CN105593659A - 用于自标定多相机定位系统的改进的电机控制系统 - Google Patents

Abstract

实施例包括在车辆定位期间用自主相机包跟踪车辆的方法。该方法可包括在自主相机包的处理器处接收来自车辆标靶相机的车辆标靶图像数据或来自标定相机的标定标靶图像数据中的至少一个，车辆标靶相机被构造用于获取被安装到车辆的标靶的图像，标定相机被构造用于获取被安装到同类型自主相机包的标定标靶的图像。自主相机包的最佳位置可基于所接收的车辆标靶图像数据或标定标靶图像数据计算得到。该方法可包括在确定要移动自主相机包的情况下发射电机命令给自主相机包的电机驱动器，使自主相机包移动最佳位置。

Description

用于自标定多相机定位系统的改进的电机控制系统

相关申请

本申请要求于2013年8月19日提交的题为“ImprovedMotorControlSystemForASelf-CalibratingMulti-CameraAlignmentSystem”的美国临时申请No.61/867,283的优先权，该申请被整体以引用方式并入本文。

技术领域

实施例总体上涉及机器视觉车轮定位系统和方法，并且更具体涉及具有可移动相机的机器视觉定位系统，所述可移动相机连续自标定它们相对于车辆安装标靶的位置。

背景技术

使用可移动相机和附接到车轮的标靶的机器视觉车辆定位系统是已知的。这些标靶由相机进行观察，使得为指定的定位操作而获得的图像数据可被用于计算车辆定位角，以通过用户界面、通常是计算机监控器显示。先前的系统实施方式包括用于连接各相机的刚性梁，使得它们相对于彼此的位置和定向可被确定和依靠为是不变的。后来的系统实施方式被引入，其包括使用没有刚性连接到彼此的相机，而是使用单独的相机/标靶系统来连续标定一个用于观察车辆安装标靶的相机相对于另一个的位置。这类系统在美国专利6,931,340；6,959,253；和6,968,282中描述了，所有这些专利都被引用方式并入本文。

对于定位系统的有效操作来说实时定位读数响应是必须的。因此，需要一种利用观察相机的对应移动来跟踪车辆安装标靶的移动并且快速且平稳地响应的系统，目的是保持最佳视野。此外，需要一种不会减慢总体系统性能或将额外需求放置在核心系统上进行处理的相机控制方法(process)。

还需要提供附加的安全特征，用于防止对可能与移动的相机组件接触的用户造成伤害。

最后，需要通过提供部件诊断和最佳操作控制来延长系统的功能寿命。

发明内容

一个或多个实施例可包括一种利用被构造成自主跟踪车辆的相机包的车辆定位系统。该系统包括第一和第二支撑轨道。第一自主相机包被安装到第一轨道以便沿着第一轨道的第一长度自主移动。第一自主相机包包括第一电机驱动器，其被构造用于使第一自主相机包沿着第一轨道的第一长度移动；第一相机，其被构造用于捕获被安装到车辆的第一标靶的图像数据，所述第一相机生成第一图像数据；标定标靶，其与第一相机以一定的关系设置；和第一数据处理器。

第二自主相机包被安装到第二轨道以便沿着第二轨道的第二长度自主移动。第二自主相机包包括第二电机驱动器，其被构造用于使第二自主相机包沿着第二轨道的第二长度移动；第二相机，其被构造用于捕获被安装到车辆的第二标靶的图像数据，所述第二相机生成第二图像数据；标定相机，其与第二相机以一定的关系设置，被构造用于捕获标定标靶的图像数据，所述标定相机生成标定图像数据；和第二数据处理器。

所述第一自主相机包的第一数据处理器被构造用于接收来自第一相机的第一图像数据，至少部分地基于所述第一图像数据自主地确定是否使第一自主相机包沿着第一轨道的第一长度移动，和在所述第一数据处理器确定要使第一自主相机包沿着第一轨道的第一长度移动的情况下，发射第一电机命令给第一电机驱动器，致使第一自主相机包沿着第一轨道的第一长度移动。所述第二自主相机包的第二数据处理器被构造用于接收来自第二相机的第二图像数据或来自标定相机的标定图像数据中的至少一个，至少部分地基于第二图像数据或标定图像数据中的至少一个，自主地确定是否使第二自主相机包沿着第二轨道的第二长度移动，和在所述第二数据处理器自主地确定要使第二自主相机包沿着第二轨道的第二长度移动的情况下，发射第二电机命令给第二电机驱动器，致使第二自主相机包沿着第二轨道的第二长度移动。

实施例可还包括一种在车辆定位过程中跟踪车辆的方法。本方法包括提供车辆定位系统，所述车辆定位系统包括第一和第二支撑轨道；第一自主相机包，其被安装到第一轨道，并且包括第一电机驱动器和成像被安装到车辆的第一标靶的第一相机；和第二自主相机包，其被安装到第二轨道，并且包括第二电机驱动器、第二相机、和标定相机。

该方法还包括通过第一相机获取被安装到车辆的第一标靶的图像；在第一自主相机包的第一数据处理器处接收来自第一相机的第一图像数据；在第一数据处理器处计算第一自主相机包的第一最佳位置；在第一数据处理器处确定是否移动第一自主相机包；在第一数据处理器确定要移动第一自主相机包的情况下，由第一数据处理器发射第一电机命令至第一电机驱动器，使第一自主相机包沿着第一轨道的第一长度移动到第一最佳位置。

该方法还包括通过第二相机获取被安装到车辆的第二标靶的图像，或者，通过标定相机获取被安装到第一自主相机包的标定标靶的图像；在第二自主相机包的第二数据处理器处接收来自第二相机的第二图像数据或来自标定相机的标定图像数据；在第二数据处理器处，基于所接收的第二图像数据或标定图像数据，计算第二自主相机包的最佳位置；在第二数据处理器处确定是否移动第二自主相机包；和在第二数据处理器确定要移动第二自主相机包的情况下，由第二数据处理器发射第二电机命令给第二电机驱动器，使第二自主相机包沿着第二轨道的第二长度移动到第二最佳位置。

