一种新型agv视觉导航控制方法
【专利说明】
1.
技术领域
[0001]本发明涉及一种新型AGV(自动导航车)控制方法，针对目前市场上AGV导航方式单一且柔性不高、成本较为昂贵等问题，设计了一种基于视觉的AGV导航控制方法。
2.
【背景技术】
[0002]对于现代自动化生产来说，实现零配件、原料的自动搬运是必不可缺的。相对于传统的人工运货方式，一种新型物流搬运方式，即AGV无人搬运导航车，基本可以不通过人工的操作就能实现货物的搬运、装卸，同时组成系统之后，在后台服务器上也可以进行相关的规划、指挥等操作。
[0003]但是目前市场上的AGV产品都是采用磁导引、电磁导引或者是激光导引的方式，这些导引方式都存在柔性不高的问题，例如磁导引的导引方式需要在地表下铺设磁条，如需更改路线的话就比较麻烦，其次目前市场上的AGV产品缺乏无线组网控制功能，大都功能单一，路线简单，为此就需要针对当前的AGV产品设计一种新型的导航控制方式。
3.
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是提供一种实用性高、功能性强的AGV自动导航控制方法，为了克服上述AGV导航方式的导引柔性不高，缺乏监控规划等问题，本发明采用如下技术方案。
[0005]该控制方法主要包括有AGV的道路识别模块、视频监控模块、定位模块、运动控制模块以及路径规划模块。
[0006]所述的AGV道路识别模块主要包括有图像获取、图像预处理以及信息提取这三个部分。图像获取采用的是基于OpenCV的获取方法；图像预处理包括图像增强、图像灰度化、图像滤波、图像分割以及图像定标；信息提取是指通过图像处理获取AGV车体与路径导引线之间的参数，包括位置偏差和方向偏差。
[0007]所述的视频监控模块包括视频采集模块和视频传输模块，视频采集模块是AGV小车视频采集装置的重要部分，其运用VFW技术来采集视频；视频传输模块采用的是局域网实时传输的服务器/客户机模式，主要包括视频帧的组建、发送以及视频帧的接收。
[0008]所述的定位模块主要是通过在路径周边安装的RFID电子标签，电子标签中存储有路况信息，可以实现AGV在工作环境中的定位，同时后台管理系统可以及时地获取到相关的位置信息、工位信息、速度信息等，进而对AGV进行管理。
[0009]所述的运动控制模块是将道路识别模块所得到的位置信息及方向偏差进行模糊控制，从而控制小车的行走。
[0010]所述的路径规划模块是通过改进型A*最短路径算法实现的，可以计算出AGV与目标之间的最短路径，实时地进行更改路径。
[0011]本发明的有益效果在于:可以实现多岔路的视觉导航、视频监控、路径规划、无线定位等功能，具有性价比高、适应性强等优点。4.
【附图说明】
[0012]图1AGV控制方法组成框图
[0013]图2道路识别模块的组成框图
[0014]图3道路识别模块的图像预处理流程图
[0015]图4岔路识别选择示意图
[0016]图5偏差信息与导引线关系示意图
[0017]图6运动控制框图
[0018]图7模糊控制程序示意图
[0019]图8视频监控实现框图
[0020]图9无线定位示意图[0021 ]图10路径规划程序示意图
5.
【具体实施方式】
[0022]为进一步阐述本发明达到预定目的所采取的技术方法及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的一种新型AGV视觉导航控制方法的【具体实施方式】及其功效，详细说明如下。
[0023]如图1所示，为本发明的一种新型AGVS视觉导航控制方法的组成框图，该视觉导航方法通过识别道路的标志线并将其偏差、方向信息作为控制模块的输入进而控制AGV小车的前进与后退，其包括:用于道路标志线识别的道路识别模块、上位机视频监控模块、利用RFID的AGV小车定位的定位模块、控制小车运行的运动控制模块以及路径规划模块。
[0024]具体地，本发明中的道路识别模块主要是通过车前摄像头摄取的图像信息，然后对其进行图像处理，如图2所示主要包括三个部分:图像获取、图像预处理和信息提取。
[0025]如图3所示是图像预处理的过程，主要包括图像增强(灰度变换直方图增强)、图像灰度化、图像滤波(中值滤波)、图像分割(大津法自适应分割)以及图像定标。信息提取的方法主要包括有扫描法和断线拟合法。扫描法主要针对的是连续导引线，通过像素点的扫描获取导引线的中心线方程，从而提取信息。断线拟合法主要针对的是间断的导引线，通过计算出每个路段的中心点进行拟合，从而获取相应的直线方程。
[0026]如图4所示，图像处理还需要实现对道路断续及岔道进行识别与选择，采用的是根据灰度变换差值计算出导引线数量，然后根据相应的路径参数来标示出所选择的导引线，图像中用绿色的点来标示出所选择的导引线，可以实现两岔和三岔这两种情况。
