一种基于rfid和视觉的信息融合定位系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于RFID和视觉的信息融合定位系统，本系统在执行仓储运载任务时，通过移动机器人底部安装的摄像头获取路径信息，通过机器人底部RFID射频器获取关键点信息，对图像进行基于颜色的分割，将颜色的空间从RGB转换到YCbCr颜色空间，对其中的红色色度分量进行阈值分割；处理器根据分割后的图像和RFID读写器读取的定位信号，校验机器人的运行路径是否准确，对移动机器人进行导航和运动控制，实现移动机器人准确快速稳定的自主导航，不迷失方向，不与其它障碍物相碰，最终顺利到达目的地。
【专利说明】一种基于RFID和视觉的信息融合定位系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于RFID和视觉的信息融合定位系统。
【背景技术】
[0002]智能仓储系统特点是仓库内物流运输无需或仅需要少部分人力操作，多数运输操 作由机器人来完成，从而使得机器人在智能仓储系统中起到了物流转移衔接的作用；机器 人在执行货物运送的过程中如何准确识别路径并定位关键路径点成为关键技术。
[0003]目前普遍使用的方法有磁导航、激光导航、视觉导航等，但准确性、稳定性、无偏 差、实时性等问题仍然亟待解决。但是，有磁导航是地面测量安装复杂，工作量大，灵活度和 精确度低，无法满足复杂路径的需求；激光导航不需要引到路线，但是需要较为空旷的路径 实现导航，对于仓储系统中物体的遮挡将会影响导航精度；视觉导航操作较为简单，但是对 于位置的精确定位较为困难。
[0004] 根据现代智能仓储系统对移动机器人运行准确性和高效性的技术要求，融合多种 传感信息实现路径导航和定位是必要的。 实用新型内容
[0005] 本实用新型为了解决上述问题，提出了一种基于RFID和视觉的信息融合定位系 统，本系统在执行仓储运载任务时，通过移动机器人底部安装的摄像头获取路径信息，通过 机器人底部RFID射频器获取关键点信息，实现移动机器人准确快速稳定的自主导航，不迷 失方向，不与其它障碍物相碰，最终顺利到达目的地。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0007] -种基于RFID和视觉的信息融合定位系统，包括RFID定位单元、CMOS图像采集 单元和信息处理单元；
[0008] 所述RFID定位单元，包括RFID读写器、RFID标签；其中，RFID标签依次设置于路 径关键点处，RFID读写器设置于移动机器人的底部，采集RFID标签的信息，校验机器人的 运行路径；
[0009] 所述CMOS图像采集单元，包括CMOS摄像头和照明电路，所述CMOS摄像头，固定于 移动机器人的底部中端，采集地面上设置的路径标志线，所述照明电路设置于CMOS摄像头 周围；
[0010] 所述信息处理单元，包括控制器、处理器和串口通信接口，所述控制器接收CMOS 摄像头采集的路径标志线视频信息，将其滤波、消除污点后传输给处理器，处理器通过串口 通信接口连接RFID读写器，获得定位信号。
[0011] 所述CMOS摄像头安装在移动机器人的底部中间，RFID读写器安装在紧贴摄像头 的位置。
[0012] 所述RFID标签为无源被动式标签。
[0013] 所述处理器为DSP处理器。
[0014] 本实用新型的有益效果为：
[0015] (1)通过移动机器人底部安装的摄像头获取路径信息，通过机器人底部RFID射频 器获取关键点信息，实现移动机器人准确快速稳定的自主导航，不迷失方向，不与其它障碍 物相碰，最终顺利到达目的地；
[0016] (2)通过RFID和视觉的信息融合方式很好的完成了路径导航和定位功能，更好的 避免了移动机器人运行速度过快造成的信息丢失问题，使得系统有效高效运行；
[0017] (3)实现仓储系统机器人快速获得路径信息并迅速做出规定路径移动的功能，使 得移动过程中机器人准确、稳定、快速完成仓储任务，促进智能仓储系统的有效进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型的仓储系统路径和关键点规划示意图；
[0019] 图2为设备安装图；
[0020] 图3为本实用新型的系统电气连接图；
[0021] 图4为本实用新型的导航流程图。
[0022] 其中：1.CMOS摄像头，2.摄像头照明电路，3.RFID读写器，4.机器人主动轮，5.机 器人支撑轮。