实施例可还包括一种非暂时性计算机可读介质，其具有存储于其上的指令，在车辆定位过程中，这些指令在由被安装到支撑轨道的自主相机包的处理器执行时，致使所述处理器跟踪车辆，所述自主相机包被安装到所述轨道以便沿着塔体的长度移动。上述跟踪包括：接收来自车辆标靶相机的车辆标靶图像数据或来自标定相机的标定标靶图像数据中的至少一个，所述车辆标靶相机被构造用于获取被安装到车辆的标靶的图像，所述标定相机被构造用于获取被安装到同类型自主相机包的标定标靶的图像；基于所接收的车辆标靶图像数据或标定标靶图像数据来计算自主相机包的最佳位置；响应于上述计算确定是否移动所述自主相机包；和在确定要移动所述自主相机包的情况下，发射电机命令至所述自主相机包的电机驱动器，致使自主相机包沿着塔体的长度移动到最佳位置。

当结合附图考虑时，所公开的主题的各实施例的目的和优势从下面的描述变得显而易见。

附图说明

下面参考附图详细描述各实施例，其中类似的参考数字表示类似的元件。附图不必须按比例绘制。在有利的情况下，一些特征可能没有说明以帮助说明下面的特征。

图1是传统的3D机动车辆定位系统的示意性俯视平面图。

图2是以图示方式示意出根据不同实施例的示例性定位系统的正面透视图。

图3A和3B是以图示方式示意出根据不同实施例的示例性相机包的透视图。

图3C是以图示方式示意出根据不同实施例的相机包的示例性滑舱的透视图。

图4是以图示方式示意出根据不同实施例的示例性基座塔体组件的透视图。

图5是根据本公开的示例性车辆定位系统的方框图。

图6是示意出根据被公开的主题的实施例的靶标跟踪的示例性方法的流程图。

图7是示意出根据被公开的主题的实施例的示例性方法的流程图。

具体实施方式

应理解在这里介绍的原理在应用中不被限制于在下面的说明中阐述的或在附图中示意的结构或部件布置的细节。这些原理可体现在其它实施例中并且以多种方式实践或进行。而且，应理解，在这里使用的措辞和术语用于说明目的不应认为是限制。

本公开描述了包括相机的车辆定位系统的实施例，各相机相对于彼此不刚性固定并且被定向用于观察车轮安装标靶，用于计算车轮定位角度的目的。

实时处理速度对于定位系统的功能是至关重要的，使得在暂停调节和显示结果之间没有用户能觉察到的延迟。有利的是最小化用于支持此目的的任何额外处理。根据本公开的一个方面，相机的板载处理能力被用于引导相机组件的移动，以保持车轮安装标靶的最佳视野。

各相机的运动控制要求车轮安装标靶的跟踪保持最佳视野。如果出于任何原因一个或多个标靶对于控制相机来说不可见了，则该系统可能变得迷失方向和跟踪控制丢失。根据本公开的另一方面，描述所有标靶的定向的平面可被确定，使得，如果一个或多个标靶的图像丢失，该系统仍可以保持跟踪控制，只要一个标靶保持可见即可。

人员安全是至关重要的，特别是当系统处于自动运动控制下时，如相机组件跟踪标靶的情况那样。根据本公开的另一方面，如果遇到了预定增量的运动阻力，则相机组件运动被停止，表示用户可能阻挡了该运动。在又一方面中，为安全起见，该系统检测用户对相机组件的手动移动并且锁定该系统使其在预定的时间周期内不处于任何自动运动。

对用户来说，系统可靠性也是至关重要的。根据本公开的又一方面，驱动相机组件移动的电机的使用寿命通过逻辑嵌入电机控制板中实施软启动/停止而得以延长。在又一方面中，相机组件运动阻力的增加被检测到，并且为用户显示需要维护的消息。这可以防止在问题没有及时解决情况下可能发生的系统或部件失效。相同的诊断和报告过程可扩展到由电机控制板可测量的任何数据。

观察车轮安装标靶的相机之间的运动协调对于保持至标靶的视野和相机之间的视野来说是必须的。本公开的另一方面是指定单一主相机组件，其观察第二相机组件以及控制其运动，从而不需要独立的标定和控制。

图1是传统的计算机辅助、3D机动车辆车轮定位系统(“定位仪”)的某些元件的示意性俯视平面图，比如在上面讨论的美国专利6,968,282中所公开的那种。此定位仪具有与这里公开的定位仪共有的元件，现在将描述这些元件。图1的定位仪总体上包括用于定位机动车辆车轮的左相机模块2和右相机模块4。术语“左”和“右”为方便目的使用，不意于要求特殊的元件被定位于相对于另一元件的特殊位置或关系。

箭头30示意性绘示正在进行定位的机动车辆。该车辆包括左和右前车轮22L，22R以及左和右后车轮24L，24R。定位标靶80a，80b，80c，80d分别被固定到每一个车轮22L，22R，24L，24R上。每个定位标靶总体上包括印记着标靶信息的板82和用于将标靶固定到车轮的夹紧机构88。

左相机模块2包括左定位相机10L和标定相机20。左定位相机10L面朝车辆并且沿着轴线42观察左侧标靶80a，80b。相机10L被刚性地安装到左刚性座架12。标定相机20面朝右相机模块4并且沿着轴线46观察标定标靶16。标定相机20也被刚性附连到座架12。在本示例性实施例中，标定相机20被示意为形成左相机模块2的一部分。然而，标定相机20也可以被配置为右相机模块4的一部分，在这种情况下它的视域将向左朝向左相机模块2。

右相机模块4包括右相机10R，其面朝车辆并且用作3D定位系统中的第二定位相机。右相机10R被附连到刚性相机座架14。标定标靶16在沿着轴线46对标定相机20可见的位置被刚性地附连到相机座架14。

标定相机20和左相机10L被固定在预定的已知位置。类似地，右相机10R和标定标靶16被固定在预定的已知位置。因此，标定相机至左相机10L的相对位置是已知的，右相机10R至标定标靶16的相对位置也是已知的。

