一种自适应agv视觉导航视线调整装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于物流装备技术领域，具体涉及一种自适应AGV视觉导航视线调整 装置。
【背景技术】
[0002] AGV是一种按设定的线路或设定的地图，在物流调度系统或人工指令的控制下，自 动行驶或者自动牵引物料箱，完成物料转运与装卸的无人驾驶物料输送车辆。视觉导引由 于信息量大，能够在复杂环境中很好地实现线路跟踪与导航控制，此外，还同时具备有建设 使用成本低，引导线条的设置与维护简单等突出优点，是AGV基础理论研宄与应用开发的 主要领域之一。
[0003] 现有的视觉导引方案均采用固定安装的摄像头观察AGV导引线路，安装角度大都 选择为垂直地面，获取无透视效应的视频画面，达到提高视觉定位精度的目的。对于高速 AGV而言，在AGV车体运行速度较高的情形下，由于摄像头视频帧率通常固定为25帧/秒 或30帧/秒，帧间画面的位移量有可能会超过视频画面的视野范围，使得机器视觉完全失 效；因此，为保证机器视觉工作的有效性，必须依照AGV车体的运行速度对摄像头视线进行 实时的调整，扩大或者缩小视频画面视野的大小；相应地，摄像头的安装形式也不应仅仅是 垂直于地面而是倾斜向前，可调整角度。
[0004] 中国专利申请公开号CN1438138A，公开日2003年8月27日，实用新型创造的名称 为"自动引导车的视觉引导方法及其自动引导电动车"，该申请案公开了一种摄取地面运行 路径标线、工位地址编码标识符和运行状态控制标识符的处理方法与电动车设计方案。其 不足之处在于单一的摄像头垂直向下安装于AGV车体内部，摄像头视野受车身宽度限制， 只能看到AGV车体覆盖的局部小区域。
[0005] 中国专利申请公布号CN102997910A，公布日2013年3月27日，实用新型创造的名 称为"一种基于地面路标的定位导引系统及方法"，该申请案利用遮光罩与相应照明设备消 除光源污染，视觉传感器垂直向下贴近地面安装。其不足之处在于摄像头安装距离过低，视 野狭窄导致信息量过低，抗线条污损能力比较有限。
[0006] 中国专利申请公布号CN103529838A，公布日2014年1月22日，实用新型创造的名 称为"自动导引车的多目视觉导引驱动装置及其协同标定方法"，该申请案公开了一种多个 摄像头检测导引线条偏角与位移偏置的装置与方法。每个摄像头均位于AGV车体内部，摄 像头周边布置独立光源照明，垂直向下紧盯地面导引线条。
[0007] 中国专利授权号CN102346483B，授权公告日2012年11月28日，实用新型创造的 名称为"基于无源RFID和辅助视觉的AGV运行控制方法"，该授权在停车点、转弯点等特定 位置上布置LED或数码管以显示控制指令，AGV车体侧面安装的CCD相机观察道路两侧LED 或数码屏上的图形标记，提供控制指令的图像。
[0008] 中国专利申请号CN102608998A，申请公布日2012年7月25日，实用新型创造的名 称为"嵌入式系统的视觉导引AGV系统及方法"，该申请案同时采用一只前视摄像头与一只 垂直向下的摄像头，前视摄像头采集远景图像，垂直摄像头用于二次精确定位。前视摄像头 与地面呈一定角度倾斜安装，预测即将拐弯、停车、定位前的减速等；垂直摄像头采集正在 行走的路径信息，完成线迹跟踪任务。其中前视摄像头的安装高度与地面夹角由小车的最 大运行速度有关，视野最远点为最大运行速度的1~1.2倍。其不足之处在于，前视摄像头 与垂直摄像头的安装角度均为固定角度，且未能提供安装高度、地面夹角与小车最大运行 速度之间的具体关系；AGV车体最大运行速度与视野最远点距离之间的量纲不同，时间单 位不清，难以明确视野远点距离AGV车体的具体大小，随意性大；关键性的不足之处也是在 于，垂直摄像头贴近于地面，只具有较小的视野，仅能盯住很小一部分的线条局部，损失大 量环境信息，难以适应各种现场局部污染，例如脚印、油污、破损等等。
[0009] 综上所述，现有的AGV视觉导航方案存在着明显的弱点：1、摄像头的安装方案以 垂直向下安装为主，摄像头视野狭小，仅限于遮光罩或AGV车体内部很小的区域，难以适应 AGV高速运行；2、倾斜安装的摄像头也以固定安装形式为主，缺少安装角度与AGV车体运行 速度、导航定位控制精度、视野范围等的具体关系表达式；线迹跟踪主要依靠垂直摄像头完 成；3、倾斜安装的摄像头仅用于预测前方道路状况，并不直接与线迹跟踪任务发生联系。 【实用新型内容】
[0010] 本实用新型目的之一在于提供一种自适应AGV视觉导航视线调整装置，本实用新 型克服了现有技术中摄像头视野狭小，摄像头角度无法调整的缺点。
[0011] 本实用新型提供的一种自适应AGV视觉导航视线调整装置，包括摄像头、旋转支 架、舵机、支撑架、AGV车体和车轮，所述支撑架紧固于AGV车体之上，舵机固定于支撑架上， 舵机与旋转支架固定连接，摄像头固定于旋转支架上，所述摄像头位于AGV车体前部中轴 线上，摄像头通过舵机的带动可调整视线档位角度，通过控制车轮的转角来调整AGV车体 转向。
[0012] 进一步的，所述摄像头的视线档位角度包括30°、45°、60°和75°。