【具体实施方式】：
[0023] 下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0024] 如图1所示，该基于RFID和视觉的信息融合定位系统实际测试仓库设置：测试仓 库地面铺设20mm宽的红色路径标志线，并在路径线每隔2m安装一个RFID标签，本系统采 用无源被动式标签。
[0025] 如图2、图3所示，该基于RFID和视觉的信息融合定位系统的硬件结构包括：RFID 定位单元、CMOS图像采集单元和信息处理单元。RFID定位单元包括RFID读写器2、RFID标 签；CMOS图像采集单元包括CMOS摄像头1和照明电路2 ;信息处理单元包括DM642处理芯 片、串口通信接口和DSP核心处理芯片。
[0026] 在该实用新型系统中，CMOS图像采集单元和RFID定位单元都固定在移动运载机 器人的底部，与地面保持一定距离，CMOS摄像头在底部中间，RFID读写器安装在紧贴摄像 头前方的位置。CMOS图像采集单元通过CMOS摄像头采集路径标志线，经过处理导航机器人 沿着路径线运行；RFID定位单元通过安装在机器人底部的读写器获得在路径线路中的关 键点信息，用于校验机器人的运行路径是否准确。用RFID采集关键点的定位来校验视觉信 息导航，从而使得运行更加准确，有效防止机器人偏离轨迹之后迷失方向。
[0027] 机器人底部设有机器人主动轮4和机器人支撑轮5。
[0028] 如图4所示，本实用新型RFID标签定位算法采用基于信号强度的LANDMARC算法： 计算标签与阅读器的欧式距离达到一定阈值判定定位。
[0029] 该基于RFID和视觉的信息融合定位系统实际测试实施过程：
[0030] 当移动机器人接收到出入库任务指令时，移动机器人从待命区进入路径区，底部 的RFID读写器读取到起始点处的RFID标签信息，通过RFID读写器的天线上传到RFID串 口并由DSP处理器处理信息获得定位信号。
[0031] 移动机器人通过CMOS图像采集单元获得路径标线图像，为了避免外界光线变化 对图像采集效果的影响，本系统在摄像头周围加入辅助照明电路，使得CMOS采集到的图像 更加清晰。
[0032] CMOS采集到的视频图像通过视频端子上传到DM642控制器，DM642通过对图像进 行预处理，包括滤波、平滑、增强，消除图像中污点、障碍物等无关的信息，恢复有用的路径 颜色信息，增强颜色信息的可检测性和最大限度地简化数据。然后对图像进行基于颜色的 分割。
[0033] 本实用新型不同于一般图像处理方式采用直方图法获得颜色信息直方图，提取出 感兴趣颜色的区域，而是将颜色空间从RGB转换到YCbCr空间。YCbCr不是一种绝对色彩空 间，是YUV压缩和偏移的版本，其中Y是指亮度分量，Cb指蓝色色度分量，而Cr指红色色度 分量。人的肉眼对视频的Y分量更敏感，因此在通过对色度分量进行子采样来减少色度分 量后，肉眼将察觉不到的图像质量的变化。
[0034] RGB空间转换为YCbCr空间的转换公式如下：
[0035]
【权利要求】
1. 一种基于RFID和视觉的信息融合定位系统，其特征是：包括RFID定位单元、CMOS图 像采集单元和信息处理单元； 所述RFID定位单元，包括RFID读写器、RFID标签；其中，RFID标签依次设置于路径关 键点处，RFID读写器设置于移动机器人的底部，采集RFID标签的信息，校验机器人的运行 路径； 所述CMOS图像采集单元，包括CMOS摄像头和照明电路，所述CMOS摄像头，固定于移 动机器人的底部中端，采集地面上设置的路径标志线，所述照明电路设置于CMOS摄像头周 围； 所述信息处理单元，包括控制器、处理器和串口通信接口，所述控制器接收CMOS摄像 头采集的路径标志线视频信息，将其滤波、消除污点后传输给处理器，处理器通过串口通信 接口连接RFID读写器，获得定位信号。
2. 如权利要求1所述的基于RFID和视觉的信息融合定位系统，其特征是：所述CMOS摄 像头安装在移动机器人的底部中间，RFID读写器安装在紧贴摄像头的位置。
3. 如权利要求1所述的基于RFID和视觉的信息融合定位系统，其特征是：所述RFID标 签为无源被动式标签。
【文档编号】G05D1/02GK204256521SQ201420785995
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】宋锐, 荣学文, 马昕, 李贻斌, 钟声 申请人:山东大学