为了照亮标定标靶16和车轮标靶80a-80d，左相机模块2和右相机模块4可还包括光源62，64，66。第一光源62被垂直于轴线46布置以沿该轴线引导光来照亮标定标靶16；第二光源64被垂直于轴线42布置以沿该轴线引导光来照亮左侧车轮标靶80a，80b；第三光源66被垂直于轴线44布置以沿该轴线引导光来照亮右侧车轮标靶80c，80d。光源62，64，66中的每一个可包括多个发光二极管(LED)；然而，任何其它光源可使用。

现在将参考图2-7描述根据本公开的示例性成像定位系统。在图2-7中示出的示例性实施例中，便携式车辆定位系统100包括一对基座塔体组件105a，105b，每个基座塔体组件105a，105b包括基脚110a，110b，可拆除地附接到基脚110a，110b的顶部部分以从基脚110a，110b大致竖直向上延伸的柱形塔体115a，115b，和被安装以沿着塔体105a，105b的长度移动的相机包120a，120b。系统100还包括数据处理器125，数据处理器125用于处理来自相机包120a，120b的图像数据，并且在某些实施例中具有内置无线通讯装置130。数据处理器125包括，例如，常规的私人计算机(PC)。类似地，在这里提及的无线通讯装置是对本领域内的那些技术人员已知的常规装置；例如，使用标准蓝牙通讯协议的装置。例如，数据处理器125被用于显示关于用户的定位读数和/或计算定位角度。

现在参考图3A，第一个相机包120a包括用于捕获第一标靶的图像数据的第一相机135，第一标靶比如是如图1中示出的安装在车辆30上的标靶80a。第一相机包120a还包括与第一相机135以一定(fixed)的关系设置的标定标靶140。如图3B中所示，第二个相机包120b包括用于捕获第二标靶的图像数据的第二相机150，第二标靶比如是如图1中示出的安装在车辆30上的标靶80b。第二相机包120b还包括与第二相机150以一定的关系设置的标定相机155，用于捕获标定标靶140的图像。所有相机135，150，155可以是本领域内那些技术人员已知的常规相机；例如，CCD相机。

如图3C和图4中所示，每个相机包120a，120b具有电机驱动器165，以沿柱形塔体115a，115b的长度移动相机包。在示例性实施例中，每个柱形塔体115a，115b包括具有T形横截面的杆件170，杆件170具有带轮齿的直线齿条175。每个塔体的相关联相机包120a，120b具有滑舱180，用于安装电机驱动器165并且用于接合杆件170以引导相机包120a，120b沿着杆件170的运动。因此，每个柱形塔体115a，115b是用于其相应相机包120a，120b的支撑轨道。相关联相机包的电机驱动器165具有小齿轮185，用于接合齿条175以沿杆件170的长度驱动相机包120a，120b。传统的DC电机190可用于沿T-形杆件170上下移动相机包120a，120b。滑舱180还具有电机控制器195，比如具有微处理器的电路板，用于接收命令来操作电机190使其相应的相机包120a，120b移动。电机控制器的微处理器或者直接监控并提供电流给电机190或者通过支撑电机控制器芯片来实现此目的。

第一相机包120a包括第一相机板135a，第一相机板135a包含用于执行在下面公开的特定方法步骤的处理器，这些方法步骤包括处理来自第一相机135的图像数据，计算包运动，以及发送命令至相机包120a的电机控制器195。在某些实施例中，第一相机135和第一相机板135a被集成；即，相机135被安装到具有处理器的印刷电路板。在某些实施例中，与数据处理器125的无线通讯装置130通信的无线通讯装置被包括在第一相机板135a上。可选地，本领域内的那些技术人员应理解，包的无线通讯装置可以与相机板135a分离。在某些实施例中，相机包120a的电机控制器195供电至相机135并且具有至第一相机板135a的有线串行通讯连接。

类似地，第二相机包120b包括第二相机板150a，第二相机板150a包括用于执行在下面公开的特定方法步骤的处理器，这些方法步骤包括处理来自第二相机150的图像数据。第二相机包120b还包括第三相机板155a，第三相机板155a包括用于执行在下面公开的特定方法步骤的处理器，这些方法步骤包括处理来自标定相机155的图像数据。在某些实施例中，相机150，155分别与它们相应的相机板150a，155a集成；即，每个相机被安装到具有处理器的印刷电路板。第二相机包120a中的两个相机板150a，155a之一另外包括处理器，根据在下面公开的方法，该处理器接收来自这两个相机150，155的被处理的图像数据，计算包运动，并且发送命令给相机包120b的电机控制器195。

在某些实施例中，与数据处理器125的无线通讯装置130通信的无线通讯装置被包括在相机板150a，155a之一或两者上。可选地，本领域内的那些技术人员将理解，包的无线通讯装置可以与相机板分离。在某些实施例中，相机包120b的电机控制器195供电至相机150和155，并且具有至相机板150a和155a的有线串行通讯连接。

包120a，120b之一被置于车辆30的左侧上，另一个被置于车辆30的右侧上。第一和第二相机135，150被定向为用于捕获安装到车辆30相应侧的标靶(参考图1)的图像。标靶图像被用于以常规的方式计算每个包的位置，并且以算术方法将一个相机发现的目标定向在另一个包的坐标系统中，从而使车辆的两侧相关联。

在典型的定位系统中，必须跟踪车辆上的参考点距车间地板的水平面(level)的竖直位置，直到典型的、9英尺的最大定位升降器高度。在所公开的系统中，各相机沿着它们的立柱组件上下移动，以将各相机定位在对于成像该车辆或附接到该车辆的任何相关目标、比如车轮标靶来说的最佳位置。

两个相机包120a，120b的上下移动通过利用标定相机155和标定标靶140以及来自车辆30的车轮标靶信息而保持同步。在某些公开的实施例中，此信息的处理允许相机板135a，150a，155a调节电机速度，以使相机包120a，120b保持彼此同步，并且调节相机包的速度，以与可以承载正在被执行定位的车辆30的车辆升降器(未示出)的运动保持同步。

在所公开的系统中，包的运动是自动的。这些包被定位在对于成像该车辆来说的最佳位置，没有用户介入。所描述的结构被利用无线接口实施来实现若干目标，包括标靶跟踪，安全性，最大部件寿命，和缩短的维修时间。

