CN106218435A - 自动化汽车充电桩 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动化汽车充电桩，包括由充电电缆连接的充电主机、充电枪；充电枪与充电主机之间还连接有万向机械臂，其可使充电枪插接部调整到三维空间的任意角度位置；插接部横截面呈缺口圆，其圆心处设有主摄像头；该充电桩还包括有汽车充电接口上的单色光圈；万向机械臂在主摄像头拍摄到单色光圈后连续调整插接部，直至单色光圈呈正圆形呈现于主摄像头的视野中央，此后，万向机械臂使插接部沿其轴线前推送，直至插入汽车充电接口。该自动化汽车充电桩可以自动寻找到汽车充电接口，并使充电枪自行插入充电接口进行充电，节约了人力资源。

Description

自动化汽车充电桩
技术领域
本发明涉及充电设备领域，特别地，涉及一种电动汽车充电桩。
背景技术
对于电动汽车的充电桩，主要包括充电主机和充电枪。对于目前的充电桩，在充电时，由于待充汽车所停的位置各不相同，需要人工操作充电枪，使其插入汽车充电接口；因此，该种传统的充电桩消耗了较多的人力资源。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种自动化汽车充电桩，该自动化汽车充电桩可以自动寻找到汽车充电接口，并使充电枪自行插入充电接口进行充电，节约了人力资源。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该自动化汽车充电桩包括充电主机、充电枪；所述充电枪与充电主机之间由充电电缆电性连接；所述充电枪与充电主机之间还通过万向机械臂连接，所述万向机械臂可使所述充电枪的插接部调整到万向机械臂伸展范围内的三维空间中的任意角度和位置；所述充电枪的插接部的横截面呈缺口圆，所述缺口圆的圆心处设有主摄像头；所述充电桩还包括由设于汽车充电接口上的、与充电接口同圆心的单色光圈；所述万向机械臂在所述主摄像头拍摄到所述单色光圈后连续调整所述充电枪的插接部，直至所述单色光圈在主摄像头的视野中处于正中央，并且呈正圆形，以达到第一状态，同时，在所述插接部的连续调节过程中，使所述插接部的缺口圆的缺口平面始终保持水平；所述插接部达到第一状态后，所述万向机械臂使插接部从第一状态开始，沿着插接部的轴线前推送，直至插入汽车充电接口。
作为优选，所述万向机械臂包括连接于充电主机与充电枪之间的至少两根连杆，各连杆的端部均通过步进电机与其它部件枢接，且相邻的步进电机的转轴相互正交，且枢接于所述充电枪的步进电机的转轴与充电枪的插接部的轴线重合。
作为优选，所述万向机械臂按如下方式将充电枪的插接部调整到所述第一状态：首先通过所述主摄像头所匹配的图像处理模块，得到所述单色光圈在主摄像头的椭圆影像的圆心；调整所述万向机械臂，使所述椭圆影像的圆心移动至主摄像头的视野中心；再使所述充电枪的插接部在所述椭圆影像的、与椭圆长轴正交的中垂面内旋转，直至椭圆的长轴与短轴等长，即所述椭圆影像转变为正圆影像。
作为优选，所述主摄像头的旁边还设有一个副摄像头，所述副摄像头为广角摄像头；所述主摄像头、副摄像头共同耦合于图像处理模块，所述图像处理模块首先识别所述副摄像头中的所述单色光圈的影像，并通过调整所述万向机械臂，使所述单色光圈的影像移动到副摄像头的视野中央；然后识别所述主摄像头中的单色光圈影像，并根据主摄像头中的单色光圈影像，通过万向机械臂调节所述充电枪的插接部，直至达到所述第一状态。按照该优选方案，可以通过所述副摄像头中畸变的单色光圈影像在极大的范围内寻找到汽车充电接口，然后又可以通过所述主摄像头中正常的单色光圈影像，使所述图像处理模块得以正确判断单色光圈影像的尺寸，并通过万向机械臂将充电枪的插接部调整到所述第一状态。
作为优选，所述机械臂中，接近所述充电枪处具有一个由一对相互正交的弹簧轴构成的万向弹性调整机构；所述弹簧轴的弹性具有如下要求；所述充电枪绕该万向弹性调节机构任意方向偏转5°所产生的弹性力，远大于该充电枪与汽车充电接口之间的插接阻力；从而使充电枪的插接部即便与汽车充电接口之间有所偏斜，也通过所述万向调节机构的弹性调整作用下，由万向机械臂将该插接部插入汽车充电接口；同时，又不影像充电枪与充电接口之间的插拔。
