CN105468005A - 基于rfid和ccd小车自动导引系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于RFID和CCD物流运载车自动导引系统及其方法，采用CCD跟踪与地面环境有一定色差的导引路径，CCD采集路面信息，根据采集到的图像平均像素值自适应调整导引线与路面环境的像素差值，从而利用颜色差快速找到导引线，进而采用模糊自适应算法调整驱动无刷直流电机进行纠偏；在导引线上需求处安放RFID标签，通过车载控制器可快速定义标签功能，包括路线处理、加减速、站点处理等。特别是在站点处理中，物流运载车快速扫描到RFID标签后，减速缓行，在固定距离内CCD检测到站点停车标志位，物流运载车停止，对准站点。本发明采用RFID与CCD的结合使用，具有良好的环境适应能力和应用精度，操作上简便容易上手、成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及测量与自动控制领域，特别是一种基于RFID和CCD小车自动导引系统及其方法。
背景技术
AGV(AutomaticGuidedVehicle,自动导航小车）是一种无人操纵的自动化运输设备，能承载一定的重量在出发地和目的地之间自主运行，是自动物流系统和柔性制造系统的重要组成设备，具有良好的市场前景和应用价值。
AGV作为智能物流、物联网中的移动设备和执行设备，主要按照工厂实际需求的任务、按照任务指定的路径运行、按照制定路标进行相应的动作（如上货、下货、调头等）。目前国内外常见的AGV厂商在路标使用上功能较为单一，引导路径铺设工程量也较为复杂繁琐，成本较高，在需要快速转换时，更改起来较为费劲，不能较好的满足柔性生产的需求。
发明内容
发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种任务路径铺设简单、成本低廉，而路标标签可由车载控制器快速灵活定义的基于RFID和CCD小车自动导引系统及其方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种基于RFID和CCD小车自动导引系统及其方法，其包括RFID阅读器、CCD图像采集装置、车载控制器、两个主驱动机构和两个随动机构。采用CCD跟踪与地面环境有一定色差的导引路径，CCD采集路面信息，根据采集到的图像平均像素值自适应调整导引线与路面环境的像素差值，从而利用颜色差快速找到导引线，进而采用模糊自适应算法调整驱动无刷直流电机进行纠偏；在导引线上需求处安放RFID标签，通过车载控制器可快速定义标签功能，包括路线处理、加减速、站点处理等。特别是在站点处理中，小车快速扫描到RFID标签后，减速缓行，在固定距离内CCD检测到站点停车标志位，小车停止，对准站点。
所述CCD路径跟踪特征在于：采用CCD跟踪与地面环境有一定色差的导引路径（包括胶带、反光带），CCD采集路面信息，根据采集到的图像平均像素值自适应调整导引线与路面环境的像素差值，从而利用该像素差快速找到导引线在图像中的位置，进而计算其与车体偏差，其包括累积一定深度小车偏离导引线偏离程度和偏离趋势，融合PID和模糊算法，自适应调整PID参数，从而调整执行电机转速进行纠偏。
所述RFID标签特征在于：标签信息可分为两种，包括仅作为唯一编码标签和自带功能定义的功能标签。所述RFID标签快速定义，在车载控制器中设有标签管理界面，该界面显示标签唯一编码ID、功能定义编码、路径地图编码及其他定义，通过修改除唯一编码ID外内容可实现对RFID标签信息的快速更改。
与现有技术相比，本发明针对AGV系统中路标标签信息单一、路径铺设复杂等不足，本方法采用CCD图像识别引导路径，可采用胶带、反光带等低成本材料铺设，工作量大为简化，变更线路容易，而RFID路标标签信息采用快速定义形式，使得标签信息丰富、可扩展性强，算法处理简单可靠。
附图说明
图1为AGV主体结构俯视示意图；图2为AGV主体结构主视示意图。
其中：1为RFID阅读器；2为CCD图像采集装置；3为主驱动机构；4为车载控制器；5为随动支撑轮。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步描述：