图5是车辆定位系统的示例性实施例的框图。系统500可包括分别被安装到不同的基座塔体组件105a，105b的第一和第二相机包120a，120b。第一相机包120a可包括包含处理器501和存储器502的第一相机板135a；和第一相机135，其可发送图像数据至第一相机板135a。第一相机包120a可还包括第一电机控制器195a。相机板135a可发射电机命令至第一电机控制器195a。

第二相机包120b可包括包含处理器503和存储器504的第二相机板150a；第二相机150，其可发送图像数据给第二相机板150a；包含处理器505和存储器506的第三相机板155a；和第三相机155，其可发送图像数据给第三相机板155a。第二相机包120b可还包括第二电机控制器195b。第二相机板150a可发射电机命令至第二电机控制器195b。

操作中，处理器501执行存储器502上存储的指令，致使第一相机板135a接收来自第一相机135的图像信息，处理该图像信息，以及产生并发射电机命令给第一电机控制器195a，按照图6-7中示出的和在下面描述的过程。处理器505执行存储器506上存储的指令，致使第三相机板155a接收来自第三相机155的图像信息，处理该图像信息，并发射图像处理结果给第二相机板150a，按照图6-7中示出的和在下面描述的过程。处理器503执行存储器504上存储的指令，致使第二相机板150a接收来自第二相机150的图像信息和来自第三相机板155a的图像处理结果，以及生成并发射电机命令给第二电机控制器195b，按照图6-7中示出的和在下面描述的过程。

图6是示意出根据所公开的主题的实施例的示例性车辆跟踪方法的流程图。在一个实施例中，图6和图7的流程框图的功能通过存储在存储器或其它计算机可读或有形介质中的软件实施，并且由处理器执行。在其它实施例中，此功能可以通过硬件(例如，通过使用专用集成电路(“ASIC”)，可编程门阵列(“PGA”)，现场可编程门阵列(“FPGA”等)、或硬件和软件的任何组合执行。

在602，开始跟踪。在604，跟踪相机、比如图5的相机135和/或150，或标定相机、比如图5的相机155，获取其对应标靶的图像。

在606，被耦合到相机的处理器(例如，图5的处理器501，503，和/或505)处理相机的图像数据。处理器可接收来自相机的图像数据，并且基于如所接收的图像数据中指示的标靶位置来计算每个车轮平面的位置。

在608，处理器计算包的移动。计算包的移动可包括计算与该车辆或车辆标靶有关系的每个包的最佳位置。

在610，处理器，例如基于在608计算的最佳位置，来确定移动自主的相机包。在612，处理器发送电机命令至该包的电机控制板；例如，图5的电机控制板195a和/或195b。通过电机控制接口，这些命令可指导电机控制板来将包移动到最佳位置。

在614，处理器确定不移动该包并且继续进行616，在616处，该过程结束。

在一些实施例中，比如图5中的包括第二相机包120b的实施例，因为向前朝向的相机(例如，相机150)和面朝另一包的相机(例如，标定相机155)都被连接到电机控制板195b，所以来自第二相机包120b内的每个相机的信息都可用于定位该包，不但对于车辆来说最佳并且与另一包(例如，图5的包120a)距地面的高度相等。所有此活动可通过第二相机包120b内的处理器503和505进行，而不需要使用无线通讯从外部处理单元引进，比如数据处理器125。

在一些实施例中，包可通过无线接口从外部处理单元直接控制。在这种实施例中，无线上的包响应速度对于跟随移动的车辆来说是至关重要的。电机控制上的微处理器可允许直接测量或计算电机速度和电机位置。在这种实施例中，在无线接口上使用简单的命令，比如位置或运行速度和运行间隔。用于实现被提供于无线接口上的命令所需的所有其它信息通过每个包(例如，通过每个包的电机控制板)计算和执行。

在一些实施例中，每个包的速度可响应于相机数据而进行适应性控制。在这种实施例中，通过电机控制板对电机的直接控制可允许更大程度地控制电机速度。在这种实施例中，来自相机的信息可被用于计算车辆的速度并使该速度与电机速度相匹配，以便车辆保持于相机的观察范围中。来自面对着右包的左包相机的信息可被用于匹配各包之间的速度并且将各包保持处于距地面的相同高度。

在一些实施例中，各包的最佳定位可被确定，即使在一个或多个参考点或车轮标靶不可见的情况下。传统地，通过上下移动相机使前和后标靶的平均位置位于相机视野的中心，来进行各相机在可移动相机定位仪上的定位。如果一个标靶被阻挡，则这些相机被定位成最好地观察在相机视野(FOV)的其中一个极端处的另一个标靶，以便能够找到被阻挡的标靶。例如，如果后标靶丢失，那么各相机被定位成将前标靶放置在相机的FOV的底部，以提供最大的FOV来找到前标靶。然而，如果标靶被暂时或重复地阻挡，此传统方法可能导致相当大的相机移动。

在一些实施例中，一旦车辆上的所有四个标靶被定位，即建立代表车辆位置的竖直位置和定向。所有四个车轮标靶被关联到此虚拟位置。这允许各包被与车辆相关的最佳和重复放置，只要至少一个标靶或参考点可见。

此自动跟踪过程的目的是与车辆相关地、最佳地定位两个包，使所有参考点，在本示例中是车轮标靶，都处于包上的相机的观察视野中。一旦建立了其中所有参考点都在观察视野中的初始状态，即希望在车辆被上下移动时以及在标靶被拆除或阻挡以方便维护车辆时将这些标靶保持在观察视野中。

下面公开的过程在初始状态建立之后保持各包处于正确的位置。目标是在所有时刻都保持各包的最佳位置，这样用户不必等待对包进行定位，例如，在移动该车辆之后，在拆除其中的一些标靶之后，和/或在阻挡标靶之后。假定至少一个标靶始终是可见的。

