CN106289231A - Agv小车的定位系统及其定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AGV小车的定位系统，包括AGV小车本体和用于提供定位标记信息的双层码；所述双层码铺设于AGV小车行走的地面；所述AGV小车本体上还设有：编码盘，用于记录轮子转动的角位移，并其将其转换为脉冲信号；采集器，用于读取所述双层码上的标记信息；光线发射器，用于发出不同类型的光线，以照射双层码，使其不同码层的标记信息交替显现；控制器，分别与所述编码盘、采集器和光线发射器连接。本发明还公开了另一种AGV小车的定位方法。采用本发明，具有定位准确，成本低的特点。

Description

AGV小车的定位系统及其定位方法

技术领域

本发明属于AGV小车技术领域，具体涉及一种AGV小车的定位系统及其定位方法。

背景技术

随着B2C电商行业的快速发展，物流仓储成为制约行业扩张的瓶颈因素。像国内等大型电商无不下重金研发新一代现代化仓库，但是大部分仓储行业的投资资金都花在了整捡、分流等环节中。在最影响仓库效率的零捡工序终，仍然使用人动货不动的传统人力方式，因此具有自由路径引导的AGV小车恰好是解决该问题的有效方法。

AGV小车的定位有三种比较常用的方式：其中第一种为电磁感应方式。该方式只能实现沿单一轨道行驶，无法实现自由路径选择。第二种为激光测距方式，需要固定参照物来作为定位的基准，即在仓储中布满激光反射条，而这在零捡仓储中难以实现。第三种是通过摄像头读取地面上的定位二维码标识的方式。该方式中，二维码标识中包含的信息量较大，如果小车行驶速度超过每秒3米，对摄像头的要求就非常高，因为需要采用全帧高速曝光相机，才能实现快速高精度的二维码扫描，成本非常昂贵。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一目的是提供一种AGV小车的定位系统，具有定位准确，成本低的特点。

为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述AGV小车的定位系统，包括AGV小车本体和用于提供定位标记信息的双层码；所述双层码铺设于AGV小车行走的地面；

所述AGV小车本体上还设有：

编码盘，用于记录轮子转动的角位移，并其将其转换为脉冲信号；

采集器，用于读取所述双层码上的标记信息；

光线发射器，用于发出不同类型的光线，以照射双层码，使其不同码层的标记信息交替显现；

控制器，分别与所述编码盘、采集器和光线发射器连接，用于控制AGV的行走速度，并且接收所述编码盘发出的脉冲信号，将所述脉冲信号转换为对应的速度信息，根据所述速度信息控制光线发射器发射对应类型的光线，以便双层码上显现对应的码层，采集器读取显现码层的标记信息，传输至所述控制器，所述控制器根据该标记信息确定AGV小车的具体位置信息。

进一步地，所述双层码包括位于表层的轨迹码层和位于底层的点阵码层。

进一步地，所述轨迹码层上的标记信息采用不含碳的印刷材料制作；所述点阵码层上的标记信息采用含碳的印刷材料制作。

进一步地，所述光线发射器包括红外灯和可见光灯；所述红外灯发射出的红外光照射所述双层码时，所述点阵码层上的标记信息显现；所述可见光灯发射的可见光照射所述双层码时，所述轨迹码层上的标记信息显现。

进一步地，所述点阵码层上的标记信息由若干个基础码区组成；所述基础码区包括各分布有码点的定位码区和数据码区。

进一步地，所述基础码区呈矩阵分布；所述定位码区分布于所述矩阵的外围部分；所述数据码区分布于所述矩阵的中间部分。

进一步地，所述定位码区包括由码点组成的平行定位直线和与所述平行定位直线相垂直的两垂直定位线；两条所述垂直定位线中各有一码点的位置水平偏移。

为了解决上述问题，本发明的第二目的是提供一种AGV小车的定位方法，具有定位准确，成本低的特点。

为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述的AGV小车的定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集AGV小车本体行走的速度信息；

