视觉定位系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种视觉定位系统，应用于电动汽车电池更换系统，所述电动汽车电池更换系统包括上位机和机器人，本申请的是具体定位系统包括：第一视觉传感器、第二视觉传感器和视觉控制主机；通过第一视觉传感器和第二视觉传感器获取电动汽车的图像信息，进而由视觉控制主机依据所述图像信息获得电动汽车的位置信息，并提供给上位机，进而由上位机提供给机器人，机器人依据所述电动汽车的位置信息为电动汽车更换电池，本申请的视觉定位系统实现了对电动汽车的自动定位，从而为电动汽车的电池更换系统提供了可实施条件。
【专利说明】视觉定位系统
【技术领域】
[0001]本申请涉及视觉定位【技术领域】，特别是涉及电动汽车电池更换系统中视觉定位系统。
【背景技术】
[0002]电动汽车由于其动力能源为可再生的绿色能源-电能，而逐渐走入人们的生活，电动汽车是以车载电源作为动力的，车载电源的具体形式为可充电电池，为了保证可充电电池能够为汽车提供足够的电能，可充电电池的重量和体积都较大，电池更换不方便，急需一种电动汽车电池自动更换系统，而电动汽车电池自动更换系统需要对电动汽车进行定位，因此，急需电动汽车电池更换系统视觉定位系统。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种应用于电动汽车电池更换系统的视觉定位系统，以实现对电动汽车进行定位，技术方案如下:
[0004]本申请提供一种视觉定位系统，应用于电动汽车电池更换系统，所述电动汽车电池更换系统包括上位机和机器人，包括:第一视觉传感器、第二视觉传感器和视觉控制主机；
[0005]所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别设置在换电区域的两侧，获取所述换电区域的图像信息；
[0006]所述视觉控制主机，用于依据接收到的来自所述上位机的控制指令，控制所述视觉传感器的工作状态，并依据接收来自所述视觉传感器获得的图形信息获得所述换电区域内的待换电池的电动汽车的位置信息，所述位置信息包括电动汽车的坐标信息、电动汽车的电池仓的坐标信息、电动汽车的电池的坐标信息及电动汽车的空电池仓的坐标信息。
[0007]优选的，所述视觉控制主机具体用于，当接收到来自上位机的车辆定位请求时，通过第一视觉传感器和第二视觉传感器获取所述换电区域的图像信息，并依据所述图像信息获得所述车辆的位置信息并提供给所述上位机。
[0008]优选的，所述视觉控制主机具体用于，当接收到来自上位机的车辆定位请求时，控制所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器同时采样获得所述电动汽车的第一图像信息，对所述电动汽车进行三维重建，获得所述电动汽车的坐标信息；
[0009]接收来自上位机的所述电动汽车的车型信息，检索所述电动汽车的第一图像信息得到所述电动汽车的电池的所在位置，并依据所述电动汽车的坐标信息，获得坐标信息确定电池的位置信息，提供给所述上位机；
[0010]接收来自上位机的电池仓定位请求，控制所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器同时获取所述电动汽车的第二图像信息，依据所述第二图像信息获取所述电动汽车的电池仓的位置信息，并提供给所述上位机。
[0011]优选的，上述的视觉定位系统在获取所述电动汽车的坐标信息之后，还包括:
[0012]依据所述电动汽车的坐标信息以及所述第一图像信息，获得所述电动汽车的车轮的坐标信息，以缩小对所述电动汽车上的电池的检索区域。
[0013]优选的,上述的视觉定位系统还包括:第一补光灯和第二补光灯；
[0014]所述第一补光灯设置在所述第一视觉传感器上；
[0015]所述第二补光灯设置在所述第二视觉传感器上。
[0016]优选的，所述视觉控制主机还用于，当换电区域的光源的强度低于预设值时，控制所述第一补光灯和所述第二补光灯点亮。
[0017]优选的，所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器的视觉不小于90。。
[0018]优选的，所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器安装于距离地面预设距离处，以保证所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器能够获得所述换电区域的电动汽车的整车图像信息。
[0019]由以上本申请实施例提供的技术方案可见，所述视觉定位系统通过设置在换电区域的第一视觉传感器和第二视觉传感器获取电动汽车的图像信息，从而由视觉控制主机确定出电动汽车的位置信息，并提供给上位机，通过上位机下发至机器人，以便于机器人为电动汽车更换电池。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本申请实施例一种视觉定位系统的结构示意图；
[0022]图2为本申请实施例示出的视觉传感器的安装位置示意图。
【具体实施方式】
[0023]本申请实施例提供一种视觉定位系统，应用于电动汽车电池更换系统，所述电动汽车电池更换系统包括上位机和机器人，本申请的是具体定位系统包括:第一视觉传感器、第二视觉传感器和视觉控制主机；利用双目立体视觉定位技术，通过第一视觉传感器和第二视觉传感器同时获取换电区域的图像信息，双目立体视觉定位技术是基于视差原理，从两幅或多幅图像中快速重建出场景的三维信息，从而实现空间定位及测量等功能。