一旦实现了其中所有四个车轮标靶都可见的初始状态，即记录每个标靶的位置。通过对所有车轮标靶的位置取平均值来建立车辆的中心位置。这被称为车辆平面。将每个标靶转换到该车辆平面的中心。在标靶跟踪期间，基于最中心点在标靶上的像点位置为每个车轮标靶指定在其相机图像传感器上的像点位置。包被上下移动，直到前标靶和后标靶的像点位置距相机传感器的中心线等距，后标靶在中心线上方，前标靶在中心线下方。

在任何标靶或标靶组合(最多3个)被拆除或被阻挡的时候，利用从所有剩余的车轮标靶的转换来计算车辆平面。平均车辆平面被由此结果计算得来。使用该车辆平面和丢失的车轮标靶的转换，丢失的车轮标靶的位置被找到。然后，为每个标靶(存在的和丢失的)建立中心点的像点位置，并且这将被用于定位各包，使得前标靶和后标靶的像点位置距相机传感器的中心线等距，后标靶在该中心线上方，而前标靶在该中心线下方。

图7是根据所公开的主题的实施例的示例性车辆定位方法的流程图。

在702，车辆标靶跟踪可被执行，比如，在上面参考图6描述的车辆跟踪方法。

在703，安全控制可被执行。例如，在一些实施例中，电机控制被提供于每个包120a，120b内，其提供了多个改进本系统对用户的安全性的机会。这两个包可独立于用户控制而移动。对于用户来说，在包处于运动中时可能与包接触或试图将包物理地移动到预期位置。例如，如果用户手动移动包，则安全特征可包括自动电机停止和/或电机控制的锁定失效(lock-out)。

在一些实施例中，自动电机停止检测被提供，其中，电机控制板195a，195b上的微处理器直接监控电机的电流和电压，每秒检测多次(例如，几千次)。如果用户与包120a，120b接触并且阻挡了包的运动，则将在100ms内检测到并且停止包的运动。

在某些实施例中，在物理地移动包之后，电机控制被锁定失效。使用与上面描述的相同的方法，电机控制板195a，195b上的微处理器检测包是否被用户物理地移动。如果是，则电机控制被锁定失效一预定时间，以允许用户移离与包的接触。

在706，维护控制可被执行。在一些实施例中，在每个包120a，120b内，对电机190的直接控制被用于提高部件寿命和在部件失效时缩短维修时间，通过实施下述中的至少一个：电机软启动、机械阻力(drag)检测、板载电机驱动器诊断、和运转(live)速度标定。

电机软启动：电机控制板195a，195b上的微处理器被用于在电机启动、电机停止、速度改变、和方向改变的过程中缓慢地加速和减速电机190。通过减小经过电机线圈的涌电流，降低了对电机的磨损。在瞬态移动情形过程中，通过减小加速度以及因此减小作用这些部件上的力，还降低了对齿轮、机械连接机构、和安装硬件的磨损。

机械阻力的检测：电机190的功率消耗的特征是其相应电机控制板195a，195b上的微处理器。功率消耗的增加超出所建立的阈值指示系统中的机械阻力。电机控制板载微处理器经由无线接口通知用户出现了这种情况以及该设备需要维修。这样，在电机或电机驱动器部件发生破坏之前，检测到过大的阻力和/或摩擦。

板载电机驱动器诊断：电机控制板195a，195b的电压、电流、和温度通过此板载微处理器测量。板和电机的整体功能被确定并且通过数据处理器125的用户界面报告给用户。如果部件失效，则通知用户。这缩短了现场技术人员解决问题的时间。另外，所有原始诊断数据被通过无线接口报告，进行显示，以帮助故障排除中心的技术人员。

运转速度标定：在一些电机控制系统中，必须按电机速度标定电机驱动器或直接测量电机速度，以进行受控的以及经协调的电机运动。在所公开的系统中，必须协调左和右包，以保持这两个包距地面相同的高度。左包(即，具有两个相机的包120b)中的相机系统被用于在包进行移动的任何时刻计算右包120a的相对速度以及自动标定和矫正左包120b的速度。这允许在不标定该系统的情况下各包以同一速度一起移动或直接速度测量。它还允许本系统适应其速度，以补偿作用在包上的阻力或电机系统中的磨损，保持这两个包在整个产品寿命期间都同步运动。

应了解图7的方法可整体或部分地进行重复，其例子被作为步骤708提供。虽然没有明确图示，但还应了解在702-706处描述的功能可并行和/或以重叠的方式执行。

本公开可通过采用常规材料、方法和设备实施。因此，这些材料、设备和方法的细节在这里没有详细阐述。在前面的描述中，阐述了许多特殊细节，比如特殊材料、结构、化学原料、工艺等，以提供对本教导的透彻理解。然而，应意识到本教导可不借助于在这里特别阐述的细节实施。在其它例子中，已知的加工结构没有详细介绍，以不会不必要地含糊化本教导的各方面。

虽然前述已经介绍了多个例子，但应理解可进行多种修改并且在这里公开的主题可以多种形式和例子实施，这里的教导可应用于许多应用中，这里仅介绍了其中的一些。本发明意于通过下述的权利要求请求保护落在本教导的真实范围内的任何和所有应用、修改和变异。

应了解，在上面描述的模块、过程、系统、和部分可在硬件、由软件编程的硬件、存储在非暂时性计算机可读介质上的软件指令或上述的组合中实施。例如，在车辆定位期间跟踪车辆的方法可例如利用被配置用于执行存储在非暂时性计算机可读介质上的编程指令序列的处理器实施。例如，该处理器可包括、但不限制于私人计算机或工作站，或者包括处理器、微处理器、微控制器器件或者包括控制逻辑的其它这种计算系统，所述控制逻辑包括集成电路，比如，专用集成电路(ASIC)。这些指令可由依照编程语言提供的源代码指令编译而来，所述编程语言比如是Java，C++，C#.net等。这些指令可还包括代码和数据对象，例如其被依照VisualBasic^TM语言、LabVIEW、或另一结构或面向对象的编程语言提供。编程指令序列和相关联的数据可被存储在非暂时性计算机可读介质、比如计算机存储器或存储器件中，其可以是任何适当的存储器设备，比如、但不限制于只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、磁盘驱动器等。