[0027]如图5所示，通过图像处理得到导引线识别图像求得所需要的参数，即导引线相对于车体的角度偏差和距离偏差。在本发明中，由于AGV的结构是差速模式，运动控制模块以导引线偏差和角度信息为输入，轮速差为输出，控制AGV的运动。
[0028]如图6所示，本发明中控制所采用的方法为模糊控制方法，具体实现方法以摄像头采集的信息作为反馈，从而构成闭环控制。如图7所示为具体的实现方法，通过在程序中采用查询的方法来获取相应的模糊控制输出值。
[0029]如图8所示，本发明中的视频监控模块主要监控AGV的信息及AGV周围环境信息，便于后台管理室的工作人员对AGV进行监控。该模块包括视频采集模块和视频传输模块，视频采集模块是AGV小车视频采集装置的重要部分，其运用VFW采集视频；对采集的视频只取一帧并进行编码处理及存储操作。视频传输模块采用的是局域网实时传输的服务器/客户机模式，主要包括视频帧的组建及发送和视频帧的接收。
[0030]如图9所示，本发明中的无线定位模块是通过RFID读写器读取地面的RFID电子标签信息，获取到AGV小车的位置信息、工位信息、速度信息。通过无线传输模块将AGV的相关信息传送给后台的服务器，在服务器上统一显示及交由人工进行监控和处理。
[0031]如图10所示，当确定了两个节点之后，调用算法就可以实现距离的计算，具体的路径由粉红色标识出，这是基于全局的路径规划。这个路径规划是实时的，随时可以进行更改。在程序上设置了一个数据库，每一个工位的坐标都存储在数据库中，便于修改，在后台服务器上只要选择了相关AGV的编号以及始末工位，通过相应的算法就能够计算出最短的路径。其中在路径规划中所采用的方法为基于归一化模型的A*算法，其核心思想是计算初始节点经由关联节点到最后的目标节点之间的距离和角度，通过对这两个参数进行归一化处理之后作为评价值，然后根据评价值的大小完成两点之间的最短路径规划。
【主权项】
1.一种新型AGV导航控制方法可以使AGV实现多岔路的视觉导航、视频监控、路径规划、无线定位等功能，其特征在于，包括:AGV的道路识别模块、运动控制模块、视频监控模块、定位模块、路径规划模块。
2.根据权利要求1所述的新型AGV导航控制方法，其特征在于:AGV的道路识别模块主要是将摄像头所获得的道路标示线进行处理、识别，包括岔道、弯道，从而获取AGV车体与路径导引线之间的参数，包括位置偏差和方向偏差。
3.根据权利要求1所述的新型AGV导航控制方法，其特征在于:运动控制模块是将道路识别模块所得到的位置信息及方向偏差进行模糊控制，从而控制小车的行走。
4.根据权利要求1所述的新型AGV导航控制方法，其特征在于:视频监控模块主要是AGV周围环境及AGV所处位置信息在后台服务器上显示，其包括视频采集模块和视频传输丰旲块。
5.根据权利要求4所述的新型AGV导航控制方法，其特征在于:视频采集模块是AGV小车视频采集装置的重要部分，其运用VFW采集视频；对采集的视频只取一帧并进行编码处理及存储操作。
6.根据权利要求4所述的新型AGV导航控制方法，其特征在于:视频传输模块采用的是局域网实时传输的服务器/客户机模式，主要包括视频帧的组建及发送和视频帧的接收。
7.根据权利要求1所述的新型AGV导航控制方法，其特征在于:定位模块主要是通过在路径周边安装RFID电子标签，获取到相关的位置信息、工位信息、速度信息等，进而对AGV进行管理。
8.根据权利要求1所述的新型AGV导航控制方法，其特征在于:路径规划模块是采用基于归一化模型的A*算法来实现AGV的最短路径规划功能，可以实现AGV与目标之间的最短路径选择。
【专利摘要】本发明提出了一种新型AGV导航控制方法，它采用道路识别模块识别出岔道、弯道等标志线，从而获取AGV车体与路径导引线之间的参数，包括位置偏差和方向偏差；运用运动控制模块将所得位置、方向偏差进行模糊控制，从而控制AGV的运动；采用无线定位模块获取AGV当前的位置信息并显示；采用视频监控模块对AGV周围环境及自身信息的监控；采用路径规划模块实现AGV与目标之间最短路径的规划，并能够实时与后台进行通信，从而实现多岔路的视觉导航、视频监控、路径规划、无线定位等功能，具有性价比高、适应性强等优点。
【IPC分类】G05D1-02
【公开号】CN104635735
【申请号】CN201410767757
【发明人】林砺宗, 黄超, 陈建峰, 韩帅, 林立, 张 浩, 李晓
【申请人】上海好创机电工程有限公司, 林砺宗
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月3日