如图1和图2所示，AGV主体简化包括RFID阅读器1、CCD图像采集装置2、主驱动机构3、车载控制器4及随动支撑轮5。其中RFID阅读器1置于车端前部以预先判断所获取站点标签信息，而紧接着CCD图像采集装置2安装一定高度以获得较合理视野，考虑车体上端会安装操作机构CCD图像采集装置2配有一定的LED可调节光源进行补光，以获得较为理想的导引线信息。而后为主驱动机构3包含两个带有减速器的直流无刷电机及其各自驱动器，在车体后端安装有两个随动支撑轮5。AGV主体控制由车载控制器4负责，包括小车循迹自动导航、声光报警、安全防护、对外交互等。
其中导引线不局限于单一胶带材料，主体要求导引线与导引线外围环境有一定的颜色差异，以便传感器识别导引线与背景环境。可采用胶带作为导引线，成本低廉，铺设简便，在工厂根据生产计划改变路线时也能快速更改。
在按工厂规划铺设好导引线后，AGV小车沿导引线运行，CCD图像采集装置2不间断对导引线进行图像采集，车载控制器4对图像采集回来的数据进行分析处理，根据当前光源强度以及图像采集到的图像像素平均值估算调整出导引线与环境色差跳变的像素差，从而判断导引线在图像中的位置，小车行驶的状态。
依据所计算的导引线位置，分析小车偏离导引线中心的程度与趋势，进而结合PID算法和模糊自适应算法去调整主驱动机构3的电机控制。如判断出当前小车偏离导引线太大，通过算法计算得到PID参数控制主驱动机构3内两个主动轮做差速调整，以行驶靠向导引线中心位置。
RFID阅读器1高速读取到路标标签时，有两种形式路标标签：其一为仅作为唯一编号ID标签，具体功能定义由车载控制器4预先设定；其二为自身带有功能定义标签，AGV小车在读取到该种类标签时，直接判断其标签信息并执行相应功能动作。
其中作为唯一编码ID标签的路标，车载控制器4赋予标签信息包括唯一编码ID、相应功能定义编码、站点编码及其他补充信息。由车载控制器4对RFID标签进行的标签管理，大大提高了RFID标签的灵活性，其标签功能如原地调头、加速、减速、减速停止、分叉行驶等依据不同需求自行设定，更具柔性制造理念。如当前小车行驶到一三叉路口，依据路标标签信息内容此次为左分叉，则小车在获取得到的三个导引线中心位置信息中选择靠左的导引线作为导航依据进行行驶；而下一次小车过来读取到该路标标签信息时，由于车载控制器4收到的信息指令要求小车进行右分叉，则车载控制器4重新定义了该路标标签信息，从而控制小车进行右分叉动作。
Claims (6)
1.一种基于RFID和CCD物流运载车自动导引系统及其方法（英文名称：AutomatedGuidedVehicle以下简称AGV），包括AGV主体，其特征在于：AGV主体前端设有RFID阅读器（1）和CCD图像采集装置（2）、后端由两个支撑轮（5）支撑，经由RFID阅读器（1）快速读取到的路标标签信息发送给车载控制器（4），车载控制器（4）根据设定的该路标标签功能执行相应动作，由CCD图像采集装置（2）识别引导路径的情况交车载控制器（4）调整两个主驱动机构（3）减速驱动电机。
2.根据权利要求1所述，一种基于RFID和CCD物流运载车自动导引系统及其方法，其特征在于：所述CCD图像采集装置（2），采用CCD跟踪与地面环境有一定色差的导引路径（包括胶带、反光带、涂刷带），色差阀值可调，CCD采集路面信息，根据采集到的图像平均像素值自适应调整导引线与路面环境的像素差值，从而利用该像素差快速找到导引线在图像中的位置，进而计算其与车体偏差，采用模糊自适应算法调整驱动无刷直流电机进行纠偏。
3.根据权利要求2所述，一种基于RFID和CCD物流运载车自动导引系统及其方法，其特征在于：所述纠偏调整算法，其包括累积一定深度物流运载车偏离导引线偏离程度和偏离趋势，融合PID和模糊算法，自适应调整PID参数，从而调整执行电机转速。
4.根据权利要求2所述，一种基于RFID和CCD物流运载车自动导引系统及其方法，其特征在于：所述胶带、反光带或者粉刷涂料不限于颜色不限于材质，但要求导引线与导引线外围环境有一定的颜色差异，以区分导引线和背景。
5.根据权利要求1所述，一种基于RFID和CCD物流运载车自动导引系统及其方法，其特征在于：所述RFID标签，标签信息可分为两种，包括仅作为唯一编码标签和自带功能定义的功能标签。
6.根据权利要求1所述，一种基于RFID和CCD物流运载车自动导引系统及其方法，其特征在于：所述RFID标签快速定义，在车载控制器（4）中设有标签管理界面，该界面显示标签唯一编码ID、功能定义编码、路径地图编码及其他定义，通过修改除唯一编码ID外内容可实现对RFID标签信息的快速更改。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160406 |