此外，这些模块、过程、系统、和部分可作为单一处理器或分布式处理器实施。此外，应理解在上面提及的那些步骤可在单一或分布式处理器(单芯和/或多芯)上执行。而且，在各图中以及对于上面的实施例所描述的那些过程、模块、和子模块可跨过多个计算机或系统分布或可被公同定位在单一处理器或系统中。下面提供适于实施在这里描述的模块、部分、系统、器件、或过程的示例性结构实施例的替代。

例如，在上面描述的模块、处理器或系统可作为程序通用计算机、用微代码编程的电子器件、硬线连接的模拟逻辑电路、存储在计算机可读介质或信号上的软件、光学计算器件、电子和/或光学器件的网络系统、专用计算器件、集成电路器件、半导体芯片、和存储在计算机可读介质或信号上的软件模块或对象上实施。

本方法和系统(或它们的子部件或模块)的实施例可在通用计算机、专用计算机、编程微处理器或微控制器以及外围集成电路元件、ASIC或其它集成电路、数字信号处理器、硬线连接的电子或逻辑电路比如分立元件电路、程序逻辑电路，比如可编程逻辑器件(PLD)、可编程逻辑阵列(PLA)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程阵列逻辑(PAL)器件等上实施。一般来说，能够实施在这里描述的功能或步骤的任何过程可被用于实施本方法、系统、或计算机程序产品(存储在非暂时性计算机可读介质上的软件程序)的实施例。

此外，所公开的方法、系统、和计算机程序产品的实施例可在软件中完全或部分地很容易地实施，例如，使用提供能够在各种计算机平台上使用的便携式源代码的对象或面向对象的软件开发环境。可选地，所公开的方法、系统、和计算机程序产品的实施例可在硬件中部分地或完全实施，例如，使用标准逻辑电路或超大规模集成(VLSI)设计。其它硬件或软件可被用于实施实施例，取决于正在使用的系统的速度和/或效率要求、特殊功能、和/或特殊的软件或硬件系统、微处理器、或微计算机。利用任何已知的或由本领域内的那些技术人员从在这里提供的功能描述中以及利用机器视觉车辆定位和/或计算机编程领域的一般基础知识而后续开发的系统或结构、器件和/或软件，本方法、系统、和计算机程序产品的实施例可在硬件和/或软件中实施。

而且，所公开的方法、系统、和计算机程序产品的实施例能够在程序通用计算机、专用计算机、微处理器等上执行的软件中实施。

因此，很显然，根据本公开，提供了一种用于自标定多相机定位系统的改进的电机控制系统和方法。通过本发明能够获得许多替代、修改和变异。在本发明的范围内，所公开的实施例的特征可进行组合、重新布置、省略等，以生成另外的实施例。此外，有时，在不使用对应其它特征的情况下，某些特征可被用于提供好处。因此，申请人意于包含落在本发明的实质和范围内的所有这些替代、修改、等效和变异。

Claims (45)

1.一种利用被构造成自主跟踪车辆的相机包的车辆定位系统，所述系统包括：

第一支撑轨道和第二支撑轨道；

第一自主相机包，其被安装到第一轨道以便沿着第一轨道的第一长度自主移动，所述第一自主相机包包括：

第一电机驱动器，其被构造用于使第一自主相机包沿着第一轨道的第一长度移动，

第一相机，其被构造用于捕获被安装到车辆的第一标靶的图像数据，所述第一相机生成第一图像数据，

标定标靶，其与第一相机以一定的关系设置，和

第一数据处理器；和

第二自主相机包，其被安装到第二轨道以便沿着第二轨道的第二长度自主移动，所述第二自主相机包包括：

第二电机驱动器，其被构造用于使第二自主相机包沿着第二轨道的第二长度移动，

第二相机，其被构造用于捕获被安装到车辆的第二标靶的图像数据，所述第二相机生成第二图像数据，

标定相机，其与第二相机以一定的关系设置，被构造用于捕获标定标靶的图像数据，所述标定相机生成标定图像数据，和

第二数据处理器；

所述第一自主相机包的第一数据处理器被构造用于：

接收来自第一相机的第一图像数据，

至少部分地基于所述第一图像数据自主地确定是否使第一自主相机包沿着第一轨道的第一长度移动，和

在所述第一数据处理器确定要使第一自主相机包沿着第一轨道的第一长度移动的情况下，发射第一电机命令给第一电机驱动器，致使第一自主相机包沿着第一轨道的第一长度移动；并且

所述第二自主相机包的第二数据处理器被构造用于：

接收来自第二相机的第二图像数据或来自标定相机的标定图像数据中的至少一个，

至少部分地基于第二图像数据或标定图像数据中的至少一个，自主地确定是否使第二自主相机包沿着第二轨道的第二长度移动，和

在所述第二数据处理器自主地确定要使第二自主相机包沿着第二轨道的第二长度移动的情况下，发射第二电机命令给第二电机驱动器，致使第二自主相机包沿着第二轨道的第二长度移动。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述车辆被安装在升降器上，并且，所述第一数据处理器和第二数据处理器被构造用于控制第一电机驱动器和第二电机驱动器，以当车辆在升降器上被升高或降低时移动第一自主相机包和第二自主相机包，使第一相机和第二相机分别连续地捕获第一标靶和第二标靶的图像数据。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第二数据处理器被构造用于，当第一自主相机包和第二自主相机包移动时，至少部分地基于由标定相机生成的标定图像数据，将第一自主相机包和第二自主相机包保持在距参考平面大致相等的高度处。

4.根据权利要求1至3中任一所述的系统，

其中，第三标靶和第四标靶被安装到车辆，所述第一相机被构造用于捕获第三标靶的图像数据，所述第二相机被构造用于捕获第四标靶的图像数据；

其中，所述第一数据处理器和第二数据处理器分别被构造用于处理来自第一相机的、第一标靶和第三标靶的图像数据以及来自第二相机的、第二标靶和第四标靶的图像数据，用于生成代表车辆位置的竖直位置和定向，并且用于，当这些标靶中的仅一个被第一相机和第二相机中的一个成像时，基于对车辆位置的表示而将第一自主相机包和第二自主相机包移动到最佳位置。