根据所述速度信息判断AGV小车本体是否高于预设阈值，如果是，则开启可见光灯发射可见光；如果否，则开启红外灯发射红外光；

读取双层码上显现的码层上的标记信息；

根据所述标记信息确定AGV小车本体的具体位置。

进一步地，所述读取双层码上显现码层上的标记信息的步骤中：

当可见光照射双层码时，其显现的是轨迹码层，读取的标记信息是轨迹码层的标记信息；

当红外光照射双层码时，其显现的是点阵码层，读取的标记信息是点阵码层的标记信息。

进一步地，所述预设阈值为10cm/s。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述的AGV小车的定位系统及其定位方法，利用设置双层的码层，并且采用不同光线发射器来照射，对于不同光线，则双层码只显现某一码层。同时对于光线发射器发射不同光线的控制，是根据采用编码盘记录的角位移，然后转换为脉冲信号给到控制器来判断的，从而决定发射哪一种类型的光线，进而保证对应速度下，采集器采集对应的码层上的标记信息。

对于高速时，只需粗略定位不跑偏即可，因此AGV小车的行走速度比较快；当在靠近定位位置时，即需要在托运货物的架体下停止前，则需要进行精确定位，因为AGV小车速度降低，同时改为不同光照射双层码，此刻显示的码层上的标记信息可以通过采集器读取后，进行精确定位，从而完成定位过程。

在以上整个定位的过程中，由于AGV小车大半时间都是在高速行走，只是在最后定位过程中，减慢速度，因此，对于整个定位的过程而言，时间较短；同时，在采用不同码层的设计，可以将高速过程中识别信息量降低，因为该过程中无需精准定位，只需保证在争取的线路上即可；在低速过程中，该读取另一码层，该过程中，由于速度降低，那么对于采集器的采集硬件设备的要求也就大大降低，从而也就节约了成本。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明所述的AGV小车的定位系统的结构框图；

图2是本发明所述的AGV小车的定位系统中双层码中的点阵码层的示意图；

图3和图4是本发明所述的AGV小车的定位系统中双层码中的轨迹码层的示意图；

图5是本发明所述的AGV小车在点阵码层显现时的状态图；

图6是本发明所述的AGV小车在轨迹码层显现时的状态图；

图7是本发明所述的AGV小车的定位系统中点阵码的识别流程图；

图8是本发明所述的AGV小车的定位系统中轨迹阵码的识别流程图；

图9是本发明所述的AGV小车的定位方法的流程图。

图中：

1：AGV小车本体

11：编码盘 12：采集器

13：光线发射器

131：红外灯 132：可见光灯

14：控制器

2：双层码

21：点阵码层

211：基础区

2111：定位码区 2112：数据码区

21111：平行定位直线 21112：垂直定位线

22：轨迹码层

221：轨迹基础码区

2211：中心线 2212：数据线

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-图6所示，本发明所述的AGV小车的定位系统，包括AGV小车本体1和铺设于AGV小车本体行走的地面的双层码2，所述AGV小车本体1上还设有编码盘11、采集器12、光线发射器13和控制器14。

所述编码盘11具体设置于所述小车本体1的车轮上，用于记录车轮转动的角位移，并且将该角位移转换为脉冲信号，该脉冲信号传输至所述控制器14；

所述采集器12用于读取所述双层码2上的标记信息，其具体可以是摄像头等采集的设备。

所述光线发射器13则是用于发射不同类型的光线，发射不同类型的光线目的就在于：当发射一种类型的光线时，照射于双层码2上时，双层码2中只有一层码层的标记信息显现；当发射另一种类型的光线时，再照射于双层码2上时，则双层码2中的另一层码层的标记信息显现，从而满足AGV小车在不同速度下读取对应标记信息以定位的目的。

所述控制器14分别与所述编码盘11、采集器12和光线发射器13连接，首先可以用于控制AGV小车的行走速度，同时接收AGV小车在行走过程中，带动编码盘一起转动过程中产生的脉冲信号，该脉冲信号通过换算为对应的速度信息，根据该速度信息，与阈值相比，如果大于阈值，则认定为高速，表示离目标地点较远，只需初略定位即可，则对应控制所述光线发射器13发出对应的光线，从而使得双层码2上显现出对应的码层，以供所述采集器12读取对应的标记信息，完成该速度下的定位；同时，如果速度信息与阈值相比，小于该阈值，则认定为低速，表示AGV快到达目标地点，需要精确定位，同时控制所述光线发射器13发出对应的另一种光线，从而是双层码2上的另一码层显现，以供采集器12读取标记信息，该标记信息读取后，发送至所述控制器14，从而最终完成到达目的地的精准定位。