[0013] 进一步的，所述摄像头的左右可视角为30°。
[0014] 本实用新型的有益效果在于，本实用新型可根据AGV车体的速度自动调整摄像头 的视线角度，摄像头视野开阔，导航定位控制精确，从而能够提高工作效率。
【附图说明】
[0015] 图1所示为本实用新型一种自适应AGV视觉导航视线调整装置结构示意图。
[0016] 图2所示为本实用新型一种自适应AGV视觉导航视线调整线迹跟踪方法流程图。
[0017] 图3所示为本实用新型一种自适应AGV视觉导航视线调整线迹跟踪方法中各项参 数示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下文将结合具体实施例详细描述本实用新型。应当注意的是，下述实施例中描述 的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更 好的技术效果。
[0019] 如图1所示，本实用新型提供的一种自适应AGV视觉导航视线调整装置，包括摄像 头1、旋转支架2、舵机3、支撑架4、AGV车体5和车轮，所述支撑架4紧固于AGV车体5之 上，舵机3固定于支撑架4上，舵机3与旋转支架2固定连接，摄像头1固定于旋转支架2 上，所述摄像头1位于AGV车体5前部中轴线7上，摄像头1通过舵机3的带动可调整视线 档位角度0，通过控制车轮的转角来调整AGV车体5转向。
[0020] 本装置视线的调整通过调整前视摄像头1档位角度0完成，与AGV车体5的当前 运动速度有关。当运动速度较低时，选择较小的视线档位角度0获得更高的位置精度；当 运动速度较高时，选择较大的视线档位角度0获得更大的视野幅面，保证AGV车体5线迹 跟踪运动精度。
[0021] 摄像头1设定若干档位角度0，典型档位角度0有4个档位，分别为30°、45°、 60° 和 75°。
[0022] 如图1-3所示，自适应AGV视觉导航视线调整装置的线迹跟踪方法，包括如下步 骤：
[0023] 步骤S1 :置画面帧序号i= 1，接受AGV任务调度指令以指令速度向前行进，设置 车轮转角调整增量初值=0.9°。
[0024] 步骤S2 :依据当前AGV车体5实际运行速度v的反馈数据，调整摄像头1档位角 度0，计算当前角度下前方地面导引线条8的辅助参数K、/3:'其中摄像头1档位角度0为 摄像头视线与铅垂线夹角。
[0025] 考虑到0角度较大时，地面道路将仅会占据下半个画面，地平线以上无意义画面 占据上半个画面，取导引线条8在相邻两帧连续视频画面中的横向或纵向像素位置变化， 不得超过视频像素下半幅面的4，优选值为^，保证在连续的两帧视频画面中，AGV车体5 相对于导引线条8的位置变化量没有可能超出视频的幅面大小，总能被正确地捕获。根据 hn 当前AGV车体5运行速度v的大小，通过舵机3调整摄像头1的档位角度0，使得5不小 T 于vT，其中/7_；；为视频画面下半幅面高度对应的地面道路长度，T为获取1帧图片的时间。
[0026] 摄像头1档位角度0的调整会使得透视效应引起的导引线条8压缩与其他画面 畸变处于动态变化过程之中，因此传统的图像标定技术将失效。必须也只能完全在视频画 面空间中，依照导引线条8本身作为参照进行AGV线迹跟踪控制。
[0027] 对视频画面进行灰度直方图增强，采用拉普拉斯算子提取导引线条8的两个边 缘，利用直线霍夫变换计算得到视频画面中代表导引线条左右两个边缘的直线段起点与指 向角度，取两条边缘直线的中分线9作为导引线条8的矢量标记。
[0028] 视频画面中央像素行与底部像素行之间的地面垂直间距为
【主权项】
1. 一种自适应AGV视觉导航视线调整装置，其特征在于，包括摄像头、旋转支架、舵机、 支撑架、AGV车体和车轮，所述支撑架紧固于所述AGV车体之上，所述舵机固定于所述支撑 架上，所述舵机与所述旋转支架固定连接，所述摄像头固定于所述旋转支架上，所述摄像头 位于所述AGV车体前部中轴线上，所述摄像头通过所述舵机的带动，可调整视线档位角度， 通过控制所述车轮的转角来调整所述AGV车体转向。
2. 如权利要求1所述的一种自适应AGV视觉导航视线调整装置，其特征在于，所述摄像 头的视线档位角度包括30°、45°、60°和75°。
3. 如权利要求1所述的一种自适应AGV视觉导航视线调整装置，其特征在于，所述摄像 头的左右可视角度为30°。
【专利摘要】本实用新型提供了一种自适应AGV视觉导航视线调整装置，该装置包括摄像头、旋转支架、舵机、支撑架、AGV车体和车轮，所述支撑架紧固于AGV车体之上，舵机固定于支撑架上，舵机与旋转支架固定连接，摄像头固定于旋转支架上，所述摄像头位于AGV车体前部中轴线上，摄像头通过舵机的带动可调整视线档位角度，通过控制车轮的转角来调整车轮转向。本实用新型可根据AGV车体的速度自动调整摄像头的视线角度，摄像头视野开阔，导航定位控制精确，从而能够提高工作效率。
【IPC分类】G05D1-02
【公开号】CN204480047
【申请号】CN201520151097
【发明人】范良志, 胡家荣, 郭阳志, 范良慧, 金智超, 刘哲
【申请人】武汉纺织大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年3月17日