5.根据权利要求1至4中任一所述的系统，还包括：

第三数据处理器，其与第一数据处理器和第二数据处理器分离，并且具有与第一自主相机包和第二自主相机包的相应第一无线通讯装置和第二无线通讯装置通信的第三无线通讯装置，

其中，所述第三数据处理器被构造用于经由第三无线通讯装置发送命令给第一数据处理器或第二数据处理器。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述命令包括下述中的至少一个：包将被移动至的位置，电机驱动器的运行速度，和电机驱动器的运行时间。

7.根据权利要求1至6中任一所述的系统，其中，所述第一电机驱动器和第二电机驱动器分别还包括第一电机和第二电机。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第一数据处理器和第二数据处理器分别监控第一电机和第二电机的操作电压和电流，并且当所述电压和/或电流表示相应自主相机包的运动阻力具有预定的增加时停止相应电机。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其中，所述第一数据处理器和第二数据处理器分别监控第一电机和第二电机的操作电压和电流，并且当所述电压和/或电流表示相应自主相机包被用户手动移动时将相应电机的自动运动锁闭失效一预定的时间周期。

10.根据权利要求7至9中任一所述的系统，其中，所述第一数据处理器和第二数据处理器分别被构造用于将第一电机和第二电机的加速度和减速度限制到预定值，以降低电机和电机驱动器的磨损。

11.根据权利要求7至10中任一所述的系统，其中，所述第一数据处理器和第二数据处理器分别被构造用于监控第一电机和第二电机的功率消耗，并且当所述功率消耗超过预定水平时经由无线接口发送用户通知。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述用户通知是需要维修的消息。

13.根据权利要求1至12中任一所述的系统，

其中，所述第一电机驱动器和第二电机驱动器还分别包括第一电机控制板和第二电机控制板，和

其中，所述第一数据处理器和第二数据处理器分别被构造用于监控第一电机控制板和第二电机控制板的操作电压、操作电流、和温度，并且，基于所监测到的电压、电流、和温度，经由无线接口发出表示相应电机控制板的部件已经失效的通知。

14.根据权利要求1至13中任一所述的系统，其中，当第一自主相机包和第二自主相机包沿着轨道的第一长度和第二长度移动时，来自第二自主相机包的标定相机的标定图像数据被第二数据处理器用来计算第一自主相机包的相对速度以及调节第二自主相机包的速度，使第一自主相机包和第二自主相机包以大致相同的速度移动。

15.根据权利要求1至14中任一所述的系统，其中，所述第二数据处理器包括两个或更多个数据处理器。

16.一种在车辆定位过程中跟踪车辆的方法，所述方法包括：

提供车辆定位系统，所述车辆定位系统包括：

第一支撑轨道和第二支撑轨道，

第一自主相机包，其被安装到第一柱状轨道，并且包括第一电机驱动器和成像被安装到车辆的第一标靶的第一相机，和

第二自主相机包，其被安装到第二轨道，并且包括第二电机驱动器、第二相机、和标定相机；

通过第一相机获取被安装到车辆的第一标靶的图像；

在第一自主相机包的第一数据处理器处接收来自第一相机的第一图像数据；

在第一数据处理器处计算第一自主相机包的第一最佳位置；

在第一数据处理器处确定是否移动第一自主相机包；

在第一数据处理器确定要移动第一自主相机包的情况下，由第一数据处理器发射第一电机命令至第一电机驱动器，使第一自主相机包沿着第一轨道的第一长度移动到第一最佳位置；

通过第二相机获取被安装到车辆的第二标靶的图像，或者，通过标定相机获取被安装到第一自主相机包的标定标靶的图像；

在第二自主相机包的第二数据处理器处接收来自第二相机的第二图像数据或来自标定相机的标定图像数据；

在第二数据处理器处，基于所接收的第二图像数据或标定图像数据，计算第二自主相机包的最佳位置；

在第二数据处理器处确定是否移动第二自主相机包；和

在第二数据处理器确定要移动第二自主相机包的情况下，由第二数据处理器发射第二电机命令给第二电机驱动器，使第二自主相机包沿着第二轨道的第二长度移动到第二最佳位置。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述车辆被安装在升降器上，并且所述第一数据处理器和第二数据处理器被构造用于控制第一电机驱动器和第二电机驱动器，以当车辆在升降器上被升高或降低时移动第一自主相机包和第二自主相机包，使第一相机和第二相机分别连续地捕获第一标靶和第二标靶的图像数据。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，由标定相机执行的获取、以及由第二数据处理器执行的接收、计算、确定和发射被重复进行，使得，当第一自主相机包和第二自主相机包移动时，至少部分地基于标定图像数据，保持第二自主相机包距参考平面的第二高度与第一自主相机包距参考平面的第一高度大致相等。

19.根据权利要求16至18中任一所述的方法，其中，所述方法还包括：

至少基于所观察到的第一标靶和第二标靶以及第三标靶和第四标靶的位置来生成代表车辆位置的竖直位置和定向，

其中，所述第三标靶和第四标靶被安装到车辆，

其中，由所述第一相机执行的获取包括通过第一相机获取第一标靶和第三标靶中至少一个的图像，

其中，由所述第二相机执行的获取包括通过第二相机获取第二标靶和第四标靶中至少一个的图像，

其中，在所述第一标靶和第三标靶中仅有一个被第一相机获取的情况下，在第一数据处理器处计算第一自主相机包的第一最佳位置至少基于对所述车辆位置的表示而进行，并且

其中，在所述第二标靶和第四标靶中仅有一个被第一相机获取的情况下，在第二数据处理器处计算第二自主相机包的第二最佳位置至少基于对所述车辆位置的表示而进行。

20.根据权利要求16至19中任一所述的方法，还包括：

经由第三无线通讯装置从第三数据处理器发射命令至第一数据处理器或第二数据处理器，所述第三数据处理器与第一和第二数据处理器分离并且具有与第一自主相机包和第二自主相机包的相应第一无线通讯装置和第二无线通讯装置通信。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述命令包括下述中的至少一个：包将被移动至的位置，电机驱动器的运行速度，和电机驱动器的运行时间。