需要说明的是：图5和图6所示的状态图中，AGV小车只是采用一个箱体的形式显示，具体可以根据实际进行设计，不局限于图示的形状或大小。

在以上过程定位过程中，所述双层码2是有位于表层的轨迹码层21和位于底层的点阵码层22组成，其中，所述轨迹码层21的标记信息采用的是不含碳的印刷材料制作，所述点阵码层22上的标记信息采用的是含碳的印刷材料制作而成。

同时，所述光线发射器13具体是一种可以发射不同光线的灯具，其包括红外灯131和可见光灯132，其中红外灯131发射的是红外光，可见光灯132发射的是可见光，比如绿光、蓝光灯。当红外光照射于双层码2上时，则所述双层码2中的点阵码层22上的标记信息显现，此刻双层码2中的轨迹码层21上的标记下信息则是透明的，所以根本不会影响采集器12的读取。同样，当可见光照射于双层码2上时，则所述双层码2中的轨迹码层21上的标记信息显现，以供采集器读取。

具体来讲，所述点阵码层21上的标记信息是由若干个基础码区211组成，其中所述基础码区211又包括各分部有码点的定位码区2111和数据码区2112。所述基础码区211呈矩阵分布；所述定位码区2111分布于所述矩阵的外围部分，所述数据码区2112分布于所述矩阵的中间部分。所述定位码区2111包括有码点组成的平行定位直线21111和与所述平行定位直线21111相垂直的两垂直定位线21112；两条所述垂直定位线21112中各有一码点的位置水平偏移。

在具体图2中，基础码区211呈5*5的矩阵分布，所述平行定位直线21111中位于同一直线上的码点为5个；所述垂直定位线21112中位于同一直线上的码点为4个。所述数据码区2112包括有3*3个码区；每个所述码区有1-4个数据点和一个中心定位点。

在具体的读取过程中，点阵码层21中的基础码211区分为定位码区2111和数据码区2112，在读取的过程中，只需先将点阵码层21中的码点分类，然后确定数据码区2112的中心点，然后根据数据码区2112中的码点的数量以及距离数据码区2112的中心点，确定数据码区2112中码点的编码，最后只需对数据码区2112中码点进行编码组合，计算出码值即可。该识别方式简单、后台处理也就更为快捷，同时无需对所有码点进行码值的计算，并且只需采用两个16bit数据对码点进行描述，从而对识别硬件的内存要求不高，因此成本低。与现有的二维码的识别换算相比，更为简单快捷。

所述点阵码层21的具体的识别过程如下：

S101：读取至少一个完整的基础码区211的图像，码点位置采用二维向量表示，即(x，y)；

S102：将基础码区211中的码点归类为定位码区2111和数据码区2112的码点，其具体如下：

通过将基础码区211中的码点周围的1/8个基础码区1范围内是否有相邻的码点作为判据，如果有相邻码点，则判断该码点为定位码区中的码点；如果没有，则判断该码点为数据码区中的码点。因此根据以上方案非常简单、快捷的将定位码区2111和数据码区的码点2112有序的分类；

S103：将定位码区2111的码点所述形成的网格中心定义为数据码区的中心点；

S104：根据数据码区中的码点的数量以及距离数据码区的中心点的方位，确定数据码区中的码点的编码；

S105：将所述数据码区中所有码点的编码进行组合，计算整个码区的码值。

另外，对于轨迹码层22，如图3所示，由若干条轨迹基础码区221组成；

所述轨迹基础码区221包括位于中间的中心线2211和位于中心线两侧的数据线2212，

单个轨迹基础码区211内的数据线2211由若干段长度相等、宽度不等的数据线2212段间隔排列组成；

所述轨迹码层21中的标记信息识别过程如下：

S201：读取至少一个完整的轨迹基础码区的图像；

S202：根据单个轨迹基础码区内的数据线上的数据线段的宽度来确定编码；

S203：将所述数据线上所有数据线段的编码进行组合，计算整个码区的码值。

本发明所述的AGV小车的定位方法，如图3所示，具体包括如下步骤：

S301：采集AGV小车本体1行走的速度信息；

S302：根据所述速度信息判断AGV小车本体1是否高于预设阈值，如果是，则开启可见光灯发射可见光；如果否，则开启红外灯发射红外光；该阈值本实施例中设置为10cm/s，具体还可以根据实际需求来。