[0024]所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别设置在换电区域的两侧，获取所述换电区域的图像信息；
[0025]所述视觉控制主机，用于依据接收到的来自所述上位机的控制指令，控制所述视觉传感器的工作状态，并依据接收来自所述视觉传感器获得的图形信息获得所述换电区域内的待换电池的电动汽车的位置信息，所述位置信息包括电动汽车的坐标信息、电动汽车的电池仓的坐标信息、电动汽车的电池的坐标信息及电动汽车的空电池仓的坐标信息。
[0026]通过第一视觉传感器和第二视觉传感器获取电动汽车的图像信息，进而由视觉控制主机依据所述图像信息获得电动汽车的位置信息，并提供给上位机，进而由上位机提供给机器人，机器人依据所述电动汽车的位置信息为电动汽车更换电池，本申请的视觉定位系统实现了对电动汽车的自动定位，从而为电动汽车的电池更换系统提供了可实施条件。
[0027]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0028]请参见图1，示出了本申请实施例一种视觉定位系统的结构示意图，所述视觉定位系统应用于电动汽车电池更换系统，所述电动汽车电池更换系统包括上位机和机器人。所述视觉定位系统包括:第一视觉传感器1、第二视觉传感器2和视觉控制主机3 ；
[0029]第一视觉传感器1和第二视觉传感器2分别安装在换电区域的两侧，具体的，第一视觉传感器1和第二视觉传感器2的安装位置能够确保所述换电区域落在第一视觉传感器1和第二视觉传感器2的视场内。
[0030]其中，第一视觉传感器1和第二视觉传感器2的视角不小于90。，镜头焦距可以选择14皿广角镜头，且第一视觉传感器1和第二视觉传感器2具有防水、防尘和防潮的作用。
[0031]结合图2，示出了视觉传感器的安装位置示意图，如图2所示，第一视觉传感器1安装在换电区域的长度方向的一侧，且第一传感器的光轴与所述换电区域的长边成预设角度，从而保证换电区域的整条长边落在第一视觉传感器的视场内；
[0032]第二视觉传感器2安装在换电区域的另一长边的一侧，且第二传感器的光轴与所述换电区域的长边成预设角度，从而保证换电区域的整条长边落在第二视觉传感器的视场内。
[0033]两个视觉传感器安装于距离地面预设距离处，所述预设距离可以依据换电区域的具体环境来确定，比如，本申请中的所述预设距离可以是25(3！！！。
[0034]视觉传感器是视觉定位系统的原始信号源，视觉传感器的好坏及其产生图像的质量将直接影响整个视觉定位系统的性能，依据换电现场的实际情况，选择的视觉传感器建议满足以下要求:分辨率不低于1200万像素；双目采样同步触发精度不高于0.02秒。
[0035]安装好视觉定位系统后，对视觉定位系统进行自身标定，并与电动汽车电池更换系统中的换电设备(中转平台、机器人)进行标定，以统一坐标系，标定结果作为视觉定位系统的初始值，定期对标定误差进行智能化监测与修正，确保标定结果的准确有效性。
[0036]所述视觉定位系统通过比较分别由第一视觉传感器和第二视觉传感器获得的两张图像的采样时间，曝光强度等参数判断图像是否同步采样，若两张图像不是同步获得的，则在预设时间后重新自动获取换电区域的图像信息；对图像进行分析即三维重建，获得车身停放姿势信息，然后，视觉定位系统依据当前车辆的车型参数，判断换电区域内是否存在影响识别的障碍物，如果有，则向上位机返回异常值，进行清场提示；采用双目视觉定位技术能够适应雨天地面积水等情况，排除车辆镜像对识别的影响。
[0037]视觉控制主机3利用内部的视觉控制软件对输入的图像数据的预处理、三维重建、立体识别及测量等工作，然后，通过一定的运算得到结果，该结果可能是？八33作八11信号、坐标位置、旋转角度等位置信息，其中，？八33信号表明电池仓门可以打开且满足更换条件之一 ；？八11信号表明电池仓门可能未打开或者未达到更换条件。其中更换条件包括:电池仓门打开以及电动汽车的电池为标准电池。标准电池是国家规定的电动汽车可用的都会规定其可用的标准配置的电池。
[0038]为获得更佳的实时性，通常都需要选择较高频率的多核⑶匕同时，为了减少工业现场电磁、振动、灰尘、温度等的干扰，视觉控制主机选择工业级的电脑实现。
[0039]当电动汽车进入换电区域后，用户开启车载电池仓门，工作人员通过视觉定位系统获取的换电区域的图像信息确认换电区域无障碍物、车上无人员、人员都离开换电区域后，启动换电流程，此时，视觉控制主机3接收上位机下发的车辆定位请求，通过第一视觉传感器和第二视觉传感器获取该换电区域图像信息，依据所述图像信息获取电动汽车的位置信息，所述位置信息包括电动汽车的车身坐标信息、电动汽车的电池仓的坐标信息、电动汽车的电池的坐标信息及电动汽车的空电池仓的坐标信息。
[0040]具体实施时，视觉控制主机3接收到上位机下发的车辆定位请求时，触发第一视觉传感器和第二视觉传感器同时对换电区域进行采样，获得第一图像信息，对第一图像信息中的电动汽车进行三维重建，获得电动汽车的坐标信息；然后，依据接收到的来自上位机的电动汽车的车型信息，检索所述电动汽车对应的第一图像信息得到电动汽车的电池所在位置，再依据所述电动汽车的坐标信息，得到所述电池的坐标信息并提供给上位机；上位机将电池的坐标信息提供给机器人，由机器人取出电动汽车中的空电池。