22.根据权利要求16至21中任一所述的方法，其中，所述第一电机驱动器和第二电机驱动器分别还包括第一电机和第二电机。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第一数据处理器和第二数据处理器分别监控第一电机和第二电机的操作电压和电流，并且当所述电压和/或电流表示相应自主相机包的运动阻力具有预定的增加时停止相应电机。

24.根据权利要求16至23中任一所述的方法，其中，所述第一数据处理器和第二数据处理器分别监控第一电机和第二电机的操作电压和电流，并且当所述电压和/或电流表示相应自主相机包被用户手动移动时将相应电机的自动运动锁闭失效一预定的时间周期。

25.根据权利要求16至24中任一所述的方法，其中，所述第一数据处理器和第二数据处理器分别被构造用于将第一电机和第二电机的加速度和减速度限制到预定值，以降低电机和电机驱动器的磨损。

26.根据权利要求16至25中任一所述的方法，其中，所述第一数据处理器和第二数据处理器分别被构造用于监控第一电机和第二电机的功率消耗，并且当所述功率消耗超过预定水平时经由无线接口发送用户通知。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述用户通知是需要维修的消息。

28.根据权利要求16至27中任一所述的方法，

其中，所述第一电机驱动器和第二电机驱动器还分别包括第一电机控制板和第二电机控制板，和

其中，所述第一数据处理器和第二数据处理器分别被构造用于监控第一电机控制板和第二电机控制板的操作电压、操作电流、和温度，并且，基于所监测到的电压、电流、和温度，经由无线接口发出表示相应电机控制板的部件已经失效的通知。

29.根据权利要求16至28中任一所述的方法，其中，当第一自主相机包和第二自主相机包沿着轨道的第一长度和第二长度移动时，来自第二自主相机包的标定相机的标定图像数据被第二数据处理器用来计算第一自主相机包的相对速度以及调节第二自主相机包的速度，使第一自主相机包和第二自主相机包以大致相同的速度移动。

30.根据权利要求16至29中任一所述的方法，其中，所述第二数据处理器包括两个或更多个数据处理器。

31.一种非暂时性计算机可读介质，其具有存储于其上的指令，在车辆定位过程中，这些指令在由被安装到支撑轨道的自主相机包的处理器执行时，致使所述处理器跟踪车辆，所述自主相机包被安装到所述轨道以便沿着塔体的长度移动，上述跟踪包括：

接收来自车辆标靶相机的车辆标靶图像数据或来自标定相机的标定标靶图像数据中的至少一个，所述车辆标靶相机被构造用于获取被安装到车辆的标靶的图像，所述标定相机被构造用于获取被安装到同类型自主相机包的标定标靶的图像；

基于所接收的车辆标靶图像数据或标定标靶图像数据来计算自主相机包的最佳位置；

响应于上述计算确定是否移动所述自主相机包；和

在确定要移动所述自主相机包的情况下，发射电机命令至所述自主相机包的电机驱动器，致使自主相机包沿着塔体的长度移动到最佳位置。

32.根据权利要求31所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述车辆被安装在升降器上，所述最佳位置被计算为使得，当车辆在升降器上被升高或降低时，上述发射致使电机驱动器移动自主相机包从而车辆标靶相机连续地捕获车辆标靶的图像数据。

33.根据权利要求32所述的非暂时性计算机可读介质，其中，上述接收、计算、确定、和发射被重复进行，使得，在所述自主相机包和所述同类型自主相机包移动时，至少部分地基于标定图像数据，保持所述自主相机包距参考平面的第一高度与所述同类型自主相机包距参考平面的第二高度大致相等。

34.根据权利要求31至33中任一所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述跟踪还包括：

至少基于所观察到的车辆标靶以及第二标靶、第三标靶、和第四标靶的位置来生成代表车辆位置的竖直位置和定向，

其中，所述第二标靶、第三标靶、和第四标靶被安装到车辆，所述车辆标靶相机被构造用于获取该标靶和第二标靶的图像，所述同类型自主相机包包括被构造用于获取第三标靶和第四标靶的图像的第二标靶相机，并且

其中，在该标靶和第二标靶中仅一个被标靶相机获取的情况下，计算所述自主相机包的最佳位置至少基于所产生的对所述车辆位置的表示进行。

35.根据权利要求31至34中任一所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述跟踪还包括：

经由耦合到处理器的无线通讯装置，从与所述处理器分离并且具有用于通信的远程无线通讯装置的远程数据处理器接收来自所述远程无线通讯装置的命令。

36.根据权利要求35所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述命令包括下述中的至少一个：包将被移动至的位置，电机驱动器的运行速度，和电机驱动器的运行时间。

37.根据权利要求37至36中任一所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述电机驱动器还包括电机。

38.根据权利要求37所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述跟踪还包括：

监控电机的操作电压和电流，并且当所述电压和/或电流表示所述自主相机包的运动阻力具有预定的增加时停止所述电机。

39.根据权利要求37或38所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述跟踪还包括：

监控电机的操作电压和电流，并且当所述电压和/或电流表示所述自主相机包被用户手动移动时将所述电机的自动运动锁闭失效一预定的时间周期。

40.根据权利要求37至39中任一所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述跟踪还包括：

将第一电机和第二电机的加速度和减速度限制到预定值，以降低电机和电机驱动器的磨损。

41.根据权利要求37至40中任一所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述跟踪还包括：

监控电机的功率消耗，并且当所述功率消耗超过预定水平时经由无线接口发送用户通知。

42.根据权利要求41所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述用户通知是需要维修的消息。

43.根据权利要求31至42中任一所述的非暂时性计算机可读介质，

其中，所述电机驱动器还包括电机控制板，和

其中，所述跟踪还包括监控电机控制板的操作电压、操作电流、和温度，并且，基于所监测到的电压、电流、和温度，经由无线接口发送表示相应电机控制板的部件已经失效的通知。

44.根据权利要求31至43中任一所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述自主相机包沿着塔体的长度移动，上述计算包括基于标定标靶图像数据来计算所述同类型自主相机包的相对速度以及调节所述自主相机包的速度使所述自主相机包和所述同类型自主相机包以大致相同的速度移动。

45.根据权利要求31至44中任一所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述处理器包括两个或更多个处理器。