S303：读取双层码上显现的码层上的标记信息；

当可见光照射双层码时，其显现的是轨迹码层，读取的标记信息是轨迹码层的标记信息；

当红外光照射双层码时，其显现的是点阵码层，读取的标记信息是点阵码层的标记信息。

S304：根据所述标记信息确定AGV小车本体1的具体位置。

在AGV小车本体1运行定位之前，是停留在双层码2之上的，在需要去到目的地之前，首先需要经过路径规划，比如现在所处的位置是(2,2)，需要去到目的地是(5,5)，那么路径规划则可以是：(2,2)--(2,3)--(2,4)--(2,5)--(3,5)--(4,6)--(5,5)。具体可以根据现有实际而定。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种AGV小车的定位系统，其特征在于：包括AGV小车本体和用于提供定位标记信息的双层码；

所述双层码铺设于AGV小车本体行走的地面；

所述AGV小车本体上还设有：

编码盘，用于记录轮子转动的角位移，并其将其转换为脉冲信号；

采集器，用于读取所述双层码上的标记信息；

光线发射器，用于发出不同类型的光线，以照射双层码，使其不同码层的标记信息交替显现；

控制器，分别与所述编码盘、采集器和光线发射器连接，用于控制AGV的行走速度，并且接收所述编码盘发出的脉冲信号，将所述脉冲信号转换为对应的速度信息，根据所述速度信息控制光线发射器发射对应类型的光线，以便双层码上显现对应的码层，采集器读取显现码层的标记信息，传输至所述控制器，所述控制器根据该标记信息确定AGV小车的具体位置信息。

2.根据权利要求1所述的AGV小车的定位系统，其特征在于：

所述双层码包括位于表层的轨迹码层和位于底层的点阵码层。

3.根据权利要求2所述的AGV小车的定位系统，其特征在于：

所述轨迹码层上的标记信息采用不含碳的印刷材料制作；

所述点阵码层上的标记信息采用含碳的印刷材料制作。

4.根据权利要求3所述的AGV小车的定位系统，其特征在于：

所述光线发射器包括红外灯和可见光灯；

所述红外灯发射出的红外光照射所述双层码时，所述点阵码层上的标记信息显现；

所述可见光灯发射的可见光照射所述双层码时，所述轨迹码层上的标记信息显现。

5.根据权利要求2所述的AGV小车的定位系统，其特征在于：

所述点阵码层上的标记信息由若干个基础码区组成；

所述基础码区包括各分布有码点的定位码区和数据码区。

6.根据权利要求5所述的AGV小车的定位系统，其特征在于：

所述基础码区呈矩阵分布；

所述定位码区分布于所述矩阵的外围部分；

所述数据码区分布于所述矩阵的中间部分。

7.根据权利要求5所述的AGV小车的定位系统，其特征在于：

所述定位码区包括由码点组成的平行定位直线和与所述平行定位直线相垂直的两垂直定位线；

两条所述垂直定位线中各有一码点的位置水平偏移。

8.一种AGV小车的定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集AGV小车本体行走的速度信息；

根据所述速度信息判断AGV小车本体是否高于预设阈值，如果是，则开启可见光灯发射可见光；如果否，则开启红外灯发射红外光；

读取双层码上显现的码层上的标记信息；

根据所述标记信息确定AGV小车本体的具体位置。

9.根据权利要求8所述的AGV小车本体的定位方法，其特征在于：

所述读取双层码上显现码层上的标记信息的步骤中：

当可见光照射双层码时，其显现的是轨迹码层，读取的标记信息是轨迹码层的标记信息；

当红外光照射双层码时，其显现的是点阵码层，读取的标记信息是点阵码层的标记信息。

10.根据权利要求8所述的AGV小车的定位方法，其特征在于：

所述预设阈值为10cm/s。