本发明的有益效果在于：该自动化汽车充电桩在使用时，只要汽车停泊于充电主机跟前，并露出充电接口，则汽车充电接口上的所述单色光圈即被充电枪的插接部上的主摄像头所拍摄到，由于单色光圈的连续颜色明显异于周边颜色，故而使与主摄像头匹配的图像处理模块易于识别和分析该单色光圈的影像的几何尺寸；然后通过所述万向机械臂，将所述充电枪的插接部调整到第一状态，再沿第一状态下的插接部的轴线将插接部推送入汽车充电接口；由此，该自动化汽车充电桩可以自动寻找汽车充电接口，并使充电枪自行插入充电接口进行充电，节约了人力资源。
附图说明
图1是本自动化汽车充电桩的万向机械臂的实施例一示意图。
图2是本自动化汽车充电桩的万向机械臂的实施例二示意图。
图3是本自动化汽车充电桩的充电枪插接部的实施例一示意图。
图4是本自动化汽车充电桩的充电枪插接部的实施例二示意图。
图5是与本自动化汽车充电桩的充电枪插接部配套的汽车充电接口的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
如图1所示，该自动化汽车充电桩包括充电主机1、充电枪3；所述充电枪3与充电主机1之间由充电电缆（未图示）电性连接；所述充电枪3与充电主机1之间还通过万向机械臂连接。
在图1所示的万向机械臂的实施例一中，所述万向机械臂包括连接于充电主机1与充电枪3之间的两根连杆21、22，各连杆21、22的端部均通过步进电机与其它部件枢接；如连杆21通过步进电机枢接于充电主机1，连杆22通过步进电机枢接于充电枪3，而连杆21、22之间亦通过步进电机相互枢接；且相邻的步进电机的转轴相互正交，且枢接于所述充电枪3的步进电机的转轴与充电枪3的插接部31的轴线重合。
根据图1所示的万向机械臂的实施例一，通过几何关系可知，通过调整各所述步进电机的转角，可使所述充电枪3的插接部31调整到万向机械臂伸展范围内的三维空间中的任意角度和位置。
所述充电枪3的插接部31的实施例一如图3所示，其的横截面呈缺口圆，所述缺口圆的圆心周围设置有插接导体311，圆心处设有主摄像头312。
如图5所示，所述充电桩还包括有设于汽车充电接口41上的、与充电接口同圆心的单色光圈5；所述万向机械臂在所述主摄像头312拍摄到所述单色光圈5后连续调整所述充电枪3的插接部31，直至所述单色光圈5在主摄像头312的视野中处于正中央，并且呈正圆形，以达到第一状态，同时，在所述插接部31的连续调节过程中，使所述插接部31的缺口圆的缺口平面310始终保持水平；所述插接部31达到第一状态后，所述万向机械臂使插接部从第一状态开始，沿着插接部31的轴线前推送，直至插入汽车充电接口41。
上述的自动化汽车充电桩，所述万向机械臂可按如下方式将充电枪3的插接部31调整到所述第一状态：首先通过所述主摄像头312所匹配的图像处理模块，得到所述单色光圈5在主摄像头312的椭圆影像的圆心；调整所述万向机械臂，使所述椭圆影像的圆心移动至主摄像头312的视野中心；再使所述充电枪的插接部31在所述椭圆影像的、与椭圆长轴正交的中垂面内旋转，直至椭圆的长轴与短轴等长，即所述椭圆影像转变为正圆影像。
上述自动化汽车充电桩在使用时，只要汽车停泊于充电主机1跟前，并露出充电接口41，则汽车充电接口41上的所述单色光圈5即被充电枪的插接部31上的主摄像头312所拍摄到，由于单色光圈5的连续颜色明显异于周边颜色，故而使与主摄像头312匹配的图像处理模块易于识别和分析该单色光圈5的影像的几何尺寸；然后通过所述万向机械臂，将所述充电枪的插接部31调整到第一状态，再沿第一状态下的插接部31的轴线将插接部31推送入汽车充电接口41；由此，该自动化汽车充电桩可以自动寻找汽车充电接口41，并使充电枪3自行插入充电接口41进行充电，节约了人力资源。
所述万向机械臂的实施例二如图2所示，其中，在所述机械臂中，接近所述充电枪3处具有一个由一对相互正交的弹簧轴构成的万向弹性调整机构6；所述弹簧轴的弹性具有如下要求；所述充电枪3绕该万向弹性调节机构任意方向偏转5°所产生的弹性力，远大于该充电枪3与汽车充电接口之间的插接阻力；从而使充电枪的插接部31即便与汽车充电接口41之间有所偏斜，也通过所述万向调节机构6的弹性调整作用下，由万向机械臂将该插接部31插入汽车充电接口41，即在万向机械臂的巨大推力作用下，可使万向调节机构6偏转，使充电枪3的插接部31适应汽车充电接口41的方位；同时，又不影像充电枪3与充电接口41之间的插拔。