[0041]优选的，在确定电池的坐标信息之前，还可以包括依据死安东汽车的坐标信息及所述第一图像信息，获得电动汽车的车轮的坐标信息，然后在两个车轮之间的区域检索电池的所在位置，从而缩小对电动汽车的电池的检索区域。
[0042]机器人取出电动汽车的电池后，上位机接收到机器人的取电池动作完成的反馈信息后，向视觉控制主机下发电池仓定位请求，此时，第一视觉传感器和第二视觉传感器同时对换电区域进行采样得到第二图像信息，对所述第二图像信息进行分析得到电动汽车的电池仓的坐标信息及旋转信息，并提供给上位机，上位机将电池仓的坐标信息及旋转信息提供给机器人，由机器人将满电池装进电池仓中。
[0043]上述的视觉定位系统通过第一视觉传感器、第二视觉传感器和视觉控制主机实现了对电动汽车及电动汽车上的电池仓及电池的定位，为电动汽车电池更换系统实现自动更换电池提供了可实施条件。
[0044]优选的，上述的视觉定位系统还包括第一补光灯4和第二补光灯5，其中，第一补光灯4设置在第一视觉传感器1上，第二补光灯5设置在第二视觉传感器2上。
[0045]当换电区域的光源强度不足，无法使视觉传感器正常成像或成像噪点较多时，需要利用第一补光灯4和第二补光灯5对换电区域提供辅助光线，从而使视觉传感器得到画面清晰的图像。
[0046]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0047]以上所述仅是本申请的【具体实施方式】，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
【权利要求】
1.一种视觉定位系统，应用于电动汽车电池更换系统，所述电动汽车电池更换系统包括上位机和机器人，其特征在于，包括:第一视觉传感器、第二视觉传感器和视觉控制主机； 所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别设置在换电区域的两侧，获取所述换电区域的图像信息； 所述视觉控制主机，用于依据接收到的来自所述上位机的控制指令，控制所述视觉传感器的工作状态，并依据接收来自所述视觉传感器获得的图形信息获得所述换电区域内的待换电池的电动汽车的位置信息，所述位置信息包括电动汽车的坐标信息、电动汽车的电池仓的坐标信息、电动汽车的电池的坐标信息及电动汽车的空电池仓的坐标信息。
2.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其特征在于，所述视觉控制主机具体用于，当接收到来自上位机的车辆定位请求时，通过第一视觉传感器和第二视觉传感器获取所述换电区域的图像信息，并依据所述图像信息获得所述车辆的位置信息并提供给所述上位机。
3.根据权利要求2所述的视觉定位系统，其特征在于，所述视觉控制主机具体用于，当接收到来自上位机的车辆定位请求时，控制所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器同时采样获得所述电动汽车的第一图像信息，对所述电动汽车进行三维重建，获得所述电动汽车的坐标信息； 接收来自上位机的所述电动汽车的车型信息，检索所述电动汽车的第一图像信息得到所述电动汽车的电池的所在位置，并依据所述电动汽车的坐标信息，获得坐标信息确定电池的位置信息，提供给所述上位机； 接收来自上位机的电池仓定位请求，控制所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器同时获取所述电动汽车的第二图像信息，依据所述第二图像信息获取所述电动汽车的电池仓的位置信息，并提供给所述上位机。
4.根据权利要求3所述的视觉定位系统，其特征在于，在获取所述电动汽车的坐标信息之后，还包括: 依据所述电动汽车的坐标信息以及所述第一图像信息，获得所述电动汽车的车轮的坐标信息，以缩小对所述电动汽车上的电池的检索区域。
5.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其特征在于，还包括:第一补光灯和第二补光灯； 所述第一补光灯设置在所述第一视觉传感器上； 所述第二补光灯设置在所述第二视觉传感器上。
6.根据权利要求5所述的视觉定位系统，其特征在于，所述视觉控制主机还用于，当换电区域的光源的强度低于预设值时，控制所述第一补光灯和所述第二补光灯点亮。
7.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其特征在于，所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器的视觉不小于90°。
8.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其特征在于，所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器安装于距离地面预设距离处，以保证所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器能够获得所述换电区域的电动汽车的整车图像信息。
【文档编号】B60L11/18GK104417382SQ201310389502
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】郑正仙, 张帆, 林晓斌, 杨晓东, 祝科峰 申请人:国家电网公司, 国网浙江省电力公司杭州供电公司, 杭州大有科技发展有限公司