人，其特征在于，包括:第一視覺傳感器、第二視覺傳感器和視覺控制主機； 所述第一視覺傳感器和所述第二視覺傳感器分別設置在換電區域的兩側，獲取所述換電區域的圖像信息； 所述視覺控制主機，用于依據接收到的來自所述上位機的控制指令，控制所述視覺傳感器的工作狀態，并依據接收來自所述視覺傳感器獲得的圖形信息獲得所述換電區域內的待換電池的電動汽車的位置信息，所述位置信息包括電動汽車的坐標信息、電動汽車的電池倉的坐標信息、電動汽車的電池的坐標信息及電動汽車的空電池倉的坐標信息。
2.根據權利要求1所述的視覺定位系統，其特征在于，所述視覺控制主機具體用于，當接收到來自上位機的車輛定位請求時，通過第一視覺傳感器和第二視覺傳感器獲取所述換電區域的圖像信息，并依據所述圖像信息獲得所述車輛的位置信息并提供給所述上位機。
3.根據權利要求2所述的視覺定位系統，其特征在于，所述視覺控制主機具體用于，當接收到來自上位機的車輛定位請求時，控制所述第一視覺傳感器和所述第二視覺傳感器同時采樣獲得所述電動汽車的第一圖像信息，對所述電動汽車進行三維重建，獲得所述電動汽車的坐標信息； 接收來自上位機的所述電動汽車的車型信息，檢索所述電動汽車的第一圖像信息得到所述電動汽車的電池的所在位置，并依據所述電動汽車的坐標信息，獲得坐標信息確定電池的位置信息，提供給所述上位機； 接收來自上位機的電池倉定位請求，控制所述第一視覺傳感器和所述第二視覺傳感器同時獲取所述電動汽車的第二圖像信息，依據所述第二圖像信息獲取所述電動汽車的電池倉的位置信息，并提供給所述上位機。
4.根據權利要求3所述的視覺定位系統，其特征在于，在獲取所述電動汽車的坐標信息之后，還包括: 依據所述電動汽車的坐標信息以及所述第一圖像信息，獲得所述電動汽車的車輪的坐標信息，以縮小對所述電動汽車上的電池的檢索區域。
5.根據權利要求1所述的視覺定位系統，其特征在于，還包括:第一補光燈和第二補光燈； 所述第一補光燈設置在所述第一視覺傳感器上； 所述第二補光燈設置在所述第二視覺傳感器上。
6.根據權利要求5所述的視覺定位系統，其特征在于，所述視覺控制主機還用于，當換電區域的光源的強度低于預設值時，控制所述第一補光燈和所述第二補光燈點亮。
7.根據權利要求1所述的視覺定位系統，其特征在于，所述第一視覺傳感器和所述第二視覺傳感器的視覺不小于90°。
8.根據權利要求1所述的視覺定位系統，其特征在于，所述第一視覺傳感器和所述第二視覺傳感器安裝于距離地面預設距離處，以保證所述第一視覺傳感器和所述第二視覺傳感器能夠獲得所述換電區域的電動汽車的整車圖像信息。
【文檔編號】B60L11/18GK104417382SQ201310389502
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2013年8月30日
【發明者】鄭正仙, 張帆, 林曉斌, 楊曉東, 祝科峰 申請人:國家電網公司, 國網浙江省電力公司杭州供電公司, 杭州大有科技發展有限公司