另外，所述充电枪插接部31的实施例二如图4所示，与所述插接部31实施例一不同的是，所述主摄像头312的旁边还设有一个副摄像头313，所述副摄像头313为广角摄像头；所述主摄像头312、副摄像头313共同耦合于图像处理模块，所述图像处理模块首先识别所述副摄像头313中的所述单色光圈5的影像，并通过调整所述万向机械臂，使所述单色光圈5的影像移动到副摄像头313的视野中央；然后识别所述主摄像头312中的单色光圈影像，并根据主摄像头312中的单色光圈影像，通过万向机械臂调节所述充电枪的插接部31，直至达到所述第一状态。按照该充电枪插接部31的实施例二，可以通过所述副摄像头313中畸变的单色光圈影像在极大的范围内寻找到汽车充电接口41（副摄像头313为广角摄像头），然后又可以通过所述主摄像头312中正常的单色光圈影像，使所述图像处理模块得以正确判断单色光圈影像的尺寸，并通过万向机械臂将充电枪的插接部31调整到所述第一状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自动化汽车充电桩，包括充电主机（1）、充电枪（3）；所述充电枪（3）与充电主机（1）之间由充电电缆电性连接；其特征在于：所述充电枪（3）与充电主机（1）之间还通过万向机械臂连接，所述万向机械臂可使所述充电枪（3）的插接部（31）调整到万向机械臂伸展范围内的三维空间中的任意角度和位置；所述充电枪的插接部（31）的横截面呈缺口圆，所述缺口圆的圆心处设有主摄像头（312）；所述充电桩还包括由设于汽车充电接口（41）上的、与充电接口同圆心的单色光圈（5）；所述万向机械臂在所述主摄像头（312）拍摄到所述单色光圈（5）后连续调整所述充电枪的插接部（31），直至所述单色光圈（5）在主摄像头（312）的视野中处于正中央，并且呈正圆形，以达到第一状态，同时，在所述插接部（31）的连续调节过程中，使所述插接部（31）的缺口圆的缺口平面（310）始终保持水平；所述插接部（31）达到第一状态后，所述万向机械臂使插接部（31）从第一状态开始，沿着插接部（31）的轴线前推送，直至插入汽车充电接口（41）。
2.根据权利要求1所述的自动化汽车充电桩，其特征在于：所述万向机械臂包括连接于充电主机（1）与充电枪（3）之间的至少两根连杆（21、22），各连杆的端部均通过步进电机与其它部件枢接，且相邻的步进电机的转轴相互正交，且枢接于所述充电枪（3）的步进电机的转轴与充电枪的插接部（31）的轴线重合。
3.根据权利要求1或2所述的自动化汽车充电桩，其特征在于：所述万向机械臂按如下方式将充电枪（3）的插接部（31）调整到所述第一状态：首先通过所述主摄像头（312）所匹配的图像处理模块，得到所述单色光圈（5）在主摄像头（312）的椭圆影像的圆心；调整所述万向机械臂，使所述椭圆影像的圆心移动至主摄像头（312）的视野中心；再使所述充电枪（3）的插接部（31）在所述椭圆影像的、与椭圆长轴正交的中垂面内旋转，直至椭圆的长轴与短轴等长，即所述椭圆影像转变为正圆影像。
4.根据权利要求1或2所述的自动化汽车充电桩，其特征在于：所述主摄像头（312）的旁边还设有一个副摄像头（313），所述副摄像头（313）为广角摄像头；所述主摄像头（312）、副摄像头（313）共同耦合于图像处理模块，所述图像处理模块首先识别所述副摄像头（313）中的所述单色光圈（5）的影像，并通过调整所述万向机械臂，使所述单色光圈（5）的影像移动到副摄像头（313）的视野中央；然后识别所述主摄像头（312）中的单色光圈影像，并根据主摄像头（312）中的单色光圈影像，通过万向机械臂调节所述充电枪的插接部（31），直至达到所述第一状态。
5.根据权利要求1或2所述的自动化汽车充电桩，其特征在于：所述机械臂中，接近所述充电枪（3）处具有一个由一对相互正交的弹簧轴构成的万向弹性调整机构（6）；所述弹簧轴的弹性具有如下要求；所述充电枪（3）绕该万向弹性调节机构（6）任意方向偏转5°所产生的弹性力，远大于该充电枪（3）与汽车充电接口（41）之间的插接阻力。
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